Stabilne badanie izotopowe w celu oceny biodostępności systemu dostarczania żelaza na bazie białka owsianego

Niedobór żelaza (Fe) jest najczęstszym niedoborem składników odżywczych występującym na całym świecie (1). Potrzebne są alternatywne rozwiązania dla lepszego wchłaniania ze względu na wady związane z efektami ubocznymi żołądkowo-jelitowymi suplementów soli Fe (2). Ponadto Fe jest trudny do dodania jako środek wzmacniający do żywności ze względu na zmiany organoleptyczne, które powoduje (3, 4). Zmniejszenie wielkości cząstek soli żelaza poprawia ich wchłanianie, a submikronowe związki Fe są obiecującym rozwiązaniem w matrycach żywności (5-7), chociaż ich skłonność do utleniania i szybkiej agregacji w roztworach ogranicza ich zastosowanie we fortyfikacji (8, 9) .

Shen i in. z białek mleka i opisano jego ocenę zarówno w badaniach trawienia in vitro, jak iw badaniach biodostępności in vivo (szczury) (9). Zaobserwowano, że redukujące działanie materiału, stabilność koloidalna, lepsze właściwości sensoryczne i wysoka biodostępność czynią go obiecującym do zastosowań żywieniowych (9).

W obecnym badaniu podobną strategię stosuje się do izolowania włókien amyloidowych z wegańskiego i bardziej zrównoważonego źródła, a mianowicie białka owsa. Zdolność redukująca fibryli amyloidu na soli Fe - FeCl3 w obecności askorbinianu sodu (SA) lub wodorotlenku sodu (NaOH), obu odczynników dopuszczonych do kontaktu z żywnością, wykazała tworzenie się mieszaniny cząstek Fe2+ i Fe3+ bez obserwowanej agregacji (dane niepublikowane, Mezzenga Lab, ETH). Poprzednie badanie na ludziach przeprowadzone przez Baumgartnera i in. wykazali, że jony Fe3+ z fosforanu żelaza o wielkości submikronowej mają podobną frakcyjną absorpcję Fe (FIA) w porównaniu z siarczanem żelazawym (FeSO4), obecnym standardem opieki (10). Systemy fibryli amyloidowych przez białka mleka jako skuteczne nośniki do wzbogacania żelaza. Ocena trawienia in vitro i biodostępności in vivo wykazała, że ​​fibryle β-laktoglobuliny (β-lg) przez białko mleka zanikały 4 godziny po natychmiastowym podaniu tego bogatego w amyloid suplementu w przewodzie pokarmowym. Co więcej, skrawki mózgu myszy, którym podawano fibryle amyloidowe β-lg, nie wykazywały plagi amyloidowej po 1 miesiącu karmienia. (Mezzenga i Zhou i in., manuskrypt przesłany). Fibryle β-laktoglobuliny (β-lg) i owies pochodzenia roślinnego mają tę samą strukturę w amyloidzie białka mleka. (11) Na podstawie tych wyników uważa się, że fibryle owsa są bezpieczne w żywieniu.

Ponadto ostatnie badanie przeprowadzone przez Zhou i in. wykazali możliwość wytwarzania włókienek amyloidowych z owsa w pełnej analogii do otrzymanych przez BLG (11). W bieżącym badaniu fibryle OAT - Fe SA (Fe-owies 1) i fibryle OAT - Fe NaOH (Fe-owies 2) będą badane in vivo, same włókna owsa w proszku z dodatkiem żelaza są rozpuszczalne w wodzie i owsie fibril w proszku dodać suplement żelaza jest rozpuszczalny w wodzie w matrycy żywnościowej (przecier z acai i miód), aby ocenić ich obietnicę jako wzbogacających żywność Fe.

To pierwsze badanie na ludziach mające na celu krótkoterminową ocenę bezpieczeństwa żywności i niekorzystnego wpływu fibryli OAT - Fe SA (Fe-owies 1), fibryli OAT - Fe NaOH (Fe-owies 2) oraz w matrycy żywnościowej w celu oceny ich obietnicy jako Fortyfikatory żywności Fe.

