Zeitschrift für Bioäquivalenz und Bioverfügbarkeit

Abstrakt

Genetisch veränderter Medicago truncatula ohne Calciumoxalat weist eine erhöhte Calcium-Bioverfügbarkeit auf und rettet teilweise die Phänotypen der Vitamin-D-Rezeptor-Knockout-Mäuse

Xiangkai Li, Jian Yang, Jay Morris, Ashley Hester, Paul A. Nakata und Kendal D. Hirschi

Hintergrund: Es ist noch nicht vollständig verstanden, wie die Verteilung und die gebundene Form von Makro-/Mikronährstoffen in Pflanzen deren
Bioverfügbarkeit und letztlich die menschliche Gesundheit beeinflussen. Bei der Hülsenfrucht Medicago truncatula wird ein Teil des Gewebekalziums (Ca) in Form von Ca-Oxalat-Kristallen (CaOx) gebunden, was ihren Nährwert in Bezug auf die Ca-Bioverfügbarkeit verringert. Der Calciumoxalat-defiziente Mutant 5 (cod5) hat einen Gesamt-Ca-Gehalt, der dem von Wildtyp-Pflanzen (WT) ähnelt, bindet jedoch weniger Gewebe-Ca in Form von CaOx-Kristallen. Frühere Kurzzeit-Fütterungsstudien an Mäusen legen nahe, dass dieser Unterschied für die verbesserte Ca-Bioverfügbarkeit der cod5-
Pflanzen im Vergleich zu WT-Pflanzen verantwortlich ist.

Ziele: Durchführung von Langzeit-Fütterungsstudien mit Vitamin-D-Rezeptor-Knockout-Mäusen (VDR-KO) und der
ernährungsphysiologisch verbesserten cod5-Linie, um die Auswirkungen einer erhöhten Ca-Bioverfügbarkeit auf VDR-KO-Ca-Mangelphänotypen zu bewerten.

Methoden: Um die Fähigkeit von Diäten mit pflanzlichen cod5-Quellen als einziger Kalziumquelle zu beurteilen, die Kalziummangelphänotypen der VDR-KO-Mäuse zu beheben, haben wir sowohl kurzfristige als auch langfristige Experimente durchgeführt. Insbesondere wurden die Kalziumaufnahme und -verwertung kurzfristig (24 Stunden) in den Hinterbeinknochen und im Zwölffingerdarmgewebe von VDR-KO-Mäusen gemessen, die entweder mit einer intrinsisch mit 45Ca markierten cod5- oder WT-Medicago-Diät gefüttert wurden. Langfristige (20 Tage) Gewichtszunahme und Veränderung der Knochenmineraldichte (BMD) wurden über einen Zeitraum von 20 Tagen bei VDR-KO-Mäusen gemessen, die entweder mit einer cod5- oder WT-Medicago-Diät gefüttert wurden.

Ergebnisse: In der 24-stündigen Fütterungsstudie war die 45Ca-Aufnahme
in den Hinterbeinknochen um 46,3 % (Männchen) bzw. 53,9 % (Weibchen) höher (P < 0,01); und 32,5 % (männlich) bzw. 38,5 % (weiblich) höher in den Zwölffingerdärmen (P < 0,01) bei VDR-KO-Mäusen, die mit cod5 gefüttert wurden, als bei denen, die mit WT-Pflanzen gefüttert wurden. In der 20-tägigen Fütterungsstudie nahmen die mit cod5 gefütterten VDR-KO-Mäuse (männlich) 38,1 % mehr Körpergewicht zu als die mit WT-Pflanzen gefütterten (P = 0,06). Die Zunahme der Knochendichte nach 20 Tagen war bei den mit cod5 gefütterten VDR-KO-Mäusen (männlich) um 22,5 % höher als bei den mit WT-Diäten gefütterten (P = 0,17).

Schlussfolgerungen: Unsere Studie bestätigt und erweitert eine frühere Studie, indem sie zeigt, dass cod5 Medicago nicht nur
eine höhere biologische Verfügbarkeit von Kalzium aufweist, sondern auch die VDR-KO-Kalziummangelphänotypen teilweise beheben kann. Daher scheint die Entfernung von CaOx aus einer pflanzlichen Ernährung eine praktikable langfristige Ernährungsoption zu sein, um die bioverfügbaren Kalziumwerte zu steigern und zur Bekämpfung von Kalziumbedingten Erkrankungen beizutragen.