Исследование стабильных изотопов для оценки биодоступности системы доставки железа на основе белка овса

Дефицит железа (Fe) является наиболее распространенным дефицитом питательных веществ во всем мире (1). Для лучшего всасывания необходимы альтернативные решения из-за недостатков, связанных с желудочно-кишечными побочными эффектами от добавок соли Fe (2). Кроме того, Fe трудно добавлять в пищу в качестве фортификанта из-за вызываемых им органолептических изменений (3, 4). Уменьшение размера частиц солей железа улучшает их абсорбцию, а соединения железа субмикронного размера являются многообещающим решением в пищевых матрицах (5–7), хотя их склонность к окислению и быстрой агрегации в растворе ограничивает их использование для обогащения (8, 9). .

Новое соединение β-лактоглобулин (BLG) фибриллы-Fe для использования в обогащении Fe было разработано Shen et al. из молочных белков, и сообщалось о его оценке в исследованиях биодоступности как in vitro, так и in vivo (на крысах) (9). Было замечено, что восстанавливающий эффект материала, коллоидная стабильность, улучшенные органолептические характеристики и высокая биодоступность делают его перспективным для пищевых применений (9).

В текущем исследовании аналогичная стратегия используется для выделения амилоидных фибрилл из веганского и более устойчивого источника, а именно белка овса. Восстанавливающая способность амилоидных фибрилл на соли Fe - FeCl3 в присутствии аскорбата натрия (SA) или гидроксида натрия (NaOH), обоих пищевых реагентов, показала образование смеси частиц Fe2+ и Fe3+ без наблюдаемой агрегации. (неопубликованные данные, Mezzenga Lab, ETH). Предыдущее исследование на людях, проведенное Baumgartner et al. показали, что ионы Fe3+ из фосфата железа субмикронного размера имеют аналогичную фракционную абсорбцию Fe (FIA) по сравнению с таковой для сульфата железа (FeSO4), текущего стандарта лечения (10). Системы амилоидных фибрилл молочным белком как эффективные носители для обогащения железом. Оценка переваривания in vitro и биодоступности in vivo показала, что фибриллы β-лактоглобулина (β-Ig) молочного белка исчезают через 4 часа после немедленного введения этой богатой амилоидами добавки в желудочно-кишечный тракт. Более того, срез головного мозга мышей, получавших β-Ig амилоидные фибриллы, не показал амилоидной чумы после 1 месяца кормления. (Меззенга и Чжоу и др., представленная рукопись). Фибриллы β-лактоглобулина (β-Ig) и растительного овса имеют одинаковую структуру амилоида молочного белка. (11) Из этих результатов можно сделать вывод, что волокна овса безопасны для питания.

Кроме того, недавнее исследование Zhou et al. показали возможность получения амилоидных фибрилл из овса в полной аналогии с полученными BLG (11). В текущем исследовании фибрилла ОАТ - Fe SA (Fe-овес 1) и фибрилла ОАТ - Fe NaOH (Fe-овес 2) будут изучаться in vivo, только порошок овсяных фибрилл с добавлением железа растворим в воде, а овес Порошок фибрилл с добавлением железа растворим в воде в пищевой матрице (пюре асаи и мед), чтобы оценить их потенциал в качестве пищевых добавок Fe.

Это первое исследование на людях для краткосрочной оценки безопасности пищевых продуктов и неблагоприятного воздействия фибрилл ОАТ - Fe SA (Fe-овес 1), фибрилл ОАТ - Fe NaOH (Fe-овес 2) и в пищевой матрице для оценки их перспективности как Fe пищевые фортификанты.

