wpływ Food Matrix Delivery System na biodostępność witaminy D3 (DFORT)

kontekst obecny projekt jest częścią programu vitamin D fortification with enhanced biodostępność study program (akronim: DFORT), który jest interdyscyplinarnym projektem obejmującym grupy badawcze z Danii, Hiszpanii i Holandii wspierane przez Danish Innovation Foundation. Ogólnym celem DFORT jest opracowanie bardziej skutecznych strategii fortyfikacji witaminy D poprzez badanie wpływu matrycy dostarczania na biodostępność witaminy D. DFORT jest zorganizowany w cztery pakiety pracy naukowej (WP).

dwa pierwsze WP miały na celu zbadanie, czy złożone tworzenie (nano-kapsułkowanie) witaminy D z różnymi białkami może zwiększać stabilność witaminy D (WP 1 prowadzi prof. Daniel Otzen, AU-iNANO) oraz wpływ tworzenia się kompleksów w rzeczywistych systemach żywnościowych, w tym badania stabilności podczas przechowywania, ekspozycji na światło i ciepło (WP 2 prowadzone przez profesora nadzwyczajnego Trine Kastrup Dalsgaard, AU-FOOD). WP 1+2 wykazały, że witamina D może być stabilizowana przez tworzenie kompleksów z białkiem serwatkowym i że kapsułkowanie może powodować mniejszą degradację oksydacyjną, poprawiając tym samym stabilność witaminy D w różnych systemach żywnościowych.

w bieżącym badaniu (WP 3 prowadzonym przez prof. Lars Rejnmark, AU-Health), biodostępność witaminy D w różnych matrycach pokarmowych (w tym tworzenie kompleksów z białkiem serwatkowym) będzie badana u ludzi. Próbki biologiczne zostaną pobrane w WP 3, umożliwiając badania metabolomiki nad możliwymi powiązaniami między suplementacją witaminy D przez różne matryce żywności i fenotyp metaboliczny (WP 4 prowadzi prof. Hanne C. Bertram, AU-FOOD).

chociaż większość całkowitej witaminy D w organizmie jest syntetyzowana w skórze po ekspozycji na światło UV (długość fali 290-315 nm), większość osób wymaga przynajmniej pewnej ilości witaminy D w diecie, aby utrzymać pełny status witaminy D. Jest to szczególnie prawdziwe w okresie zimowym. Przy szerokości geograficznej 56 ° N w Danii nie ma endogennej syntezy witaminy D w miesiącach od października do kwietnia, co oznacza, że mieszkańcy muszą polegać na źródłach żywności, aby utrzymać pełny status witaminy D. Cholekalcyferol (Witamina D3) jest głównym źródłem witaminy D, ale jest obecny tylko w ograniczonej liczbie produktów spożywczych (takich jak tłuste ryby), co utrudnia osiągnięcie zalecanego spożycia 10 µg D3 dziennie.

Stan witaminy D może ulec poprawie w odpowiedzi na zwiększone spożycie witaminy D pod względem suplementacji tabletkami lub wzbogacania pokarmu. Liczne badania wykazały zwiększenie stężenia 25-hydroksy witaminy D (25ohd) w odpowiedzi na zwiększone spożycie witaminy D. ogólnie przyjmuje się, że średnie stężenia 25ohd zwiększają się o 0.7 nmol / L w odpowiedzi na zwiększone długotrwałe spożycie 1 µg witaminy D dziennie, chociaż względny wzrost w przeliczeniu na mikrogram suplementu może być wyższy, jeśli początkowe poziomy są niskie. Pomimo tej dobrze znanej zależności dawka-odpowiedź w grupach osób, kilka badań udokumentowało, że zmiana stężenia 25ohd w surowicy w odpowiedzi na suplementację witaminą D jest bardzo zróżnicowana.

kilka przyczyn może być przyczyną różnic międzyosobniczych w odpowiedzi na suplementację witaminą D. W kategoriach brutto, zmiana może być spowodowana niedokładnościami w dawkowaniu (niespójności między deklarowanymi a rzeczywistymi wartościami witaminy D) i zmiennością biodostępności witaminy D.

