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Nutrigenomik

Ernährung nach dem Gencode

29.08.2016
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Von Ulrike Becker / Esst mehr Gemüse und weniger Fett – ­solche allgemeinen Ernährungstipps könnten künftig an Bedeutung verlieren. Denn immer mehr Studien decken Zusammenhänge zwischen individuellen Merkmalen im Erbgut und dem Stoffwechsel auf. Daher ist die Idee konsequent, anhand des persönlichen genetischen Profils eine personalisierte Ernährungsberatung zu entwickeln.

Seit dem Jahr 2000 gilt das menschliche Genom als entschlüsselt. Inzwischen analysieren hochmoderne Geräte, sogenannte DNA-Sequenzer, die gesamten gene­tischen Informationen eines Menschen innerhalb von 48 Stunden. Die Gene bestimmen nicht nur die Haarfarbe und die Körpergröße. Offenbar enthalten sie auch Informationen darüber, ob jemand Nahrungsbestandteile besonders effektiv ausnutzt oder ein Vitamin besonders schlecht verstoffwechselt. Die Analyse des Erbgutes liefert damit Erklärungsansätze, warum der eine Diabetes entwickelt und ein anderer eher Bluthochdruck. Diese Erkenntnisse wecken die Hoffnung, auf Basis der Genanalyse individuell zugeschnittene Ernährungsempfehlungen abzuleiten, um bestimmte Erkrankungen zu vermeiden.

Die noch recht neue Forschungsrichtung über die Interaktion zwischen genetischer Ausstattung und ernährungsabhängigen Prozessen wird als Nutrigenetik bezeichnet. Das Forschungsfeld der Nutrigenomik untersucht den Einfluss der Ernährung auf die Aktivität der Gene, die sogenannte Genexpression.

Schreibfehler

Durch kleine Fehler bei der Reproduk­tion oder beim Ablesen des DNA-Stranges entstehen genetische Abweichungen, sogenannte Polymorphismen. Diese Punktmutationen unterscheiden sich nur in einem winzigen DNA-Detail vom »Ausgangsgen«. Sie führen beispielsweise dazu, dass der Körper ein Protein herstellt, das eine abweichende Aminosäure enthält. Lactoseintoleranz ist dafür ein Beispiel. Aufgrund einer Mutation an dem Gen, das für die Bildung des Milchzucker-spaltenden Enzyms Lactase zuständig ist, können Betroffene keine Lactase bilden und vertragen daher keine Milch und Milchprodukte.

Beim Ablesen und Vervielfäl­tigen der gene­tischen Informationen können außerdem sogenannte CNVs (Copy Number Variants) entstehen, die bislang jedoch wenig untersucht wurden. Hierbei liegt ein Gen in mehrfachen Kopien im DNA-Strang vor, wodurch der Körper mehr des dort codierten Proteins produziert. Das mehrfache Kopieren einzelner Gene hatte vermutlich in der Evolution Vorteile für bestimmte Bevölkerungsgruppen. So ist beispielsweise der Amylasegehalt im Speichel zum Abbau der Stärke bei ethnischen Gruppen erhöht, die sich vorwiegend von stärkereichen Wurzelgemüsen ernähren. Forscher fanden bei ihnen zwei bis maximal 16 Kopien für das Amylase-Gen.

Kandidatengene

Biomediziner arbeiten mit Hochdruck daran, von der Norm abweichende Gene, sogenannte Kandidatengene, ­zu identifizieren, die das Risiko für bestimmte Erkrankungen erhöhen. Mittlerweile sind zum Beispiel etwa 50 Gene bekannt, die das Risiko für Diabetes ansteigen lassen. Auch für Fettstoffwechsel­erkrankungen und ein erhöhtes Hypertonie­risiko haben Wissenschaftler verschiedene Abschnitte auf dem Gencode bestimmt.

