påverkan av Food Matrix Delivery System på biotillgängligheten av Vitamin D3 (DFORT)

bakgrund det aktuella projektet är en del av vitamin D fortification with enhanced biotillgänglighet study program (akronym: DFORT) som är ett tvärvetenskapligt projekt inklusive forskargrupper från Danmark, Spanien och Nederländerna som stöds av Danish Innovation Foundation. Det övergripande syftet med DFORT är att utveckla effektivare strategier för vitamin D-befästning genom att studera påverkan av leveransmatrisen på biotillgängligheten av vitamin D. DFORT är organiserad i fyra vetenskapliga arbetspaket (WP).

de två första WP: erna har syftat till att studera om komplex bildning (nanokapsling) av vitamin D med olika proteiner kan förbättra stabiliteten hos vitamin D (WP 1 bly av prof. Daniel Otzen, AU-INANO) och effekten av komplex bildning i verkliga livsmedelssystem inklusive undersökningar om stabiliteten under lagring, ljus – och värmeexponering (WP 2 ledd av Docent Trine Kastrup Dalsgaard, AU-FOOD). WP 1 + 2 har visat att D-vitamin kan stabiliseras genom komplex bildning med vassleprotein och att inkapslingen kan orsaka mindre oxidativ nedbrytning och därigenom förbättra stabiliteten hos D-vitamin i olika livsmedelssystem.

I den aktuella studien (WP 3 ledd av prof. Lars Rejnmark, AU-Health), biotillgängligheten av vitamin D i olika matmatriser (inklusive komplex bildning med vassleprotein) kommer att studeras hos människor. Biologiska prover kommer att samlas in WP 3 möjliggör metabolomicsstudier om möjliga samband mellan vitamin D-tillskott genom olika matmatriser och metabolisk fenotyp (WP 4 ledd av prof. Hanne C. Bertram, AU-FOOD).

även om det mesta av den totala kroppen vitamin D syntetiseras i huden efter exponering för UV-ljus (våglängd på 290-315 nm), kräver de flesta individer åtminstone lite vitamin D för att upprätthålla en fylld vitamin D-status. Detta gäller särskilt under vintern. Med en breddgrad på 56 kg n i Danmark finns det ingen endogen syntes av D-vitamin under månaderna som sträcker sig från oktober till April, vilket innebär att invånarna måste förlita sig på matkällor för att upprätthålla en full D-vitaminstatus. Cholecalciferol (vitamin D3) är den viktigaste kostkällan för vitamin D, men den finns endast i ett begränsat antal livsmedel (som fet fisk) vilket gör det svårt att uppnå det rekommenderade intaget på 10 kg D3 per dag.

D-vitaminstatus kan förbättras som svar på ett ökat intag av D-vitamin i termer av antingen tillskott med tabletter eller matförstärkning. Många studier har visat ökade 25-hydroxi vitamin D (25OHD) nivåer som svar på ett ökat intag av vitamin D. Det antas generellt att genomsnittliga 25OHD-koncentrationer ökar med 0.7 nmol / L som svar på ett ökat långtidsintag av 1 kg D-vitamin per dag, även om den relativa ökningen per mikrogram kompletterat kan vara högre om baslinjenivåerna är låga. Trots detta välkända dos-responsförhållande i grupper av människor har flera studier dokumenterat att förändringen i serum 25OHD-nivåer som svar på vitamin D-tillskott varierar mycket.

flera orsaker kan redogöra för den interindividuella variationen som svar på vitamin D-tillskott. I brutto termer kan variationen bero på doseringsfel (inkonsekvenser mellan påstådda och faktiska värden av vitamin D) och variation i biotillgänglighet av vitamin D.

inkonsekvenser mellan påstådda och uppmätta värden av vitamin D-innehåll i vitamin D-tabletter och livsmedelsförstärkta produkter kan bero på inkonsekvenser i DOS som används för befästning eller till instabiliteten hos vitaminet i sig. Avvikande resultat har rapporterats om stabiliteten hos D-vitamin i olika matmatriser och när de utsätts för olika fysiokemiska faror. Vissa utredare har rapporterat att D-vitamin är instabilt medan andra har funnit att det är anmärkningsvärt stabilt när det utsätts för oxidation, ljus och syra och alkali.

endast få studier har sökt efter faktorer som är ansvariga för den interindividuella variationen i 25OHD-nivåer som svar på vitamin D-tillskott. Dessa studier har föreslagit att kroppssammansättning (inklusive fettmassa innehåll), genetiska varianter av vitamin D-bindande protein (VDBP), och förhållandet mellan serum 24,25-dihydroxi vitamin D (24,25(OH) 2D) till 25OHD kan bidra till variation i serum 25OHD nivåer. I en ny studie kunde emellertid endast 47% av variationerna i svaret på vitamin D-tillskott förklaras genom att redovisa faktorer av känd betydelse för förändringar i 25OHD-nivåer.

