Der Einfluss des Food Matrix Delivery Systems auf die Bioverfügbarkeit von Vitamin D3 (DFORT)

HINTERGRUND Das aktuelle Projekt ist Teil des Vitamin D fortification with enhanced bioavailability study program (Akronym: DFORT), einem interdisziplinären Projekt mit Forschungsgruppen aus Dänemark, Spanien und den Niederlanden, das von der Danish Innovation Foundation unterstützt wird. Das übergeordnete Ziel von DFORT ist es, effizientere Strategien für die Vitamin-D-Anreicherung zu entwickeln, indem der Einfluss der Liefermatrix auf die Bioverfügbarkeit von Vitamin D untersucht wird.

In den ersten beiden WPs sollte untersucht werden, ob die Komplexbildung (Nanokapselung) von Vitamin D mit verschiedenen Proteinen die Stabilität von Vitamin D verbessern kann (WP 1 unter der Leitung von Prof. Daniel Otzen, AU-iNano) und die Wirkung der Komplexbildung in realen Lebensmittelsystemen einschließlich Untersuchungen zur Stabilität bei Lagerung, Licht- und Hitzeeinwirkung (AP 2 unter der Leitung von Associate Professor Trine Kastrup Dalsgaard, AU-FOOD). WP 1 + 2 haben gezeigt, dass Vitamin D durch Komplexbildung mit Molkenprotein stabilisiert werden kann und dass die Verkapselung einen geringeren oxidativen Abbau bewirken kann, wodurch die Stabilität von Vitamin D in verschiedenen Lebensmittelsystemen verbessert wird.

In der aktuellen Studie (AP 3 von prof. Lars Rejnmark, AU-Health) wird die Bioverfügbarkeit von Vitamin D in verschiedenen Lebensmittelmatrizen (einschließlich Komplexbildung mit Molkenprotein) am Menschen untersucht. In AP 3 werden biologische Proben gesammelt, die metabolomische Studien zu möglichen Assoziationen zwischen Vitamin-D-Supplementierung durch verschiedene Lebensmittel ermöglichen Matrices und metabolischer Phänotyp (WP 4 unter der Leitung von prof. Hanne C. Bertram, AU-FOOD).

Obwohl der größte Teil des gesamten Körpervitamins D in der Haut synthetisiert wird, nachdem es UV-Licht (Wellenlänge von 290-315 nm) ausgesetzt wurde, benötigen die meisten Menschen mindestens etwas Vitamin D in der Nahrung, um einen vollständigen Vitamin-D-Status aufrechtzuerhalten. Dies gilt insbesondere im Winter. Mit einem Breitengrad von 56 ° N in Dänemark gibt es in den Monaten Oktober bis April keine endogene Synthese von Vitamin D, was bedeutet, dass die Bewohner auf Nahrungsquellen angewiesen sind, um einen vollen Vitamin-D-Status aufrechtzuerhalten. Cholecalciferol (Vitamin D3 ) ist die wichtigste Nahrungsquelle für Vitamin D, aber es ist nur in einer begrenzten Anzahl von Lebensmitteln (wie fettem Fisch) enthalten, was es schwierig macht, die empfohlene Zufuhr von 10 µg D3 pro Tag zu erreichen.

Der Vitamin-D-Status kann als Reaktion auf eine erhöhte Vitamin-D-Zufuhr entweder durch Supplementierung mit Tabletten oder durch Anreicherung mit Nahrungsmitteln verbessert werden. Zahlreiche Studien haben erhöhte 25-Hydroxy-Vitamin-D-Spiegel (25OHD) als Reaktion auf eine erhöhte Vitamin-D-Zufuhr gezeigt. Es wird allgemein angenommen, dass die mittleren 25OHD-Konzentrationen um 0 ansteigen.7 nmol / l als Reaktion auf eine erhöhte Langzeitaufnahme von 1 µg Vitamin D pro Tag, obwohl der relative Anstieg pro supplementiertem Mikrogramm höher sein kann, wenn die Ausgangswerte niedrig sind. Trotz dieser bekannten Dosis-Wirkungs-Beziehung in Gruppen von Menschen haben mehrere Studien dokumentiert, dass die Veränderung der Serum-25OHD-Spiegel als Reaktion auf eine Vitamin-D-Supplementierung stark variiert.