Badanie będzie jednoośrodkowym, prospektywnym badaniem krzyżowym, w którym każdy uczestnik otrzyma 6 warunków testowych. Badanie zostanie przeprowadzone w Instytucie Żywienia Uniwersytetu Mahidol w Nakhon Pathom w Tajlandii. Badanie zostało zatwierdzone przez Radę Etyczną Uniwersytetu Mahidol i zostanie zarejestrowane na stronie www.clinicaltrials.gov. Wszyscy uczestnicy przedstawią pisemną świadomą zgodę przed rozpoczęciem jakichkolwiek procedur badawczych. Podczas badania przesiewowego, około 2 tygodnie przed rozpoczęciem badania, kobiety zostaną ocenione pod kątem kwalifikowalności. Procedury badania zostaną im szczegółowo wyjaśnione w lokalnym języku, a po uzyskaniu świadomej zgody zostanie pobrana próbka krwi do nakłucia żyły (6 ml) w celu oznaczenia hemoglobiny (Hb), ferrytyny w surowicy (SF), białka c-reaktywnego (CRP), talasemia i ciąża. Waga zostanie zmierzona z dokładnością do 0,1 kg, a wzrost z dokładnością do 0,5 cm, aby obliczyć BMI. Zostanie przeprowadzona rozmowa w celu oceny innych kryteriów włączenia i wyłączenia. Kobiety będą zapraszane na badania przesiewowe, dopóki 52 kwalifikujących się kobiet nie zostanie zapisanych do udziału w badaniu. Każdy pacjent ukończy sześć badań wchłaniania żelaza, w których otrzyma dodatkowe dawki żelaza wynoszące 4 mg żelaza z sześciu produktów: (i) Fe-owies 1, (ii) Fe-owies 1 z 30 ml puree z acai z miodem, (iii) sam Fe-ows 2, (iv) Fe-ows 2 z 30 ml puree z acai z miodem, (v) sam FeSO4, (vi) FeSO4 z 30 ml puree z acai i miodem. Zawartość polifenoli w puree z acai będzie mierzona w Laboratorium Żywienia Człowieka.

Faza eksperymentalna potrwa 37 dni. Pierwsze trzy oznaczone dawki żelaza zostaną podane w dniach 1, 3 i 5 między 07:00 a 09:00 rano po nocnym poście. Po trzeciej interwencji nastąpi 14-dniowy okres oczekiwania na włączenie znakowanego żelaza do erytrocytów. W dniach 19, 21 i 23 uczestnicy otrzymają czwarty, piąty i szósty produkt interwencyjny. Zostanie zapewnione, że randomizacja produktów interwencji zostanie przeprowadzona w taki sposób, że żadne dwie interwencje z tym samym stabilnym izotopem nie zostaną podane uczestnikom w tym samym tygodniu. Produkty 1, 3 i 5 z listy zostaną podane w jednym tygodniu, a 2, 4 i 6 w drugim tygodniu. Z wyłączeniem badania przesiewowego będą odbywać się trzy punkty pobierania krwi: podstawowe pobieranie próbek w dniu 1, pobieranie próbek w dniu 17 i ostateczne pobieranie próbek 14 dni po czwartym produkcie objętym interwencją, w dniu 37, ostatnim dniu badania. Te próbki krwi żylnej zostaną pobrane w celu określenia Hb, SF i CRF oraz wzbogacenia izotopowego erytrocytów.

Kobiety zostaną losowo przydzielone do kolejności interwencji przy użyciu kodu Pythona. Uczestnicy będą spożywać oznakowane produkty interwencyjne w postaci roztworu pod okiem badaczy z lub bez puree z acai w zależności od rodzaju interwencji na dany dzień. Po spożyciu testowanych produktów uczestnicy powstrzymują się od jedzenia i picia przez 3 godziny.

Roztwory Fe-owsa 1 i Fe-owsa 2 będą produkowane w ETH Zurich w Laboratorium Żywności i Miękkich Materiałów z chemikaliami dopuszczonymi do kontaktu z żywnością lub farmakopeą oraz przy użyciu proszków żelaza wzbogaconego w 57Fe lub 58Fe (Chemgas, Boulogne, Francja) oraz z uwzględnieniem przepisów Dobrej Praktyki Wytwarzania. Standardowe procedury operacyjne dotyczące przygotowania Fe-owsa 1 i 2 zostaną dostarczone na żądanie. Znakowane roztwory FeSO4 zostaną przygotowane w Laboratorium Żywienia Człowieka (HNL) z proszków żelaza wzbogaconego w 54Fe (Chemgas, Boulogne, Francja). Proszki żelaza zostaną rozpuszczone w temperaturze pokojowej w 1,7 M kwasie siarkowym (1,21 ml/100 mg Fe) w 100 ml butelkach HDPE (Semadeni, Ostermundingen, Szwajcaria) przepłukanych argonem. Otrzymane roztwory zostaną doprowadzone do stężenia 4 mg Fe/g roztworu sterylną czystą wodą. Roztwory zostaną podzielone na 1 g porcje w fiolkach PFA. Fiolki zostaną przepłukane argonem, szczelnie zamknięte i przechowywane w temperaturze 4-8°C do momentu użycia. Odczynniki będą spełniały wymagania Farmakopei Europejskiej (kwas siarkowy 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Szwajcaria; Aqua ad iniect. B. Braun, Kantonsapotheke Zürich).