Ocena biodostępności żelaza z chlorofiliny żelaza

Nowe podejścia do leczenia niedoboru żelaza obejmują opracowanie nowych związków żelaza z możliwymi drogami wchłaniania żelaza, które zwiększają biodostępność żelaza i zmniejszają skutki uboczne ze strony przewodu pokarmowego. Uważa się, że żelazo hemowe jest wysoce biodostępne (10-20%) i ma mniejszy wpływ na skład posiłku niż żelazo niehemowe. Żelazo hemowe to żelazo (Fe2+), które jest związane z grupami prostetycznymi białek protoporfiryny IX żelaza, głównie hemoglobiny i mioglobiny, które są obecne w tkankach zwierzęcych. Hem jest uwalniany z hemoglobiny podczas trawienia, dzięki czemu może zostać wchłonięty przez enterocyty dwunastnicy. Nienaruszona porfiryna żelaza jest transportowana przez błonę rąbka szczoteczkowego przez Heme Carrier Protein 1 (HCP1). Po wejściu do komórki żelazo jest uwalniane i prawdopodobnie dostanie się do puli żelaza o niskiej masie cząsteczkowej. Zastosowanie analogów hemu pochodzenia roślinnego mogłoby stanowić alternatywne źródło żelaza o potencjalnie wysokiej biodostępności.

Chlorofilina sodowo-żelazowa (SIC) jest rozpuszczalną w wodzie półsyntetyczną pochodną chlorofilu, w której magnez w pierścieniu porfiryny został zastąpiony żelazem. Jest to zielonkawo-brązowy pigment, który rozpuszcza się w wodzie, alkoholach i chloroformie, ale nie w eterach. Wiadomo, że SIC ma lepszą stabilność przetwarzania niż chlorofil i jest powszechnie stosowany jako barwnik do żywności w krajach azjatyckich, w tym w Korei i Japonii, do żywności niezawierającej mięsa ani ryb. Chlorofilina magnezowa ma numer E równy E140 i jest dopuszczona jako dodatek do żywności w Europie. Obecnie chlorofilina sodowo-żelazowa znajduje się na liście wyznaczonych dodatków w Japonii pod numerem 261. Wyznaczone dodatki to te, które zostały określone przez Ministra Zdrowia, Pracy i Opieki Społecznej jako substancje, które prawdopodobnie nie będą szkodzić zdrowiu ludzkiemu na podstawie art. 10 ustawy o higienie żywności.

Biorąc pod uwagę hemową strukturę pierścienia porfirynowego, może to być alternatywna droga dostarczania żelaza, odpowiednia również dla wegetarian i wegan, jednak istnieje niewiele badań dotyczących zastosowania SIC w tym celu.

Niedawne badanie przeprowadzone przez Ding i in. 2019 sugeruje pozytywny wpływ SIC na wartości hemoglobiny (Hb) w niedokrwistości z niedoboru żelaza (IDA) u dzieci i dorosłych po 1 miesiącu leczenia. Zakładają, że SIC jest wchłaniany przez białko nośnikowe hemu. Naukowcy wykorzystali tabletki shengxuening, znane również jako SXN, które są oparte na strukturach chlorofilu/porfiryny wyekstrahowanych z jedwabników, w których Mg jest zastąpiony przez Fe, a następnie dodaje się koadiutanty. Badanie to nie dostarczyło danych na temat drogi wchłaniania związku SXN. Tak więc pozostaje niejasne, czy został wchłonięty przez transporter hemu, czy też został strawiony i Fe uwolniony w świetle jelita, aby dołączyć do niehemowej puli Fe, a tym samym poprawić poziom Hb u pacjentów z IDA. Autorzy opisują również testy dyfrakcji rentgenowskiej w celu oceny, czy pierścień porfiryny chlorofiliny zawiera Fe, a nie Mg, jednak dane te nie zostały podane.

Mireta i in. (2010) badali stabilność absorpcji analogicznego do hemu SIC przy użyciu modelu komórkowego Caco-2. SIC pozostał stabilny i tylko 5% Fe ze związku zostało uwolnione przy pH 2 do 4. Wewnętrzne badania rozpuszczania przeprowadzone w Laboratorium Żywienia Człowieka (HNL) wykazały tylko 2% uwalniania Fe ze związku przy podobnym pH poziomy. Stosując ekstrakcję do fazy stałej przy wyższym pH 7, podobnym do tego w dwunastnicy, zaobserwowaliśmy 5% utratę Fe, co może odpowiadać wolnemu żelazu lub żelazu uwolnionemu z innych miejsc wiązania na strukturze chlorofilu.

Toyoda i in. (2014) przeprowadzili badanie toksyczności SIC przeprowadzone na samcach i samicach szczurów z doustnym podawaniem SIC w ich diecie w stężeniach 0%, 0,2%, 1,0% i 5,0% przez 13 tygodni. W żadnej z grup podczas eksperymentu nie zaobserwowano nieprawidłowych objawów klinicznych, śmiertelności ani nieprawidłowych zmian hematologicznych. Na podstawie histopatologii ślinianek przyusznych poziom, przy którym nie obserwuje się działań niepożądanych (NOAEL) SIC w tym badaniu oszacowano na 1,0% (609 mg SIC/kg masy ciała (m.c.)/dobę dla mężczyzn i 678 mg/ kg mc/dzień dla samic). W niniejszym badaniu użyjemy 6 mg żelaza elementarnego w 100 mg SIC, 0,002% równoważnej dawki podanej przez Toyoda i in.

SIC został wyprodukowany w HNL z 75% zawartością żelaza w chlorofilu. Nasz protokół opiera się na nieaktywnym już patencie Unilever, z wewnętrzną adaptacją. SIC ma neutralny smak i będzie prezentowany jako ciemnozielona ciecz będąca roztworem SIC w wodzie.

Celem tego projektu jest opracowanie nowego związku żelaza, który może być stosowany jako suplement diety. Zawartość żelaza w naszym SIC będzie ograniczona do 6 mg na dawkę, co w związku z tym nie przekroczy dziennej dawki żelaza wynoszącej 14 mg określonej jako maksymalna dopuszczalna w Szwajcarii dawka dla suplementów diety. SIC jest już szeroko stosowany jako barwnik do żywności i jest bezpieczny do spożycia przez ludzi.

Proponujemy przetestowanie naszego SIC w porównaniu ze znanym komparatorem, siarczanem żelazawym, aby upewnić się, czy SIC jest skutecznym związkiem dostarczającym żelazo. Jeśli SIC, zgodnie z hipotezą, zachowuje się podobnie do hemu, to powszechnie stosowane środki wspomagające wchłanianie żelaza działające na siarczan żelazawy, takie jak kwas askorbinowy, nie będą miały wpływu na wchłanianie żelaza z SIC