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Inhaltsverzeichnis

    Was Du isst, ist das was Du bist!

    Autor: Hassib Sifetti (M.Sc. Nutritional Medicine)

    Das noch recht junge Feld der Nutrigenomik beschäftigt sich mit den Wechselwirkungen zwischen unseren Genen und der Ernährung. Zum einen beeinflusst unsere Erbsubstanz, was wir essen können und zum anderen hat auch das, was wir essen einen direkten Einfluss auf unsere DNA. Neuartige, sogenannte Omiks-Ansätze, welche sich im Wesentlichen den Wechselwirkungen zwischen der Ernährung und unseren Genen widmen, ermöglichen die Generierung zahlreicher individueller Informationen– von den Genen bis hin zu allerlei Stoffwechselprodukten (Metaboliten). Diese Batterie an „persönlichen Daten“ bildet das Fundament für personalisierte Ernährungsempfehlungen, abgestimmt auf die einzigartige DNA und den individuellen Stoffwechsel eines jeden Menschen – denn was für den einen gesund ist, mag für manch anderen ganz und gar nicht empfehlenswert sein.  

    Besteht beispielsweise ein erhöhtes Risiko an einer Stoffwechselerkrankung wie Diabetes mellitus Typ 2 oder Adipositas zu erkranken, können mit Hilfe der Nutrigenomik bereits frühzeitig gezielte präventive Ernährungsmaßnahmen ergriffen werden. Hängt unser Schicksal dann uneingeschränkt von unserer genetischen Ausstattung ab? Keineswegs! Auch das zeigen die Multi-Omiks-Ansätze eindrücklich: Wir sind unseren Genen nicht machtlos ausgeliefert, sondern haben selbst in der Hand, wie wir unsere genetische Ausstattung – etwa mittels einer individuell geeigneten Ernährung – zu unseren Gunsten steuern.

    Nutri-Gen-Omik: Was steckt dahinter?

    Nutrigenomik – so manch einer denkt bei diesem ziemlich futuristisch klingenden Begriff möglicherweise an eines der brandneuen Diätversprechen, die wöchentlich das Cover etlicher Lifestyle-Magazine zieren. Und zugegeben: intuitiv verständlich ist diese kreative Wortneuschöpfung nicht unbedingt. Dröselt man den Begriff Nutrigenomik jedoch in seine drei Bestandteile „Nutri-Gen-Omik“ auf, erhellt sich dessen Bedeutung zunehmend.

    Der Teilbegriff „Nutri“ leitet sich aus dem englischen Wort „Nutrition“ ab, bezieht sich also auf den Einflussfaktor der Ernährung. Als „Gen“ wiederum bezeichnet man Abschnitte auf der DNA, die genetische Informationen enthalten. Die Nachsilbe „Omiks“ schließlich umfasst eine Reihe moderner molekularbiologischer Methoden (Genomics, Transcriptomics, Proteomics, Metabolomics), bei denen die Gesamtheit ähnlicher Stoffe zu einem bestimmten Zeitpunkt erfasst wird. Etwa untersucht die Genomik die Gesamtheit der Gene einer Zelle, während die Proteomik alle Proteine ermittelt. Eine Zusammenfassung der etabliertesten „Omik“-Methoden ist in Abbildung 1 zu sehen.

    Abbildung 1: Zusammenfassung verschiedener “Omik”-Methoden (NEWTRITION X. Magazin 02/2019).

    Das Omik Zeitalter – personalisierte Behandlung statt Standardtherapie!

    Los getreten durch das „Human Genome Project“ begann durch die Entwicklung von bioinformatischen Methoden eine neue Ära der molekularbiologischen Datenerhebung. Durch sogenannte „high throughput“ Methoden, also Techniken in denen große Datensätze generiert, verarbeitet und ausgewertet werden, etablierte sich der Omiks Begriff wissenschaftlich. Für die Einschätzung individueller genetischer Erkrankungsrisiken (bin ich Träger eines Risiko-Gens für Diabeteserkrankungen?) werden Methoden der Genomik genutzt, etwa die DNA-Sequenzierung. Sie ermöglicht die Bestimmung des individuellen Genotyps und eignet sich damit zur Identifikation von genau solchen Risikogenen. Daneben können Biomoleküle wie Proteine oder Stoffwechselprodukte (Metabolite) mittels der Omiks-Methoden erfasst werden und als Biomarker Hinweise auf Erkrankungen liefern. Zudem kann die mikrobielle Vielfalt des Mikrobioms und selbst die DNA der beteiligten Mikroorganismen erfasst werden. Pathologische Veränderungen können dadurch frühzeitig entdeckt werden. Zusammengenommen ermöglichen die verschiedenen Omiks-Methoden einen höchst differenzierten Einblick in den Gesundheitszustand des Individuums.

    „Meine Gene sind schuld“ – eine überholte Ausrede!

