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Ernährung 31. Mai 2007

Die Stoffwechsel-Profiler

Die ererbte Grundausstattung eines Menschen hat Einfluss darauf, wie er die aufgenommenen Nährstoffe verwerten kann. Umgekehrt wirkt sich die Ernährung auch auf die Gene aus. Der Wissenschaftszweig, der sich mit diesem Themengebiet beschäftigt, heißt Nutrigenomik. Die Medizin wird von den Erkenntnissen profitieren.

Es klingt zu schön, um wahr zu sein – genetische Tests sollen feststellen können, wie jeder Einzelne mit der richtigen Ernährung bestimmte Erkrankungen verhindern kann. In den USA bieten selbsternannte Experten bereits Gentests an, mit deren Hilfe ein individualisiertes Ernährungsprogramm zusammengestellt werden kann.
„Alles Unsinn“, ärgert sich der Ernährungswissenschaftler und Leiter der Abteilung für Nutrigenomik an der Fakultät für Lebenswissenschaften der Universität Wien, Prof. Dr. Jürgen König. „Die Forschung steckt noch in den Kinderschuhen.“ Im Interview mit der ÄRZTE WOCHE erläutert König, womit sich der neue Wissenschaftszweig Nutrigenomik auseinandersetzt und was vor allem die Präventionsmedizin davon erwarten kann – allerdings erst in einigen Jahren.

Was wird in der Nutrigenomik erforscht?
König: Dieser Wissenschaftszweig befasst sich mit dem Zusammenhang zwischen Ernährung und Genen. Wie wirkt die genetische Ausstattung eines Menschen auf die Nahrungsbestandteile, die er zu sich nimmt? Und welche Auswirkungen hat die zugeführte Ernährung auf die Gene des Menschen? Ein interessanter Aspekt dabei ist der Zusammenhang zwischen Ernährung und Stoffwechsel in Abhängigkeit mit dem vorliegenden Genom.

Warum ist das Genom selbst in der Nutrigenomik von eher untergeordneter Bedeutung?
König: Es ist nur ein Bestandteil in einem komplexen Netzwerk. Wir sprechen in diesem Zusammenhang von der „Omics-Kaskade“. Denn die genetische Information allein sagt nichts aus. Diese Information wird umgesetzt in messenger-RNA, das wird Transkriptom genannt. Dieses Transkriptom wird umgesetzt in Proteine, das ist das Proteom. Das Proteom ist schließlich dafür verantwortlich, dass und wie der Stoffwechsel im menschlichen Organismus abläuft. Und die Gesamtzahl aller Stoffwechselprodukte wird Metabolom genannt. Der Metabolismus beeinflusst schließlich den Phänotyp des Menschen. Die gesamte Omics-Kaskade besteht also aus Genom, Transkriptom, Proteom, Metabolom und Phänotyp – sie bildet in ihrer Gesamtheit das Forschungsgebiet der Nutrigenomik.

Was passiert auf dem Weg vom Genom zum Phänotyp?
König: Das Genom ist unveränderlich. Wir können es betrachten, wissen aber nicht, ob die vorliegende Information Konsequenzen für den Stoffwechsel hat. Es muss außerdem klar sein, was von der genetischen Information transkribiert und letztendlich auch in Proteine umgesetzt wird. Erst wenn verstanden wird, welche Proteine im Metabolismus eine Rolle spielen, also erst beim Metabolom, ist feststellbar, welche Proteine in welcher Form im Stoffwechsel eine Rolle spielen. Es handelt sich hier um ein sehr komplexes Netzwerk. Deshalb sind die derzeit auf dem Markt befindlichen Gentests, die angeblich feststellen können sollen, welche ernährungsbedingten Risiken ein Mensch in sich trägt, Nonsens und verschwendetes Geld. Wir betreiben jetzt erst einmal Grundlagenforschung, die langfristig zur Möglichkeit einer sinnvollen Risikotes­tung führen könnte.

Was kann das Metabolom eines Menschen aussagen?
König: Es ist die direkte Verbindung zum Phänotyp eines Menschen. Hier liegt der Kern unserer Forschungsarbeit. Mit Hilfe eines Metabolic Profils lässt sich beispielsweise feststellen, wann, in welcher Menge und mit welcher Geschwindigkeit bestimmte Substanzen, wie etwa Glukose, im Organismus auf- und abgebaut werden.

 genetische Ausstattung des Menschen
Die genetische Ausstattung eines Menschen ist für das metabolische Profil mit verantwortlich.

Fotos: Buenos Dias/photos.com (2), Photodisc (1), Montage Ärzte Woche

Was ist ein Metabolic Profiling?
König: Dabei wird ein Bestandteil des Organismus, in der Regel verwenden wir Blut, in ein Massenspektrometer eingebracht. Das Gerät zeigt uns die Gesamtheit der Moleküle in der Probe und ihre Zusammensetzung. Die Moleküle werden in Molekülfragmente zerlegt, was uns ermöglicht, die Struktur dieser Moleküle zu erforschen. Es wird also nicht nur die Menge der Substanz festgestellt, sondern auch ihre kinetische Veränderung über einen bestimmten Zeitverlauf.
Ein Mensch mit einem metabolischen Syndrom weist auf Molekularebene ein anderes metabolisches Profil auf als ein gesunder Mensch. Im Idealfall können wir die beiden Profile vergleichen und so herausfinden, wo diese Veränderungen in der Omics-Kaskade zu finden sind und letztlich dort ansetzen, um den Defekt zu „reparieren“. Davon sind wir allerdings derzeit noch weit entfernt.