Mehrere Gründe können für die interindividuelle Variation als Reaktion auf eine Vitamin-D-Supplementierung verantwortlich sein. Grob ausgedrückt kann die Abweichung auf Dosierungsungenauigkeiten (Inkonsistenzen zwischen behaupteten und tatsächlichen Werten von Vitamin D) und Schwankungen der Bioverfügbarkeit von Vitamin D zurückzuführen sein.

Inkonsistenzen zwischen behaupteten und gemessenen Werten des Vitamin-D-Gehalts in Vitamin-D-Tabletten und mit Lebensmitteln angereicherten Produkten können auf Inkonsistenzen in der zur Anreicherung verwendeten Dosis oder auf die Instabilität des Vitamins an sich zurückzuführen sein. Es wurden diskrepante Ergebnisse zur Stabilität von Vitamin D in verschiedenen Lebensmittelmatrizen und bei Exposition gegenüber verschiedenen physiochemischen Gefahren berichtet. Einige Forscher haben berichtet, dass Vitamin D instabil ist, während andere festgestellt haben, dass es bemerkenswert stabil ist, wenn es Oxidation, Licht sowie Säure und Alkali ausgesetzt wird.

Nur wenige Studien haben nach Faktoren gesucht, die für die interindividuelle Variation der 25OHD-Spiegel als Reaktion auf eine Vitamin-D-Supplementierung verantwortlich sind. Diese Studien haben gezeigt, dass die Körperzusammensetzung (einschließlich Fettmassegehalt), genetische Varianten des Vitamin-D-Bindungsproteins (VDBP) und das Verhältnis von Serum-24,25-Dihydroxy-Vitamin D (24,25 (OH) 2D) zu 25OHD zur Variation der Serum-25OHD-Spiegel beitragen können. In einer kürzlich durchgeführten Studie konnten jedoch nur 47% der Variationen in der Reaktion auf eine Vitamin-D-Supplementierung durch Berücksichtigung von Faktoren von bekannter Bedeutung für Veränderungen der 25OHD-Spiegel erklärt werden.

Zusätzlich zu den oben genannten Indizes können Faktoren, die für die intestinale Absorption von Vitamin D von Bedeutung sind, sowie die Nahrungsmatrix, durch die eine Vitamin-D-Supplementierung bereitgestellt wird, zu interindividuellen Variationen der 25OHD-Reaktionen beitragen. Es liegen jedoch nur wenige Studien zur Bioverfügbarkeit von Vitamin D aus verschiedenen Nahrungsmatrices und zur intestinalen Absorption von Vitamin D, einschließlich des intraluminalen Schicksals, vor, und molekulare Mechanismen, die die Absorption erleichtern, sind noch nur teilweise verstanden.

Da Vitamin D ein fettlösliches Molekül ist, wurde allgemein angenommen, dass Vitamin D im Dünndarm durch einfache passive Diffusion absorbiert wird, wobei Vitamin D in die Mizelle eingebaut und von Chylomikronen über Lymphvenen zur Leber transportiert wird. Dies steht im Einklang mit Studien, die ein erhöhtes Risiko für niedrige 25OHD-Spiegel bei Patienten mit Fettmalabsorption zeigen. Dementsprechend wurde vorgeschlagen, dass die Einnahme von Vitamin D mit einer fettreichen Mahlzeit die Freisetzung von Galle erhöhen kann, was einen erhöhten Einbau von Vitamin D in die Gallensalzmizelle ermöglicht, wodurch die Bioverfügbarkeit von Vitamin D verbessert wird.

