新型磷酸化胶原蛋白铁复合物的形成及其吸收机理

For high number of patients with iron deficiency anemia around the world and iron supplement with low loaded iron,poor stability, low bioavailability, novel collagen with superior biocompatibility and water solubility would be phosphorylated by incubating with glucose-6-phosphate (G6P) in order to mimic iron-protein structure existing live animals in the study, then ferrous ion reacts with phosphorylated collagen to form iron-collagen complex in the study. Through the two former different stages of the optimization of the reaction conditions and characterization of two different composites, their reaction mechanism will be investigated, such as the sites and quantity of phosphate groups with collagen, distribution area of iron in phosphorylated collagen, binding sites, binding types and iron chelation rate, complex stability. On the basis of iron-collagen compound safety toxicology evaluation, the ways and mechanism of iron absorption will be explored using cell model and animal model to obtain iron bioavailability. It is the first time to obtain iron protein complex by unphosphorylation, which will, firstly, provide new ideas and methods to prepare novel iron supplement products, secondly, fill up and consummate ferritin uptake transporter theory system, thirdly, lay the foundation for developing efficient, safe and inexpensive supplements .

针对世界范围内缺铁性贫血患者数字居高不下、现有补铁剂载铁量低、稳定性差、生物利用度不高等现象，本研究从模拟体内铁蛋白的结构原理出发，拟将水溶性、生物相容性好的新型胶原蛋白首先进行磷酸化改性，提高铁离子的结合位点；然后以磷酸化胶原蛋白为配体与铁离子形成铁胶原蛋白复合物。通过两个不同阶段的反应条件优化及复合物性能表征，探索其反应机理，如磷酸基团与新型胶原蛋白的作用位点、结合数量；铁在磷酸化胶原蛋白的分布区域、结合位点、价键类型及铁螯合率、复合物的稳定性等。此外，在对铁胶原蛋白复合物进行安全毒理学评价的基础上，采用细胞模型和动物模型获得铁离子的生物学利用率，探索其吸收途径及机制。本研究的重要创新在于首次采用非磷酸化蛋白获得铁蛋白复合物，为新型补铁剂的开发提供新的思路和方法，其形成与吸收机理将补充和完善现有铁蛋白吸收转运的理论体系，为高效、安全、廉价补铁剂的应用奠定理论基础。

铁元素是维持人和动物正常生命所必需的重要微量元素。针对蛋白质-铁复合物载铁量小、稳定性差等缺点，该项目对生物相容性良好的类人胶原蛋白进行磷酸化及巯基化改性，制备了高载铁类人胶原蛋白磷酸化铁及巯基化铁，主要研究成果如下：.1. 对类人胶原蛋白进行磷酸化及巯基化改性，优化其磷酸化/巯基化蛋白质-铁复合物制备工艺；对其复合物理化性质、铁含量、及热力学参数进行表征；探索铁与不同改性胶原蛋白结合形成蛋白铁复合物的机理；.2. 采用小鼠成纤维细胞（L929）以及MTT法对磷酸化/巯基化蛋白质-铁复合物的安全性进行了评估，初步证明了两种铁复合物是安全无毒的，并且具有促进细胞生长的作用；以Caco-2为细胞模型考察其对磷酸化/巯基化胶原蛋白铁的生物利用率，结果显示：两种铁复合物的利用率高于无机补铁剂。.3. 建立缺铁性贫血模型小鼠，考察补铁剂的补铁功效，结果显示：与无机补铁试剂，有机补铁试剂和氨基酸螯合铁相比，两种铁复合物的生物吸收率和生物利用率较高。有望开发成为新一代口服补铁剂。