förutom de ovan nämnda indexen kan faktorer av betydelse för tarmabsorptionen av vitamin D såväl som matmatrisen genom vilken vitamin D-tillskott tillhandahålls bidra till interindividuella variationer i 25OHD-svar. Emellertid är endast få studier tillgängliga på biotillgängligheten av vitamin D från olika matmatriser och tarmabsorptionen av vitamin D, inklusive det intraluminala ödet, och molekylära mekanismer som underlättar absorptionen förstås fortfarande endast delvis.

eftersom D-vitamin är en fettlöslig molekyl har det i allmänhet antagits att D-vitamin absorberas i tunntarmen genom enkel passiv diffusion med D-vitamin införlivas i micellen och transporteras av chylomikroner via lymfvener till levern. Detta är i linje med studier som visar en ökad risk för låga 25OHD-nivåer hos patienter med fettmalabsorption. Följaktligen har det föreslagits att intag av vitamin D med en måltid rik på fett kan öka frisättningen av gallan, vilket möjliggör en ökad införlivande av vitamin D i gallsaltmicellen och därigenom förbättrar biotillgängligheten av vitamin D. emellertid har avvikande resultat rapporterats om huruvida sammansättningen av matmatriserna (och dess fettinnehåll) genom vilket vitamin D intas påverkar dess biotillgänglighet.

I en randomiserad, kontrollerad studie av Raimundo et al., den genomsnittliga förändringen i 25OHD-nivåer två veckor efter behandlingen med en enda stor oral dos på 50 000 IE D3 var större, när måltiden hade minst 15 g fett jämfört med en fettfri måltid. Däremot befanns fettinnehållet i matmatriserna inte påverka tidskoncentrationsprofilen mätt med vitamin D2-nivåer i plasma 2, 4, 8, 12, 48, och 72 h efter intag av en enda dos av 25.000 IE D2 sattes till antingen helmjölk, skummjölk eller löst i 0,1 mL majsolja och appliceras på toast. Båda dessa studier begränsas emellertid av användningen av mycket höga (farmakologiska) doser av vitamin D, vilket kan åsidosätta eventuella fysiologiska effekter av matmatrisernas sammansättning.

en brist på effekt av fettinnehållet i maten som D-vitamin intas stöds också av studier om vitamin D-befästning av apelsinjuice. Jämförelse av biotillgängligheten av vitamin D tillsatt till apelsinjuice eller kompletterad som kapslar visade en liknande ökning av 25OHD-koncentrationer som svar på 11 veckors tillskott med 1000 IE vitamin D per dag och ökningen var signifikant jämfört med placebo. Det faktum att D-vitamin kan absorberas tillräckligt efter en fettfri måltid (såsom apelsinjuice) kan förklaras av de senaste resultaten om mekanismen genom vilken D-vitamin absorberas. Det verkar som att D-vitamin inte bara absorberas genom enkel passiv diffusion (genom införlivande i micellen), eftersom kolesterolmembrantransportörer, såsom SR-BI, CD36 eller NPC1L1, har visat sig vara involverade i absorptionen. Skillnader i expressionsnivåer och förekomsten av funktionella polymorfier i generna som kodar för dessa proteiner kan också bidra till den stora interindividuella variationen i postprandiala svar på vitamin D.

endast mycket få studier finns tillgängliga på tid-plasmakoncentrationsprofilen för vitamin D efter intag av en oral dos. Denker et al. studerade den farmakokinetiska profilen för vitamin D3 efter administrering av en enda D3-dos på antingen 2800 eller 5600 IE, vilket visade att D3-nivåerna i plasma ökade stadigt efter intaget och nådde en topp vid 9 2,3 2-timmarsbakgrund med koncentrationer som återvände till nära baslinjevärden med 72 timmar. Det är okänt om matmatrisen (inklusive komplex bildning av vitamin D genom inkapsling med vassleproteiner) påverkar biotillgängligheten av vitamin D enligt bedömningen av plasmakoncentrationsprofilerna och om detta kan påverka den interindividuella variationen som svar på vitamin D-tillskott.

betydelsen av kalciumintag, och särskilt kalciumintag från mjölkprodukter och tabletter (Kosttillskott) har undersökts i ett antal studier som visar avvikande resultat. En Cochrane-metaanalys har föreslagit en övergripande fördelaktig effekt av ökat kalciumintag från mjölkprodukter och kalciumtillskott. En ny studie har dock föreslagit en ökning av blodtrycket under timmarna efter intag av 1000 mg kalciumcitrat jämfört med placebo. Det har hittills inte undersökts om mjölkintag orsakar liknande effekter på index för kardiovaskulär hälsa, inklusive blodtryck och arteriell styvhet.

syfte det övergripande syftet med studien är att undersöka påverkan av olika matmatriser (inklusive komplexbildning med vassleproteiner) på biotillgängligheten av vitamin D, bedömd av maximala koncentrationsprofiler (Cmax) och tidskoncentrationskurvan för D3 i plasma och därmed huruvida den interindividuella variationen i absorptionen av vitamin D kan bero på leveranssystem.

