Wchłanianie żelaza z płatków zbożowych na bazie pszenicy: badania jelita i stabilnych izotopów u kenijskich niemowląt

Niedokrwistość z niedoboru żelaza (IDA) jest powszechna u niemowląt i dzieci w wieku przedszkolnym w Afryce Subsaharyjskiej. Przeprowadzono kilka badań w celu złagodzenia IDA. Niektóre z tych badań miały niekorzystny wpływ na mikrobiom jelitowy i biegunkę ze względu na wysokie dawki żelaza podawane na obszarach o dużym obciążeniu malarią i innymi powszechnymi infekcjami wieku dziecięcego. Jako potencjalnie bezpieczniejsze rozwiązanie zbadaliśmy wpływ obniżenia dawki żelaza w suplementach zawierających 7,5 g galaktooligosacharydów (GOS). Wyniki tych badań wykazały, że u niemowląt spożycie żelaza i GOS poprawiło status żelaza, poprawiło mikroflorę jelitową i zmniejszyło ryzyko chorób. Niedawno wykazaliśmy, że nawykowe spożywanie GOS przez trzy tygodnie skutkowało poprawą wchłaniania żelaza, co korelowało ze spadkiem pH okrężnicy. Nie wiadomo, czy inne prebiotyki lub połączenie również spowoduje zwiększenie wchłaniania żelaza i jaki byłby efekt zastosowania połowy dawki prebiotyków. Skład oligosacharydów mleka kobiecego (HMO) w mleku matki może być ważnym wyznacznikiem składu mikrobiomu jelitowego i zdrowia niemowlęcia karmionego piersią poprzez określenie składu gatunków Bifidobacteria, które są głównymi komensalowymi bakteriami „barierowymi” w mikrobiomie jelitowym niemowlęcia. Jednak niewiele wiadomo na temat specyficznego składu HMO mleka matki w populacjach afrykańskich i potencjalnego wpływu na skład mikroflory jelitowej niemowląt karmionych piersią. Dlatego naszym celem jest zmierzenie wpływu mieszanki prebiotyku (wysoka dawka/niska dawka) w różnych dawkach w płatkach zbożowych typu instant na bazie pszenicy na ułamkową absorpcję żelaza (FIA) z płatków zbożowych typu instant na bazie pszenicy niezawierających prebiotyku. Porównamy FIA z i bez trzytygodniowego karmienia wstępnego z dwiema różnymi dawkami mieszanki prebiotycznej. Ponadto zbadamy wpływ dwóch różnych dawek tej mieszaniny prebiotyku (wysoka dawka/niska dawka) na mikroflorę jelitową i stan zapalny po trzech tygodniach.

Na południowym wybrzeżu Kenii zapiszemy 195 niemowląt i losowo przydzielimy je do trzech grup interwencyjnych. Codziennie przez 3 tygodnie niemowlęta będą spożywać w domu nowo opracowane płatki zbożowe instant na bazie pszenicy (3,6 mg żelaza z kwasem askorbinowym (AA)). Grupa 1 otrzyma płatki z 7,5 g mieszanki prebiotycznej; grupa 2 otrzyma płatki z 3 g mieszanki prebiotyków, a grupa 3 – płatki bez prebiotyków. W podgrupie 70 niemowląt podamy cztery oznaczone posiłki testowe. Dwa posiłki testowe zostaną podane 2 tygodnie przed rozpoczęciem badania interwencyjnego w celu zbadania ostrego wpływu prebiotyków na FIA, a pozostałe dwa zostaną podane pod koniec 3-tygodniowego badania interwencyjnego w celu zbadania wpływu przewlekłego spożywania prebiotyków na FIA. Próbki mleka matki zostaną pobrane i przeanalizowane pod kątem składu oligosacharydów mleka ludzkiego (HMO). Stawiamy hipotezę, że: 1) niemowlęta otrzymujące nowe płatki zbożowe instant na bazie pszenicy zawierające prebiotyk (wysoka dawka/niska dawka) będą miały wyższą absorpcję żelaza i 2) większą liczebność bifidobakterii w kale niż niemowlęta otrzymujące płatki zbożowe bez prebiotyków; 3) u niemowląt otrzymujących płatki zbożowe instant na bazie pszenicy dodanie 7,5 g mieszanki prebiotyku (wysoka dawka/niska dawka) spowoduje wyższy FIA oraz 4) większy stosunek Bifidobacteria do Enterobacteriaceae, najniższy poziom kalprotektyny w kale, tłuszcz jelitowy białka wiążącego kwasy (I-FABP) i najniższej liczebności enteropatogenów niż dodatek 3 g prebiotyków; 5) dodanie 7,5 g mieszaniny prebiotyku (wysoka dawka/niska dawka) spowoduje większy FIA przy podawaniu ostrym lub przewlekłym i te dwa efekty będą się sumować; 6) płatki zbożowe instant na bazie pszenicy poprawią poziom żelaza, w tym hemoglobiny (Hb), ferrytyny w osoczu (PF) i rozpuszczalnego receptora transferyny (sTfR), oraz stanu zapalnego, w tym białka C-reaktywnego (CRP), kwasu alfa-1 glikoproteina (AGP), kalprotektyna w kale i I-FABP; 7) płatki zbożowe instant na bazie pszenicy obniżą pH kału, zapewniając w ten sposób mniej korzystne środowisko wzrostu dla patogenów jelitowych; 8) Status wydzielniczy matki będzie miał wpływ na mikroflorę jelitową niemowlęcia, przy czym niemowlęta matek wydzielających będą miały większą liczebność Bifidobacterium i Bacteroides, ale mniejszą liczebność enteropatogenów; oraz 9) Wpływ jednoczesnego dostarczania mieszanki prebiotycznej na mikroflorę jelitową niemowląt i wchłanianie żelaza będzie silniejszy wśród niemowląt matek niewydzielających.

Badanie to wygeneruje kluczowe dane do optymalizacji składu żelaza i prebiotyków w płatkach zbożowych instant na bazie pszenicy przeznaczonych do żywienia uzupełniającego w okresie niemowlęcym. To zboże mogłoby potencjalnie stanowić część dalszych badań nad interwencjami mającymi na celu zmniejszenie obciążenia IDA przy użyciu bezpieczniejszych preparatów, które nie wpływają niekorzystnie na mikrobiom jelitowy niemowlęcia.