In einer randomisierten, kontrollierten Studie von Raimundo et al. Die mittlere Veränderung der 25OHD-Spiegel zwei Wochen nach der Behandlung mit einer einzelnen großen oralen Dosis von 50.000 IE D3 war größer, wenn die Mahlzeit mindestens 15 g Fett im Vergleich zu einer fettfreien Mahlzeit aufwies. Im Gegensatz, Es wurde nicht festgestellt, dass der Fettgehalt der Lebensmittelmatrizen das Zeit-Konzentrationsprofil beeinflusst, gemessen an den Vitamin-D2-Spiegeln im Plasma 2, 4, 8, 12, 48, und 72 h nach der Einnahme einer Einzeldosis von 25.000 IE D2 hinzugefügt, um entweder Vollmilch, Magermilch oder in 0,1 ml Maisöl gelöst und auf Toast aufgetragen. Beide Studien sind jedoch durch die Verwendung sehr hoher (pharmakologischer) Dosen von Vitamin D begrenzt, die physiologische Auswirkungen der Zusammensetzung der Lebensmittelmatrizen außer Kraft setzen können.

Ein Mangel an einer Wirkung des Fettgehalts der Nahrung, durch die Vitamin D aufgenommen wird, wird auch durch Studien zur Vitamin-D-Anreicherung von Orangensaft unterstützt. Ein Vergleich der Bioverfügbarkeit von Vitamin D, das Orangensaft zugesetzt oder als Kapseln ergänzt wurde, zeigte einen ähnlichen Anstieg der 25OHD-Konzentrationen als Reaktion auf eine 11-wöchige Supplementierung mit 1000 IE Vitamin D pro Tag, und der Anstieg war signifikant im Vergleich zu Placebo. Die Tatsache, dass Vitamin D nach einer fettfreien Mahlzeit (z. B. Orangensaft) ausreichend absorbiert werden kann, kann durch neuere Erkenntnisse über den Mechanismus erklärt werden, durch den Vitamin D absorbiert wird. Es scheint, dass Vitamin D nicht nur durch einfache passive Diffusion (durch Einbau in die Mizelle) absorbiert wird, da gezeigt wurde, dass Cholesterinmembrantransporter wie SR-BI, CD36 oder NPC1L1 an der Absorption beteiligt sind. Unterschiede in den Expressionsniveaus und die Existenz funktioneller Polymorphismen in den Genen, die für diese Proteine kodieren, können ebenfalls zu der großen interindividuellen Variation der postprandialen Reaktionen auf Vitamin D beitragen.

Es liegen nur sehr wenige Studien zum Zeit-Plasma-Konzentrationsprofil von Vitamin D nach Einnahme einer oralen Dosis vor. Denker et al. untersuchte das pharmakokinetische Profil von Vitamin D3 nach Verabreichung einer einzelnen D3-Dosis von entweder 2800 oder 5600 IE und zeigte, dass die Plasma-D3-Spiegel nach der Einnahme stetig anstiegen und bei 9 ± 2,3 h ihren Höhepunkt erreichten, wobei die Konzentrationen um 72 h auf nahe Ausgangswerte zurückkehrten. Es ist nicht bekannt, ob die Nahrungsmatrix (einschließlich der komplexen Bildung von Vitamin D durch Verkapselung mit Molkenproteinen) die Bioverfügbarkeit von Vitamin D beeinflusst, wie durch die Plasma-Zeit-Konzentrationsprofile bewertet, und ob dies die interindividuelle Variabilität als Reaktion auf eine Vitamin-D-Supplementierung beeinflussen kann.

Die Bedeutung der Kalziumaufnahme und insbesondere der Kalziumaufnahme aus Milchprodukten und Tabletten (Nahrungsergänzungsmitteln) wurde in einer Reihe von Studien untersucht, die diskrepante Ergebnisse zeigten. Eine Cochrane-Meta-Analyse hat eine insgesamt positive Wirkung einer erhöhten Kalziumaufnahme aus Milchprodukten und Kalziumpräparaten nahe gelegt. Eine kürzlich durchgeführte Studie hat jedoch einen Anstieg des Blutdrucks in den Stunden nach der Einnahme von 1000 mg Calciumcitrat im Vergleich zu Placebo nahe gelegt. Es wurde bisher nicht untersucht, ob die Milchaufnahme ähnliche Auswirkungen auf die Indizes der kardiovaskulären Gesundheit hat, einschließlich Blutdruck und arterielle Steifheit.