Исследование будет одноцентровым проспективным перекрестным исследованием, в котором каждый субъект получает 6 тестовых условий. Исследование будет проводиться в Институте питания Университета Махидол, Накхонпатхом, Таиланд. Исследование было одобрено Советом по этике Университета Махидол и будет зарегистрировано на сайте www.clinicaltrials.gov. Все субъекты предоставят письменное информированное согласие до проведения каких-либо процедур исследования. Во время скрининга, примерно за 2 недели до начала исследования, женщины будут оцениваться на соответствие требованиям. Процедуры исследования будут им подробно объяснены на местном языке, и после получения информированного согласия будет взят образец крови из вены (6 мл) для определения гемоглобина (Hb), сывороточного ферритина (SF), С-реактивного белка. (CRP), талассемия и беременность. Вес будет измеряться с точностью до 0,1 кг, а рост — с точностью до 0,5 см для расчета ИМТ. Будет проведено интервью для оценки других критериев включения и исключения. Женщины будут приглашаться для скрининга до тех пор, пока не будут зачислены 52 подходящие женщины для участия в исследовании. Каждый субъект пройдет шесть исследований всасывания железа, в ходе которых он получит дополнительные дозы железа в размере 4 мг железа из шести продуктов: (i) только Fe-овес 1, (ii) Fe-овес 1 с 30 мл пюре из ягод асаи с медом, (iii) только Fe-овес 2, (iv) Fe-овес 2 с 30 мл пюре из асаи с медом, (v) только FeSO4, (vi) FeSO4 с 30 мл пюре из асаи и меда. Содержание полифенолов в пюре из асаи будет измеряться в лаборатории питания человека.

Экспериментальный этап продлится 37 дней. Первые три помеченные дозы железа будут вводиться в дни 1, 3 и 5 между 07:00 и 09:00 утра после ночного голодания. После третьего вмешательства будет период ожидания 14 дней, чтобы обеспечить включение меченого железа в эритроциты. На 19, 21 и 23 день участникам будут выданы четвертый, пятый и шестой интервенционные продукты. Будет обеспечено, чтобы рандомизация продуктов вмешательства производилась таким образом, чтобы участникам не предоставлялись два вмешательства с одним и тем же стабильным изотопом в течение одной и той же недели. Продукты 1, 3 и 5 из списка будут выданы через одну неделю, а 2, 4 и 6 - через вторую неделю. Будет три точки забора крови, исключая скрининг: базовый отбор проб в 1-й день, отбор проб на 17-й день и окончательный отбор проб через 14 дней после четвертого продукта вмешательства, на 37-й день, в последний день исследования. Эти образцы венозной крови будут собираться для определения Hb, SF и CRF, а также изотопного обогащения эритроцитов.

Женщины будут рандомизированы для порядка проведения вмешательства с использованием кода Python. Участники будут потреблять помеченные интервенционные продукты в виде раствора под наблюдением исследователей с пюре из асаи или без него в зависимости от типа вмешательства в течение дня. После употребления тестируемых продуктов участники воздерживались от еды и питья в течение 3 часов.

Растворы Fe-oat 1 и Fe-oat 2 будут производиться в ETH Zurich в Лаборатории пищевых и мягких материалов с использованием химикатов пищевого качества или фармакопеи и с использованием порошков элементарного железа, обогащенных 57Fe или 58Fe (Chemgas, Булонь, Франция), и с учетом правил надлежащей производственной практики. СОП по приготовлению Fe-овса 1 и 2 будут предоставлены по запросу. Меченые растворы FeSO4 будут готовиться в Лаборатории питания человека (HNL) из порошков элементарного железа, обогащенных 54Fe (Chemgas, Булонь, Франция). Порошки железа растворяют при комнатной температуре в 1,7 М серной кислоте (1,21 мл/100 мг Fe) в 100-мл бутылках из полиэтилена высокой плотности (Semadeni, Ostermundingen, Швейцария), продуваемых аргоном. Полученные растворы доводят до концентрации 4 мг Fe/г раствора стерильной чистой водой. Растворы будут разделены на порции по 1 г во флаконах PFA. Флаконы промывают аргоном, плотно закрывают и хранят при температуре 4-8°C до использования. Реагенты должны иметь квалификацию по Европейской фармакопее (серная кислота 95-97%, Sigma-Aldrich, Buchs, Швейцария; Aqua ad iniect. Б. Браун, кантонсапотека Цюрих).