セリアック病における栄養試験のための寒気の沈殿によるアベニン濃縮オート麦タンパク質の調製と特性評価

セリアック病患者のオート麦の安全性は未解決のままです。オート麦は、制限的で低繊維のグルテンフリーの食事の品質と味付け性を改善できる魅力的な栄養特性を持っていますが、セリアック病の安全性に対処するための厳しい摂食研究が必要です。オート麦プロラミンタンパク質（アベニン）を単独で評価し、グルテン汚染や非特異的効果や症状を引き起こす可能性のある繊維などの他のオート麦成分を制御することが重要です。さらに、アベニンには報告されたすべての免疫原性T細胞エピトープが含まれ、生物学的反応を臨床効果と相関させることを可能にする用量で納品可能である必要があります。現在までに、摂食研究のために十分な量の精製食品グレードのアベニンの分離は実現可能ではありませんでした。ここでは、厳密なグルテンフリーおよび食品グレードの条件下で400 kgの小麦を含まないオート麦から2 kgのアベニンを抽出できるようにする新しいグルテン分離技術を報告します。抽出物は85％のタンパク質で構成され、そのうち96％のタンパク質がアベニンでした。澱粉の濃度（乾燥重量1.8％）、β-グルカン（乾燥重量0.2％）、および遊離糖（1.8％乾燥重量）はすべて、最終的なアベニン製剤で低かった。オリゴ糖、小さなフルカン、その他の複雑な糖を含む他の糖も、乾燥重量が2.8％で低かった。これらの調製物のタンパク質の液体クロマトグラフィータンデム質量分析（LC-MS/MS）分析により、それらはオート麦タンパク質のみで構成され、小麦、大麦、ライ麦を含む穀物を含むグルテンによって汚染されていないことが示されました。アベニン濃縮サンプルのプロテオーム解析では、他の抽出手順を使用して得られたサンプルと比較して、より多くのアベニンサブタイプと他のタンパク質が少なくなりました。同定されたタンパク質は、既知の免疫刺激アベニンペプチドを含む4つの主要なグループを表しています。50％（v/v）エタノール抽出物で5つのグループすべてが特定されましたが、エピトープDQ2.5-AVE-1Bを抱えるグループはあまり表現されていませんでした。アベニン濃縮タンパク質画分は、逆相HPLCによって定量的に収集され、MALDI-TOF質量分析によって分析されました。タンパク質含有量の約40％を表す3つの逆位相HPLCピークは、DQ2.5-AVE-1Aエピトープを含むタンパク質で濃縮されました。結果として生じる高品質のアベニンは、セリアック病患者によるオート麦消費の安全性を確立するために、制御された決定的な摂食研究を促進します。

The safety of oats for people with celiac disease remains unresolved. While oats have attractive nutritional properties that can improve the quality and palatability of the restrictive, low fiber gluten-free diet, rigorous feeding studies to address their safety in celiac disease are needed. Assessing the oat prolamin proteins (avenins) in isolation and controlling for gluten contamination and other oat components such as fiber that can cause non-specific effects and symptoms is crucial. Further, the avenin should contain all reported immunogenic T cell epitopes, and be deliverable at a dose that enables biological responses to be correlated with clinical effects. To date, isolation of a purified food-grade avenin in sufficient quantities for feeding studies has not been feasible. Here, we report a new gluten isolation technique that enabled 2 kg of avenin to be extracted from 400 kg of wheat-free oats under rigorous gluten-free and food grade conditions. The extract consisted of 85% protein of which 96% of the protein was avenin. The concentration of starch (1.8% dry weight), β-glucan (0.2% dry weight), and free sugars (1.8% dry weight) were all low in the final avenin preparation. Other sugars including oligosaccharides, small fructans, and other complex sugars were also low at 2.8% dry weight. Liquid chromatography tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) analysis of the proteins in these preparations showed they consisted only of oat proteins and were uncontaminated by gluten containing cereals including wheat, barley or rye. Proteomic analysis of the avenin enriched samples detected more avenin subtypes and fewer other proteins compared to samples obtained using other extraction procedures. The identified proteins represented five main groups, four containing known immune-stimulatory avenin peptides. All five groups were identified in the 50% (v/v) ethanol extract however the group harboring the epitope DQ2.5-ave-1b was less represented. The avenin-enriched protein fractions were quantitatively collected by reversed phase HPLC and analyzed by MALDI-TOF mass spectrometry. Three reverse phase HPLC peaks, representing ~40% of the protein content, were enriched in proteins containing DQ2.5-ave-1a epitope. The resultant high quality avenin will facilitate controlled and definitive feeding studies to establish the safety of oat consumption by people with celiac disease.