ZIEL Das übergeordnete Ziel der Studie ist es, den Einfluss verschiedener Nahrungsmatrices (einschließlich Komplexbildung mit Molkenproteinen) auf die Bioverfügbarkeit von Vitamin D zu untersuchen, wie durch Maximalkonzentrationsprofile (Cmax) und die Zeit-Konzentrationskurve von D3 im Plasma beurteilt und damit, ob die interindividuelle Variation in der Absorption von Vitamin D kann vom Abgabesystem abhängen.

Ko-primäre (Null-)Hypothese:

• Die Lebensmittelmatrix, mit der D3 abgegeben wird, hat keinen Einfluss auf die Cmax von D3, die 10 Stunden nach der Dosierung bestimmt wird.
• Das Absorptionsprofil (Zeit-Konzentrationskurve in Bezug auf die Fläche unter der Kurve von 0h bis 12h ) unterscheidet sich nicht entsprechend der Lebensmittelmatrix, durch die D3 abgegeben wird.

Sekundäre (Null-)Hypothesen

• Verglichen mit Vitamin D, das als Tröpfchen bereitgestellt wird, wird die Absorption von D3 nicht durch Abgabe durch jede der getesteten Lebensmittelmatrizen erhöht (d. h. Erhöhte Cmax).
• Im Vergleich zu Vitamin D, das dem Saft zugesetzt wird, wird die Absorption von D3 durch Molkenproteinkomplex-gebundenes D3 (d. H. Erhöhte Cmax) nicht verstärkt.
• Behandlungen beeinflussen nicht die Plasmaspiegel von Parathormon (PTH) und ionisiertem Kalzium.
• Die Variabilität zur Vitamin-D-Supplementierung in Bezug auf Cmax ist geringer, wenn Vitamin D komplex an Molkenproteine gebunden ist als bei den anderen getesteten Supplementierungsmethoden.
• Die tonometrisch ermittelte arterielle Steifheit wird durch die Milchaufnahme nicht beeinflusst.

Erklärende Hypothesen Um weitere Untersuchungen zu ermöglichen Indizes von Bedeutung für Reaktionen auf Vitamin-D-Supplementierung werden Daten zu Körperzusammensetzung, genetischen Polymorphismen, Cholesterin gesammelt Status und gewohnheitsmäßige Ernährungsgewohnheiten.

MATERIALIEN UND METHODEN

STUDIENDESIGN Die Studie wird als multiple Cross-Over-Studie mit einem ausgewogenen Latin-Square-Design durchgeführt. Dieses Design ermöglicht es jedem Teilnehmer, als seine eigene Kontrolle zu fungieren, wodurch das Risiko eines nachteiligen Einflusses auf die Ergebnisse der Behandlungsreihenfolge oder andere Faktoren wie die Wirkung der Periode sowie interindividuelle Variationen, die z. genetische Variationen, Körpergewicht usw. Durch Randomisierung wird jeder Teilnehmer zugewiesen Erhalten Sie alle fünf Behandlungsregime in einer vorgegebenen Reihenfolge mit einer Auswaschperiode von 10 bis 21 Tagen zwischen jedem der Behandlungsarme.

Die Behandlungssequenzen sind:

Behandlungssequenz 1: A B E C D

Behandlungssequenz 2: B C A D E

Behandlungssequenz 3: C D B E A

Behandlungssequenz 4: : D E C A B

Behandlungssequenz 5: E A D B C

Behandlungssequenz 6: D C E B A

Behandlungssequenz 7: E D A C B

Behandlungssequenz 8: A E B D C

Behandlungssequenz 9: B A C E D

Behandlungssequenz 10: C B D A E

VERFAHREN ZUR HANDHABUNG DER VITAMIN-D-SUPPLEMENTIERUNG Das Supplement wird kommerziell erworben und in der Osteoporose-Klinik des Universitätsklinikums Aarhus gelagert und von anderen Medikamenten und Supplementierungen ferngehalten. Der Unterprüfer ist verantwortlich für die korrekte Handhabung und Abgabe des Vitamin-D-Präparats sowie für die Sicherstellung, dass das Präparat nur wie im Protokoll beschrieben verwendet wird und dass die Teilnehmer angewiesen werden, es richtig einzunehmen.