    Wer erinnert sich nicht an die Kreuzungsexperimente mit gelben und grünen Erbsen, aus denen der Wissenschaftler Georg Mendel das Vorliegen eines Genotyps und eines Phänotyps ableitete?

    Die Gesamtheit aller Gene eines Individuums bildet das sogenannte Genom, während der Phänotyp individuelle Merkmale wie das Erscheinungsbild, darunter z.B. Körpergröße, Körpergewicht und Augenfarbe, aber auch die Entstehung oder die Abstinenz von Erkrankungen umfasst. Bin ich übergewichtig, muss es sicherlich an den Genen liegen, leide ich an Diabetes Typ 2 sind natürlich auch die Gene schuld. Sein phänotypisches Erscheinungsbild auf die Gene zu schieben, kann ein einfacher Ausweg sein, um sich aus der Verantwortung zu ziehen. Dabei vergessen viele, dass ihr Lebensstil und die Umwelteinflüsse einen bedeutenden Einfluss auf die Ausprägung ihres Phänotypen haben, wozu auch Erkrankungen zählen. Trotz eines identischen Genotyps werden somit unterschiedliche Phänotypen ausgebildet – das erklärt, warum selbst eineiige Zwillinge trotz identischer DNA feine Eigenmerkmale ausbilden. Umwelteinflüsse wirken somit maßgeblich auf die menschliche Entwicklung und einen ganz besonderen Einfluss besitzt dabei die Ernährung. Die Nutrigenomik beschreibt und untersucht genau dieses Zusammenspiel und die Wechselwirkungen von Genen und Ernährung.

    Lange Rede kurzer Sinn: Die Nutrigenomik nutzt vielfältige systembiologische Ansätze, um ein allumfassendes Bild des Gesundheitszustands zu erzeugen.

    Nahrungsmittelunverträglichkeiten wie die Zöliakie oder Laktoseintoleranz sind Beispiele dafür, wie unser Genom maßgeblich beeinflusst, was wir gut vertragen und worauf individuell besser verzichtet werden sollte. Aufgrund genetischer Besonderheiten fehlen Betroffenen die Werkzeuge zur Aufspaltung des Getreideeiweiß Gluten bzw. des Milchzuckers Laktose. Betroffene sollten auf entsprechende Lebensmittel verzichten, wenn sie keine Bauchkrämpfe, Durchfall oder gar Mangelernährung riskieren möchten, während andere Menschen jene Lebensmittel problemlos genießen können.

    Zudem zeigen aktuelle Studien, dass auch die Gene, die für unseren Geschmacksinn verantwortlich sind, einen Einfluss auf unsere Lebensmittelauswahl und damit auf unsere Gesundheit haben können. Das klingt zunächst trivial, denn natürlich ist essen Geschmackssache. Forscher konnten jedoch unter anderem zeigen, dass Menschen, die genetisch bedingt eine besonders ausgeprägte Wahrnehmung des bitteren Geschmacks aufweisen, mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu Vollkornprodukten greifen als Menschen mit reduzierter genetischer Prädisposition für den bitteren Geschmack.

    Umgekehrt hat auch die Ernährung einen maßgeblichen Einfluss auf unsere Gene. Dieser Einfluss kann direkter oder indirekter Natur sein. Folsäure – ein B-Vitamin – ist beispielsweise notwendig für die DNA-Synthese und die Zellregeneration. Gute Folsäurequellen sind Vollkornprodukte, Leguminosen (Hülsenfrüchte) und Gemüse wie Brokkoli und Spinat. Eine Unterversorgung an Folsäure stört die Zellteilung und beeinträchtigt wichtige molekularbiologische Reaktionen an der DNA. Solche Reaktionen haben einen direkten Einfluss auf die Genexpression, also darauf, ob und mit welcher Häufigkeit bestimmte Gene abgelesen und in Proteine übersetzt werden. Am Folsäure-Stoffwechsel ist eine Vielzahl an Genen und Enzymen beteiligt. Eine Schlüsselrolle spielt dabei das MTHFR-Gen (Methylen-Tetrahydrofolat-Reduktase-Gen). In der Bevölkerung liegen unterschiedliche Varianten (sogenannte Polymorphismen) dieses Gens vor. Eine klitzekleine Veränderung innerhalb dieses Gens (exakt: Punktmutation an Position 677 in Exon 5 des MTHFR-Gens) führt zur Entstehung eines weniger aktiven und hitzeempfindlicheren Enzyms. Die eingeschränkte Enzymfunktion hat zur Folge, dass Homocystein Spiegel ansteigen – man spricht von einer Homocysteinämie, was sich nachweislich schädigend auf die Gefäßwände auswirkt und das Thromboserisiko signifikant erhöht. Besonders homozygote Träger einer solchen Mutation (sowohl das von der Mutter als auch das vom Vater geerbte Gen ist mutiert) sollten daher auf eine ausreichende Versorgung mit Folsäure achten. Hierbei kann eine personalisierte Ernährung reich an B-Vitaminen helfen.