Co-primär (null-) hypotes:

• matmatrisen med vilken D3 levereras påverkar inte Cmax för D3 som fastställts 10 timmar efter dosering.
• absorptionsprofilen (tidskoncentrationskurvan i termer av arean Under kurvan från 0h till 12h ) skiljer sig inte beroende på matmatrisen med vilken D3 levereras.

sekundära (null-)hypoteser

• jämfört med vitamin D som tillhandahålls som droppar förbättras inte absorptionen av D3 genom leverans genom var och en av de testade matmatriserna (dvs. ökad Cmax).
• jämfört med vitamin D tillsatt till juice förbättras inte absorptionen av D3 av vassleproteinkomplexbunden D3 (dvs ökad Cmax).
• behandlingar påverkar inte plasmanivåerna av parathyroidhormon (PTH) och joniserat kalcium.
• variabiliteten för vitamin D-tillskott i termer av Cmax är lägre om vitamin D är komplexbundet till vassleproteiner jämfört med de andra testade tillskottsmetoderna.
• arteriell styvhet enligt tonometri påverkas inte av mjölkintag.

förklarande hypoteser för att möjliggöra ytterligare undersökningar av index som är viktiga för svar på vitamin D-tillskott, data kommer att samlas in om kroppssammansättning, genetiska polymorfier, kolesterolstatus och vanliga kostvanor.

material och metoder

studiedesign studien utförs som en multipel cross-over-studie med en balanserad latinsk kvadratisk design. Denna design gör det möjligt för varje deltagare att fungera som sin egen kontroll och därigenom motverka risken för ett negativt inflytande på resultaten av behandlingsordningen eller andra faktorer som periodens effekt, såväl som interindividuella variationer som kan hänföras till t.ex. genetiska variationer, kroppsvikt etc. Genom randomisering kommer varje deltagare att tilldelas för att få alla fem behandlingsregimer i en förutbestämd ordning med en 10-21 dagars tvättperiod mellan var och en av behandlingsarmarna.

behandlingssekvenserna är:

behandlingssekvens 1: A B E C D

behandlingssekvens 2: B C A D e

behandlingssekvens 3: C D B e a

behandlingssekvens 4: d e c a b

behandlingssekvens 5: e a d b c

behandlingssekvens 6: D C E B A

behandlingssekvens 7: e d a c b

behandlingssekvens 8: A E B D C

behandlingssekvens 9: B A C E D

behandlingssekvens 10: C B D A e

procedurer för hantering av vitamin D-tillskott tillägget kommer att förvärvas kommersiellt och lagras på Osteoporosis Clinic, Aarhus Universitetssjukhus och hållas borta från annan medicinering och tillskott. Underutredare ansvarar för korrekt hantering och dosering av vitamin D-tillskott, samt att säkerställa att tillägget endast kommer att användas enligt beskrivningen i protokollet och att deltagarna instrueras att ta det korrekt.

procedurer för randomisering randomisering kommer att göras med hjälp av en datorgenereringslista. Behandlingar kommer inte att blindas för utredaren. När det gäller att jämföra juice med eller utan vassleproteiner bundna-komplex, en enblind design kommer att tillämpas, eftersom deltagarna inte kommer att få veta vilken av de behandlingar de får. Varje behandlingssekvens kommer att tilldelas samma antal patienter-t.ex. 3 deltagare kommer att vara i behandlingssekvens 1, 3 i behandlingssekvens 2 etc.

befolkning trettio deltagare kommer att rekryteras från den allmänna bakgrundspopulationen genom direktutskick med hjälp av en lista över slumpmässigt utvalda individer som bor i området Århus genererade av ”forskningstjänster” vid Statens Serum Institut. Studien kommer att genomföras under vintern (November-April).

uttag och avhopp alla deltagare kan när som helst hoppa av studien utan någon förklaring och behöver inte gå igenom en slutprov. Utredaren kan dra tillbaka en deltagare om detta verkar nödvändigt för deltagarens säkerhet. Bortfall och uttag kommer att noteras och förklaras i CRF.

tillbakadragande kommer att ske om ett av följande kriterier är uppfyllt:

• förändring av vitamin D-tillskott
• joniserat kalciumuspi 1.40 mmol/L
• sjukdom eller ny medicin som kommer att påverka studien
• allvarliga biverkningar / symtom som förväntas orsakas av vitamin D-tillskott sjukdomar som uppstår inom 7 dagar efter behandlingar kan vara en möjlig orsak till deltagande i studien. Underutredare kan i denna tidsram kontaktas för att undersöka om det är en orsak till vitamin D-tillskottet. Om det är, kommer symtomen eller sjukdomen att följas tills den botas eller har blivit kronisk.