VERFAHREN ZUR RANDOMISIERUNG Die Randomisierung erfolgt mithilfe eines Computers Liste generieren. Behandlungen werden für den Ermittler nicht geblendet. In Bezug auf den Vergleich von Saft mit oder ohne Molkeproteine gebundene Komplexe, ein Single-Blind-Design wird angewendet, da den Teilnehmern nicht mitgeteilt wird, welche der Behandlungen sie erhalten. Jede Behandlungssequenz wird der gleichen Anzahl von Patienten zugewiesen – z. B. 3 Teilnehmer befinden sich in Behandlungssequenz 1, 3 in Behandlungssequenz 2 usw.

BEVÖLKERUNG Dreißig Teilnehmer werden rekrutiert aus der allgemeinen Hintergrundpopulation per Direktmailing unter Verwendung einer Liste zufällig ausgewählter Personen, die in der Region Aarhus leben und von „Research Services“ am Statens Serum Institut generiert wurden. Die Studie wird im Winter durchgeführt (November-April).

ENTZUG UND STUDIENABBRUCH Jeder Teilnehmer kann die Studie jederzeit ohne Erklärung abbrechen und muss keine Abschlussprüfung bestehen. Der Prüfer kann einen Teilnehmer zurückziehen, wenn dies für die Sicherheit des Teilnehmers erforderlich erscheint. Aussetzer und Austritte werden im CRF vermerkt und erläutert.

Der Entzug erfolgt, wenn eines der folgenden Kriterien erfüllt ist:

• Änderung der Vitamin-D-Supplementierung
• Ionisiertes Calcium ≥1.40 mmol/L
• Krankheit oder neue Medikamente, die die Studie beeinflussen
• Schwerwiegende Nebenwirkungen/Symptome, die voraussichtlich durch Vitamin-D-Supplementierung verursacht werden Krankheiten, die innerhalb von 7 Tagen nach der Behandlung auftreten, können eine mögliche Ursache für die Teilnahme an der Studie sein. Sub-Investigator kann in diesem Zeitrahmen kontaktiert werden, um zu untersuchen, ob es eine Ursache für die Vitamin-D-Supplementierung ist. In diesem Fall werden die Symptome oder die Krankheit so lange verfolgt, bis sie geheilt sind oder chronisch geworden sind.

PRÜFUNGEN Die Teilnehmer werden 5 Mal über einen Zeitraum von 6 bis 12 Wochen untersucht. Bei jedem Besuch kommen die Teilnehmer kurz vor 9 Uhr morgens an und bleiben in der Abteilung, bis die Blutentnahme um 12 Uhr erfolgt. Danach steht es den Teilnehmern frei, nach Hause zu gehen und am nächsten Tag zur 24-stündigen Blutentnahme und Abgabe der Urinproben zurückzukehren oder die Nacht im Krankenhaus zu verbringen. Während der 12 Stunden in der Abteilung erhalten die Teilnehmer standardisiertes Essen.

Grundlegende Gesundheitsinformationen und Fragebögen:

Die Teilnehmer beantworten Fragebögen zu ihrer allgemeinen Gesundheit sowie zu Ernährungsgewohnheiten und Sonneneinstrahlung.

Biochemie:

Blutproben werden zu verschiedenen Zeitpunkten entnommen (0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, und 24 Stunden).

Alle Messungen werden durchgeführt, wenn alle Materialien von allen 30 Teilnehmern gesammelt wurden, um Abweichungen zu vermeiden Ergebnisse. Blutproben werden für maximal 15 Jahre in einer Biobank aufbewahrt nach dem Ende der Studie.

Urinproben:

Der Urin wird am ersten Tag jeder Dosierung in 3 Chargen gesammelt, d. H. Von 0-4 Stunden, von 4-8 Stunden und von 8-24 Stunden.