niespójności między deklarowanymi a zmierzonymi wartościami zawartości witaminy D w tabletkach witaminy D i produktach wzbogaconych w żywność mogą być spowodowane niespójnościami w dawce stosowanej do fortyfikacji lub niestabilnością witaminy per se. Raportowano rozbieżne wyniki dotyczące stabilności witaminy D w różnych matrycach żywności i pod wpływem różnych zagrożeń fizykochemicznych. Niektórzy badacze donoszą, że witamina D jest niestabilna, podczas gdy inni odkryli, że jest niezwykła stabilna pod wpływem utleniania, światła oraz kwasów i zasad.

tylko w kilku badaniach poszukiwano czynników odpowiedzialnych za międzyosobniczą zmienność poziomów 25ohd w odpowiedzi na suplementację witaminą D. Badania te sugerują, że skład ciała (w tym zawartość masy tłuszczu), genetyczne warianty białka wiążącego witaminę D (VDBP) i stosunek surowicy 24,25-dihydroksy witaminy D (24,25(OH)2D) do 25ohd mogą przyczyniać się do zmian poziomów 25ohd w surowicy. Jednak w niedawnym badaniu tylko 47% zmian w odpowiedzi na suplementację witaminy D można wyjaśnić przez uwzględnienie czynników o znanym znaczeniu dla zmian poziomów 25OHD.

oprócz wyżej wymienionych wskaźników, czynniki istotne dla wchłaniania jelitowego witaminy D, jak również matryca pokarmowa, za pomocą której dostarczana jest suplementacja witaminy D, mogą przyczyniać się do międzyosobniczych zmian odpowiedzi 25ohd. Jednak dostępne są tylko nieliczne badania nad biodostępnością witaminy D z różnych matryc pokarmowych i wchłanianiem jelitowym witaminy D, w tym losem dożwowodowym, a mechanizmy molekularne ułatwiające wchłanianie są nadal tylko częściowo poznane.

ponieważ witamina D jest cząsteczką rozpuszczalną w tłuszczach, ogólnie przyjmuje się, że witamina D jest wchłaniana w jelicie cienkim przez prostą dyfuzję bierną z witaminą D włączaną do micella i transportowaną przez chylomikrony przez żyły limfatyczne do wątroby. Jest to zgodne z badaniami wykazującymi zwiększone ryzyko niskiego stężenia 25OHD u pacjentów z zaburzeniami wchłaniania tłuszczu. W związku z tym zasugerowano, że spożycie witaminy D z posiłkiem bogatym w tłuszcze może zwiększyć uwalnianie żółci, umożliwiając zwiększone włączenie witaminy D do micella soli żółciowej, poprawiając tym samym biodostępność witaminy D. Jednak odnotowano rozbieżne wyniki dotyczące tego, czy skład matryc żywności (i jej zawartość tłuszczu), przez które witamina D jest spożywana, wpływa na jej biodostępność.

w randomizowanym, kontrolowanym badaniu przeprowadzonym przez Raimundo i wsp., średnia zmiana stężenia 25OHD dwa tygodnie po podaniu pojedynczej dużej dawki doustnej 50 000 J. M. D3 była większa, gdy posiłek zawierał co najmniej 15 g tłuszczu w porównaniu z posiłkiem beztłuszczowym. Natomiast zawartość tłuszczu w matrycach żywnościowych nie miała wpływu na profil stężenia w czasie mierzony przez stężenie witaminy D2 w osoczu 2, 4, 8, 12, 48, i 72 h po spożyciu pojedynczej dawki 25 000 J. M. D2 dodaje się do pełnego mleka, odtłuszczonego mleka lub rozpuszcza w 0,1 mL oleju kukurydzianego i nakłada na tosty. Jednak oba te badania są ograniczone przez stosowanie bardzo wysokich (farmakologicznych) dawek witaminy D, które mogą zastąpić jakiekolwiek fizjologiczne skutki składu matryc żywnościowych.

brak wpływu na zawartość tłuszczu w żywności, w której witamina D jest spożywana, jest również poparty badaniami nad wzmocnieniem witaminy D w soku pomarańczowym. Porównanie biodostępności witaminy D dodawanej do soku pomarańczowego lub uzupełnianej w kapsułkach wykazało podobny wzrost stężenia 25ohd w odpowiedzi na 11 tygodni suplementacji 1000 IU witaminy D dziennie i wzrost był znaczący w porównaniu z placebo. Fakt, że witamina D może być wystarczająco wchłaniana po posiłku beztłuszczowym (takim jak sok pomarańczowy), można wyjaśnić niedawnymi ustaleniami na temat mechanizmu wchłaniania witaminy D. Wydaje się, że witamina D jest wchłaniana nie tylko przez prostą dyfuzję bierną (poprzez włączenie do micella), ponieważ transportery błonowe cholesterolu, takie jak SR-BI, CD36 lub NPC1L1, wykazały udział w wchłanianiu. Różnice w poziomach ekspresji i istnienie funkcjonalnych polimorfizmów w genach kodujących te białka mogą również przyczyniać się do dużej międzyosobniczej zmienności odpowiedzi poposiłkowej na witaminę D.