EXAMINATIONSDELTAGARE kommer att undersökas 5 gånger under en tidsperiod på 6 till 12 veckor. Vid varje besök kommer deltagarna att anlända fasta före 9am och kommer att stanna på avdelningen tills blodprovtagning vid 12 timmar tas. Därefter är deltagarna fria att gå hem och komma tillbaka dagen efter för 24 timmars blodprovtagning och leverera urinproverna eller stanna natten på sjukhuset. Under de 12 timmarna på institutionen får deltagarna standardiserad mat.

grundläggande hälsoinformation och frågeformulär:

deltagarna kommer att svara på frågeformulär angående deras allmänna hälsa samt kostvanor och solexponering.

biokemi:

blodprover kommer att samlas in vid olika tidpunkter (0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, och 24 timmar).

alla mätningar kommer att utföras när allt material från alla 30 deltagare har samlats in för att undvika variation i resultat. Blodprover kommer att lagras i en biobank i högst 15 år efter studiens slut.

urinprover:

urin kommer att samlas i 3 satser vid den första dagen av varje dosering, dvs från 0-4 timmar, från 4-8 timmar och från 8-24 timmar.

alla mätningar kommer att utföras när allt material från alla 30 deltagare har samlats in.

benskanningar:

röntgenabsorptiometri med dubbel energi (DXA) och perifer kvantitativ datortomografi med hög upplösning (HRpQCT):

DXA-skanning med Hologic QDR Discovery scanner. Benmineraltäthet (BMD) kommer att mätas i ländryggen (L1-L4), lårbenshalsen och den distala underarmen. Dessutom kommer den totala kroppssammansättningen att bestämmas, inklusive fett-och mager vävnadsmassa.

en hrpqct-bensökning av distal radie och tibia kommer att utföras med hjälp av en xtreme CT-scanner (SCANCO Medical AG, Schweiz). Detta möjliggör bedömning av volymetrisk BMD för kortikalt och trabekulärt ben, benstruktur och geometri (inklusive kortikal och trabekulär tjocklek, trabekulär separation etc.) och benstyrka.

blodtrycksmätningar och tonometri:

blodtryck och mätningar av arteriell styvhet (tonometri) utförs två gånger i varje deltagare i förhållande till behandlingsregimer” C ”och”D”.

vid båda tillfällena utförs mätningar på morgonen med deltagaren i fastande tillstånd. Efter att mätningarna har utförts kommer deltagaren att få interventionen tillsammans med en frukostmåltid. Efter detta kommer deltagaren att fasta tills nästa mätning utförs fyra timmar senare.

Office blodtryck (BP) mäts i sittande läge efter 5 minuters vila på höger överarm med hjälp av en digital automatisk BP-monitor. Tre BP-avläsningar kommer att utföras med 2 minuters vila däremellan. Medelvärdet av de två sista mätningarna registreras.

arteriell styvhet och pulsvågshastighet (PWV) kommer att bedömas med tonometri med hjälp av SphygmoCor-systemet (Xcel; AtCor Medical, Sydney, NSW, Australien). För mätningar av carotid-till-femoral PWV, en uppblåst femoral manschett placerad på höger övre lår i kombination med carotid applanation tonometri kommer att användas. Mätningar utförs i ett tyst rum. Deltagaren vilar i 10 minuter i ryggläge före teststart. Brachial BP mäts på höger överarm och två på varandra följande BP-avläsningar utförs. Om BP-avläsningar inte skiljer sig åt med > 5 mmHg, registreras den sista. Om BP-avläsningar skiljer sig med > 5 mmHg, erhålls fyra BP-avläsningar. Medelvärdet av de två sista mätningarna registreras. AIx bedöms som förhållandet mellan vågreflektionsamplitud och centralt pulstryck. Medelvärdet av två mätningar används i analyserna. Carotid-femoral PWV bedöms som det tillryggalagda avståndet dividerat med transittiden med hjälp av det direkta carotid-till-manschettavståndet mätt med en icke-töjbar tejp (infantometer). Minst två mätningar utförs. Om mätningarna skiljer sig åt < 0,5 m/s används medelvärdet av de två mätningarna för analyser. Om PWV skiljer sig med > 0,5 m/s erhålls en tredje mätning och medianvärdet används för analyser. Enligt allmänna rekommendationer är det direkta carotid-till-manschettavståndsmedlet PWV flera med 0,8.