    Sind doch die Gene schuld an Diabetes, Übergewicht und Co.?

    In Anbetracht des besonders großen Potentials der Nutrigenomik für eine individualisierte Gesundheitsprävention ist es wenig verwunderlich, dass sowohl Ansätze der personalisierten Medizin als auch der personalisierten Ernährung vermehrt auf „Omik“-Werkzeuge zurückgreifen. Dies ist naheliegend, da sowohl unser Genom als auch unsere Reaktion auf Lebensmittel sehr individuell ist. Dabei gibt es zahlreiche Studien, die sich dem Effekt von Genom und individueller Reaktion auf Lebensmittel widmen. Die wohl derzeit bekannteste Ernährungsinterventionsstudie ist die PREDICT Studie. PREDICT steht dabei für „Personalized Responses to Dietary Composition Trail”. Diese Studie wurde im Rahmen einer Kooperation des King´s College London unter der Leitung von Tim Spector durchgeführt. Mithilfe einer App wurden u.a. Mahlzeiten erfasst, der Schlaf-wach-Rhythmus, der Blutdruck sowie der Lebensstil (Sport und Bewegung) überwacht und die gesammelten Daten anschließend mittels künstlicher Intelligenz ausgewertet.

    Das Ziel der Studie war die Auswertung verschiedener Einflüsse auf die individuelle postprandiale Reaktion, also die Blutzuckerreaktion nach dem Essen. Hierfür wurden metabolische Parameter wie Blutglucose, Insulin und Triglyceride (TGs) von insgesamt 1106 Individuen (darunter nicht verwandte Probanden sowie ein- und zweieiige Zwillinge) nach standardisierten Mahlzeiten gemessen. Herausgekommen ist dabei, dass die metabolische Antwort (Glucose, Insulin, TGs) trotz identischer Mahlzeiten von Testperson zu Testperson ganz unterschiedlich ausgefallen ist. Interessanterweise reagierten sogar Zwillinge sehr unterschiedlich auf dieselbe Mahlzeit. Spector zur Folge sei die Rolle unserer Gene dabei der des Mikrobioms und der zirkadianen Rhythmik in vielen Fällen untergeordnet.

    Diese Studie ist ein hervorragendes Beispiel, warum „one size fits all“ Ernährungsansätze und die daraus resultierenden standardmäßigen Ernährungsleitlinien durchaus kritisch betrachtet werden sollten. Die Studie zeigt, dass die individuellen Reaktionen auf Nahrungsmittel von einer Vielzahl an Aspekten beeinflusst wird. Einige dieser Einflüsse sind in der folgenden Abbildung 2 aufgeführt.

    Abbildung 2: Einflüsse auf die individuelle metabolische Antwort (Why ZOE (joinzoe.com)).

    Nutrigenomik für zu Hause?

    Die Etablierung der Nutrigenomik wird zukünftig eine Vielzahl an Chancen mit sich bringen. Bis diese aber im alltäglichen Leben ankommen, wird sicherlich noch viel Zeit vergehen. Gerade bei der frühzeitigen Erkennung verschiedener Erkrankungen durch Risikomarker (Risiko-Gene, Metabolit-Konzentrationen, …) bieten Methoden der Nutrigenomik die Möglichkeit die Weichen frühzeitig so zu stellen, dass nichts auf Kosten der Gesundheit unbemerkt entgleist. Ganz nach dem Motto: präventiv statt kurativ! Sind genetische Dispositionen in der Familie bekannt, kann eine genetische Untersuchung durchaus sinnvoll sein, um möglichst frühzeitig agieren zu können. Für die aller meisten jedoch kann derzeit noch keine klare Empfehlung zur genetischen Analyse ausgesprochen werden. Ob familiär vorbelastet oder nicht – die Etablierung eines gesunden Lebensstils mit einer individuellen und personalisierten Ernährung wird jedem ans Herz gelegt. Dabei ist eine Ernährung basierend auf ernährungsphysiologisch hochwertigen und natürlichen Lebensmitteln essenziell. Nicht zuletzt heißt es passend „Du bist was du isst“ und letzten Endes entscheidest du was du isst und somit beeinflusst du auch, was du bist und was du aus dir und deinen Genen machst.

    Quellen

    • Berry, S.E., Valdes, A.M., Drew, D.A. et al. Human postprandial responses to food and potential for precision nutrition. Nat Med 26, 964–973 (2020).
    • https://doi.org/10.1038/s41591-020-0934-0
    • Marcum, J.A. Nutrigenetics/Nutrigenomics, Personalized Nutrition, and Precision Healthcare. Curr Nutr Rep 9, 338–345 (2020).
    • https://doi.org/10.1007/s13668-020-00327-z
    • https://nutrition.org/do-our-genes-determine-what-we-eat/