Wie detektieren Nutrigenomiker ihre Forschungsobjekte?
König: Wir haben zwei Zugänge: Entweder wir suchen uns ein Gen aus, von dem man weiß, dass es
im Stoffwechsel eine Rolle spielt. Um beim Beispiel metabolisches Syndrom zu bleiben: Wir wissen, dass Gene im Energiehaushalt eine wesentliche Rolle spielen. Und dann schaut man sich an, ob die genetische Ausstattung von Menschen, die leicht zu Übergewicht neigen, anders ist, als bei jenen Menschen, die weniger Probleme mit Übergewicht haben. Im zweiten Schritt versuchen wir herauszufinden, auf welcher Ebene diese Unterschiede liegen, ob in der mRNA, der Protein- oder der Stoffwechselebene. Unser wichtigster Forschungsgegenstand ist derzeit die Folsäure.

Was versuchen Sie herauszufinden?
König: Folsäure ist für eine ganze Reihe von Vorgängen im Organismus notwendig, von der Embryonalentwicklung bis zur Blutbildung. Verantwortlich für den regelrechten Ablauf des Folsäurestoffwechsel ist ein Enzym namens Methylen-Tetrahydrofolat-Reduktase, abgekürzt MTHFR. Etwa zehn Prozent der Bevölkerung weist einen Polymorphismus auf, der für das Protein kodiert. Wir vermuten, dass Betroffene Folsäure weniger gut verarbeiten können. Das trägt zu einer Erhöhung des kardiovaskulären Risikos bei und kann in der Embryonalentwicklung zu den gefürchteten Neuralrohrdefekten führen. Wir vergleichen das metabolische Profil von Personen mit und ohne diesen Polymorphismus, um Ansatzpunkte zu finden, ob und in welcher Menge die betroffenen Personen Folsäure über ihre Ernährung zuführen können, um diese Genvariation auszugleichen.

Was beeinflusst die Gesundheit eines Menschen mehr, die Gene oder der Lebensstil?
König: Es ist auf jeden Fall der Lebensstil. Natürlich sind Erkrankungen des kardiovaskulären Systems oder Krebserkrankungen auch genetisch beeinflusst, der Lebensstil hat aber in fast allen Bereichen einen größeren Anteil als die Gene.

Dann stimmt also der Satz „Du bist, was du isst“ in Bezug auf die Nutrigenomik?
König: Ja und nein. Für die Entstehung von Krebserkrankungen sind die Ernährung und der Lebensstil nicht in dem Ausmaß, wie man früher geglaubt hat, verantwortlich. Heute gehen wir davon aus, dass rund 20 Prozent der malignen Tumore aufgrund von ungesundem Lebensstil entstehen. Allerdings kann die richtige Ernährung sehr wohl dazu beitragen, fehlerhafte Umsetzungen in DNA-Replikationen zu reparieren. Da spielen Antioxidantien ebenso eine Rolle wie sekundäre Pflanzenstoffe und Vitamine. Unser Hauptproblem ist allerdings, dass wir über die häufigsten Nahrungsbestandteile wie Kohlenhydrate, Fette und Eiweiß immer noch relativ wenig wissen, weil die Verarbeitung und Regulation dieser Bausteine auf genetischer Ebene extrem kompliziert ist. Allein beim Energiestoffwechsel sind mehr als 100 Gene involviert, die den Organismus im Gleichgewicht halten.

In den USA bieten Unternehmen bereits Gentests und darauf abgestimmte Ernährungsempfehlungen an – macht das Sinn?
König: Nein, ich glaube aber, dass die Nutrigenomik in diese Richtung gehen wird. Die aktuellen Ernährungsempfehlungen sind zu allgemein und funktionieren für die meisten Menschen nicht besonders gut. Wir müssen bessere Ernährungsempfehlungen für den Einzelnen finden. Für die ärztliche Praxis könnte das heißen, dass – in einigen Jahren – mittels Testungen festgestellt werden kann, welcher Teilaspekt des Stoffwechsels beachtet werden muss. So könnte der Arzt beispielsweise feststellen, dass der Patient zwar besonders auf seinen Knochenstoffwechsel achten muss, seiner Kohlenhydratzufuhr aber keine besondere Aufmerksamkeit schenken muss. Im Moment halte ich allerdings von den auf dem Markt befindlichen Gentests gar nichts, da wird den Leuten das Geld aus der Tasche gezogen. Die Ernährungsempfehlungen, die dabei herauskommen, könnte ich ihnen auch ohne genetische Testung geben. Eine Genanalyse ist dazu nicht nötig.

Sabine Fisch, Ärzte Woche 22/2007

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