dostępnych jest tylko kilka badań dotyczących profilu stężenia witaminy D w osoczu w czasie po przyjęciu dawki doustnej. Denker et al. zbadano profil farmakokinetyczny witaminy D3 po podaniu pojedynczej dawki D3 wynoszącej 2800 lub 5600 J.M., wykazując, że stężenie D3 w osoczu stale wzrastało po spożyciu i osiągało wartość szczytową po 9±2, 3 h, a stężenia powracały do wartości zbliżonych do wartości wyjściowych o 72 h. Nie wiadomo, czy matryca pokarmowa (w tym złożone tworzenie witaminy D przez kapsułkowanie z białkami serwatkowymi) wpływa na biodostępność witaminy D ocenianą na podstawie profili stężeń w osoczu w czasie i czy może to wpływać na zmienność międzyosobniczą w odpowiedzi na suplementację witaminą D.

znaczenie spożycia wapnia, a zwłaszcza spożycia wapnia z przetworów mlecznych i tabletek (suplementów) badano w wielu badaniach, wykazując rozbieżne wyniki. Metaanaliza Cochrane sugeruje ogólny korzystny wpływ zwiększonego spożycia wapnia z produktów mlecznych i suplementów wapnia. Jednak ostatnie badanie sugerowało wzrost ciśnienia krwi w godzinach po przyjęciu 1000 mg cytrynianu wapnia w porównaniu z placebo. Do tej pory nie zbadano, czy spożycie mleka powoduje podobny wpływ na wskaźniki zdrowia układu krążenia, w tym ciśnienie krwi i sztywność tętnic.

cel ogólnym celem badania jest zbadanie wpływu różnych matryc pokarmowych (w tym tworzenia kompleksów z białkami serwatkowymi) na biodostępność witaminy D, ocenianą na podstawie profili maksymalnego stężenia (Cmax) i krzywej czasu stężenia D3 w osoczu, a tym samym na to, czy różnice międzyosobnicze w wchłanianiu witaminy D mogą zależeć od systemu dostarczania.

hipoteza Co-primary (null-) :

• matryca pokarmowa, za pomocą której D3 jest dostarczany, nie wpływa na Cmax D3 określone 10 godzin po podaniu.
• profil absorpcji (Krzywa czasu-stężenia w zakresie pola pod krzywą od 0h do 12h ) nie różni się w zależności od matrycy żywności, przez którą D3 jest dostarczany.

hipotezy wtórne (zerowe)

• w porównaniu z witaminą D dostarczaną w postaci kropelek, wchłanianie D3 nie jest zwiększane przez dostarczanie przez każdą z badanych matryc żywności (tj. zwiększenie Cmax).
• w porównaniu z witaminą D dodaną do soku, wchłanianie D3 nie jest zwiększane przez D3 związane z białkiem serwatkowym (tj. zwiększone Cmax).
• leczenie nie wpływa na stężenie parathormonu w osoczu (PTH) i zjonizowanego wapnia.
• zmienność suplementacji witaminą D pod względem Cmax jest mniejsza, jeśli witamina D wiąże się kompleksowo z białkami serwatki w porównaniu z innymi testowanymi metodami suplementacji.
• sztywność tętnic oceniana za pomocą tonometrii nie wpływa na spożycie mleka.

hipotezy wyjaśniające aby umożliwić dalsze badania wskaźników mających znaczenie dla odpowiedzi na suplementację witaminą D, zbierane będą dane dotyczące składu ciała, polimorfizmów genetycznych, statusu cholesterolu i nawykowych nawyków żywieniowych.