Alle Messungen werden durchgeführt, wenn alle Materialien von allen 30 Teilnehmern gesammelt wurden.

Knochenscans:

Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie (DXA) und hochauflösende periphere quantitative Computertomographie (HRpQCT):

DXA-Scannen mit dem Hologic QDR Discovery Scanner. Die Knochenmineraldichte (BMD) wird in der Lendenwirbelsäule (L1-L4), im Schenkelhals und im distalen Unterarm gemessen. Darüber hinaus wird die gesamte Körperzusammensetzung bestimmt, einschließlich Fett- und Magergewebemasse.

Ein HRpQCT-Knochenscan des distalen Radius und der Tibia wird durchgeführt mit einem Xtreme CT-Scanner (SCANCO Medical AG, Schweiz). Dies ermöglicht die Beurteilung der volumetrischen BMD für kortikalen und trabekulären Knochen, Knochenstruktur und Geometrie (einschließlich kortikaler und trabekulärer Dicke, Trabekeltrennung usw.) und Knochenstärke.

Blutdruckmessungen und Tonometrie:

Blutdruck und Messungen der arteriellen Steifigkeit (Tonometrie) werden bei jedem Teilnehmer zweimal in Bezug auf die Behandlungsregime „C“ und „D“ durchgeführt.

In beiden Fällen werden Messungen morgens mit dem Teilnehmer im nüchternen Zustand durchgeführt. Nachdem die Messungen durchgeführt wurden, erhält der Teilnehmer die Intervention zusammen mit einem Frühstück Mahlzeit. Danach wird der Teilnehmer sein Fasten bis zur nächsten Messung wird vier Stunden später durchgeführt.

Der Büroblutdruck (BP) wird in sitzender Position nach 5 Minuten Pause am rechten Oberarm mit einem digitalen automatischen BP-Monitor gemessen. Drei BP-Messwerte werden mit 2 Minuten Pause dazwischen durchgeführt. Der Mittelwert der letzten beiden Messungen wird aufgezeichnet.

Arterielle Steifheit und Pulswellengeschwindigkeit (PWV) werden durch Tonometrie unter Verwendung des SphygmoCor-Systems (Xcel; AtCor Medical, Sydney, NSW, Australien). Für Messungen des PWV von Karotis zu Femur wird eine aufgeblasene Femurmanschette am rechten Oberschenkel platziert kombiniert mit Karotis-Applanationstonometrie wird verwendet. Die Messungen werden in einem ruhigen Raum durchgeführt. Der Teilnehmer ruht sich vor dem Teststart 10 Minuten in Rückenlage aus. Der brachiale Blutdruck wird am rechten Oberarm gemessen und es werden zwei aufeinanderfolgende Blutdruckmessungen durchgeführt. Wenn sich die BP-Werte nicht um > 5 mmHg unterscheiden, wird der letzte aufgezeichnet. Wenn sich die Blutdruckwerte um > 5 mmHg unterscheiden, werden vier Blutdruckwerte erhalten. Der Mittelwert der letzten beiden Messungen wird aufgezeichnet. AIx wird als das Verhältnis der Wellenreflexionsamplitude zum zentralen Pulsdruck bewertet. Der Mittelwert von zwei Messungen wird in den Analysen verwendet. Die Karotis-Femur-PWV wird als zurückgelegte Strecke dividiert durch die Transitzeit unter Verwendung der direkten Karotis-Manschette-Entfernung gemessen mit einem nicht dehnbaren Band (Infantometer). Es werden mindestens zwei Messungen durchgeführt. Wenn die Messungen < 0,5 m/s abweichen, wird der Durchschnitt der beiden Messungen für Analysen verwendet. Wenn PWV sich um > 0,5 m/s unterscheidet, wird eine dritte Messung erhalten und der Medianwert für Analysen verwendet. Gemäß den allgemeinen Empfehlungen beträgt der mittlere PWV-Abstand zwischen Karotis und Manschette ein Vielfaches von 0,8.