materiały i metody

projekt badania badanie jest wykonywane jako wielokrotne badanie przekrojowe przy użyciu zrównoważonego projektu kwadratowo-łacińskiego. Taka konstrukcja pozwala każdemu Uczestnikowi funkcjonować jako jego własna Kontrola, równoważąc tym samym ryzyko negatywnego wpływu na wyniki kolejności leczenia lub innych czynników, takich jak wpływ okresu, jak również międzyosobnicze różnice przypisywane np. wariacjom genetycznym, masie ciała itp. Poprzez randomizację każdy uczestnik zostanie przydzielony do otrzymania wszystkich pięciu reżimów leczenia w określonej kolejności z 10-21 dniowym okresem wypłukiwania pomiędzy każdym z ramion leczenia.

sekwencje leczenia są:

Sekwencja leczenia 1: A B E C D

Sekwencja leczenia 2: B C A D E

Sekwencja leczenia 3: C D B E a

Sekwencja leczenia 4: D E C a b

Sekwencja leczenia 5: E A d b c

Sekwencja leczenia 6: D C E B A

Sekwencja leczenia 7: E D A C b

Sekwencja leczenia 8: A E B D C

Sekwencja leczenia 9: B A C E d

Sekwencja leczenia 10: C B D A E

procedury postępowania z suplementacją witaminy D suplement będzie nabywany komercyjnie i przechowywany w klinice osteoporozy w Szpitalu Uniwersyteckim w Aarhus i trzymany z dala od innych leków i suplementacji. Sub-badacz jest odpowiedzialny za prawidłowe obchodzenie się i wydawanie suplementu witaminy D, a także zapewnienie, że suplement będzie stosowany wyłącznie zgodnie z opisem w protokole i że uczestnicy są poinstruowani, aby przyjmować go prawidłowo.

procedury randomizacji randomizacja zostanie wykonana przy użyciu listy generowanej komputerowo. Zabiegi nie będą zaślepione dla badacza. Jeśli chodzi o porównanie soku z kompleksami związanymi z białkami serwatkowymi lub bez nich, zastosowany zostanie projekt z pojedynczą ślepą próbą, ponieważ uczestnicy nie zostaną poinformowani, który z zabiegów otrzymują. Każda sekwencja leczenia zostanie przydzielona tej samej liczbie pacjentów-np. 3 uczestników będzie w sekwencji leczenia 1, 3 w sekwencji leczenia 2 itd.

populacja 30 uczestników zostanie zrekrutowanych z ogólnej populacji poprzez bezpośredni mailing z wykorzystaniem listy losowo wybranych osób mieszkających na obszarze Aarhus wygenerowanej przez „Research services” w Statens Serum Institut. Badania będą wykonywane w okresie zimowym (listopad-kwiecień).

wycofanie się i rezygnacja każdy uczestnik może w dowolnym momencie zrezygnować z badania bez żadnego wyjaśnienia i nie będzie musiał przejść przez egzamin końcowy. Badacz może wycofać uczestnika, jeśli wydaje się to konieczne dla jego bezpieczeństwa. Rezygnacje i wypłaty zostaną odnotowane i wyjaśnione w CRF.

wycofanie nastąpi w przypadku spełnienia jednego z następujących kryteriów:

• Zmiana suplementacji witaminą D
• zjonizowany wapń ≥1.Prawdopodobną przyczyną udziału w badaniu może być choroba lub nowy lek, który będzie miał wpływ na badanie
• poważne działania niepożądane/objawy, które mogą być spowodowane przez choroby suplementacyjne witaminy D, które występują w ciągu 7 dni leczenia. Sub-badacz może w tym czasie skontaktować się w celu zbadania, czy jest to przyczyna suplementacji witaminy D. W takim przypadku objawy lub choroba będą obserwowane, dopóki nie zostanie wyleczona lub nie stanie się przewlekła.

egzaminy uczestnicy będą badani 5 razy w okresie od 6 do 12 tygodni. Podczas każdej wizyty uczestnicy przyjadą na post przed 9 rano i pozostaną na oddziale do czasu pobrania próbki krwi o 12 godzin. Następnie uczestnicy mogą wrócić do domu następnego dnia na 24-godzinne pobranie krwi i dostarczenie próbek moczu lub zostać na noc w szpitalu. Podczas 12 godzin w dziale uczestnicy otrzymają standaryzowane jedzenie.

podstawowe informacje i kwestionariusze dotyczące zdrowia:

uczestnicy odpowiedzą na kwestionariusze dotyczące ich ogólnego stanu zdrowia, a także nawyków żywieniowych i ekspozycji na słońce.

Biochemia:

próbki krwi będą pobierane w różnych punktach czasowych(0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, i 24 godziny).

Wszystkie pomiary będą wykonywane po zebraniu wszystkich materiałów od wszystkich 30 uczestników, aby uniknąć różnic w wynikach. Próbki krwi będą przechowywane w biobanku przez maksymalnie 15 lat po zakończeniu badania.

próbki moczu:

mocz będzie pobierany w 3 partiach pierwszego dnia każdego dawkowania, tj. od 0 do 4 godzin, od 4 do 8 godzin i od 8 do 24 godzin.

Wszystkie pomiary zostaną wykonane po zebraniu wszystkich materiałów od wszystkich 30 uczestników.

skany Kości:

Dwuenergetyczna absorpcja promieniowania rentgenowskiego (DXA) i obwodowa tomografia ilościowa o wysokiej rozdzielczości (HRpQCT):

skanowanie DXA za pomocą skanera Hologic QDR Discovery. Gęstość mineralna kości (BMD) będzie mierzona w odcinku lędźwiowym kręgosłupa (L1-L4), szyjce kości udowej i dystalnym przedramieniu. Ponadto zostanie określony całkowity skład ciała, w tym masa tkanki tłuszczowej i beztłuszczowej.

badanie HRpQCT kości dalszej kości promieniowej i piszczelowej zostanie wykonane przy użyciu skanera Xtreme CT (SCANCO Medical AG, Szwajcaria). Pozwoli to na ocenę objętościowej wartości BMD kości korowej i beleczkowej, struktury i geometrii kości (w tym grubości korowej i beleczkowej, separacji beleczkowej itp.) i wytrzymałość kości.

pomiary ciśnienia krwi i tonometria:

ciśnienie krwi i pomiary sztywności tętnic (tonometria) są wykonywane dwukrotnie u każdego uczestnika w odniesieniu do schematów leczenia „C” i „D”.

w obu przypadkach pomiary są wykonywane rano z uczestnikiem stanu postu. Po wykonaniu pomiarów uczestnik otrzyma interwencję wraz z posiłkiem śniadaniowym. Następnie uczestnik będzie pościł, aż do następnego pomiaru zostanie wykonany cztery godziny później.

biurowe ciśnienie krwi (BP) mierzy się w pozycji siedzącej po 5 minutach odpoczynku na prawym ramieniu za pomocą cyfrowego automatycznego monitora BP. Trzy odczyty BP zostaną wykonane z 2 minutami odpoczynku pomiędzy. Rejestrowana jest średnia z dwóch ostatnich pomiarów.

sztywność tętnic i prędkość fali impulsu (PWV) zostaną ocenione za pomocą tonometrii przy użyciu układu Sfigmocor (Xcel; AtCor Medical, Sydney, NSW, Australia). Do pomiarów PWV od tętnicy szyjnej do kości udowej stosuje się napompowany mankiet kości udowej umieszczony na prawej górnej części uda połączony z tonometrią aplanacji tętnicy szyjnej. Pomiary wykonywane są w cichym pomieszczeniu. Uczestnik będzie odpoczywał przez 10 minut w pozycji leżącej przed rozpoczęciem testu. Ciśnienie ramienne mierzy się na prawym ramieniu i wykonuje się dwa kolejne odczyty ciśnienia. Jeśli odczyty BP nie różnią się o > 5 mmHg, zapisywany jest ostatni. Jeśli odczyty BP różnią się o > 5 mmHg, uzyskuje się cztery odczyty BP. Rejestrowana jest średnia z dwóch ostatnich pomiarów. AIx ocenia się jako stosunek amplitudy odbicia fali do ciśnienia centralnego impulsu. W analizach wykorzystuje się średnią z dwóch pomiarów. PWV szyjno-udowa ocenia się jako przebytą odległość podzieloną przez czas przejścia przy użyciu bezpośredniej odległości szyjno-mankietowej mierzonej za pomocą taśmy nieciągliwej (infantometru). Wykonuje się co najmniej dwa pomiary. Jeśli pomiary różnią się < 0,5 m/s, do analiz wykorzystywana jest średnia z dwóch pomiarów. Jeśli PWV różni się o > 0,5 m / s, otrzymuje się trzeci pomiar, A do analiz wykorzystuje się wartość mediany. Zgodnie z ogólnymi zaleceniami, bezpośrednia odległość szyjki do mankietu średnia PWV jest wielokrotna z 0,8.