Ziel ist es, solche Marker verlässlich zu finden und daraufhin die Ernährung so anzupassen, dass das Erkrankungsrisiko minimiert wird. Möglicherweise sind Menschen, die ihr individu­elles Risiko kennen, stärker für Verhaltensänderungen zu motivieren als durch allgemein formulierte Ernährungsratschläge. Nicht zuletzt könnten so auch Kosten im Gesundheitswesen eingespart werden.

Um eine erste Einschätzung über die Praxistauglichkeit genbasierter Ernährungsempfehlungen zu erhalten, förderte die EU mit 9 Millionen Euro das Projekt Food4me (www.food4me.org), also »Essen für mich«. Von 2011 bis 2015 prüften Experten von Universitäten und Unternehmen aus sieben europäischen Ländern, wie Verbraucher Genanalysen und daraus abgeleitete Empfehlungen bewerten und ob personalisierte, genbasierte Empfehlungen eher zu einer gesunden Ernährungsweise motivieren als allgemeine Ernährungsempfehlungen.

Insgesamt konnten die Wissenschaftler über 1600 Teilnehmer für das Projekt gewinnen, knapp 61 Prozent davon waren Frauen. Die gesamte Studie lief ausschließlich über Internet- und E-Mail-Kontakt. Mittels eines Ernährungsfragebogens wurden bei allen Mitwirkenden die Essgewohnheiten erhoben und sie erhielten ein Laborset, um eigenständig einen Abstrich der Wangenschleimhaut zur DNA-Analyse sowie einen Blutstropfen für bestimmte Laborwerte per Post einzusenden. Die Forscher teilten die Teilnehmer in einer ersten Testphase vier Gruppen zu: Gruppe 1 erhielt eine Analyse der individuellen Ernährungsweise und Empfehlungen zur Lebensmittelauswahl – entsprechend einer klassischen Ernährungsberatung. Bei Gruppe 2 und 3 werteten die Forscher verschiedene Blutwerte aus und erfassten so die Konzentrationen an Blutglucose, Gesamtcholesterol, Carotinoiden und den Omega-3-Index. Zusätzlich wurden bei Gruppe 3 fünf Kandidatengene analysiert, die auf ein erhöhtes Risiko für Übergewicht, Diabetes oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen hindeuten: MTHFR, FTO, TCF7L2, APOE E4 und FADS1. Auch den Teilnehmern der Gruppe 2 und 3 gaben die Wissenschaftler auf sie zugeschnittene Ernährungstipps. Die Kontrollgruppe erhielt lediglich allgemeine Ernährungsratschläge.

Erste Ergebnisse

Zwar dauert die vollständige Auswertung der Daten noch an, doch liegen inzwischen erste Ergebnisse vor: Die vier Gruppen ­unterscheiden sich hinsichtlich der Energieaufnahme, der Lebensmittel­auswahl und des Gewichtsverlustes nur wenig; jedoch änderten alle Teilnehmer mit perso­­­nalisierten Ernährungstipps ihre Lebensmittelauswahl deut­licher als die Kontrollgruppe mit den allgemein gehaltenen Empfehlungen. Allerdings ließen sich bislang keine Vorteile der aufwendigen genbasierten Empfehlungen gegenüber einer klassischen Ernährungsberatung belegen. Trotz des erheblichen Aufwands brachen erstaunlich wenige Teilnehmer die Studie ab. Daraus folgern die Forscher, dass eine internetbasierte, individua­lisierte Ernährungsberatung bei motivierten Menschen funktioniert.

Eine Teilstudie des Food4me-Projektes beschäftigte sich mit den Zusammenhängen zwischen Körpergewicht, Taillenumfang und Body-Mass-Index (BMI) und den Essgewohnheiten von Teilnehmern mit dem sogenannten FTO-Gen (FTO = Fat mass and obesity-associated protein). Dieses Protein begünstigt vermutlich die Entwicklung von Adipositas. Wissenschaftler vermuten, dass Menschen mit dem FTO-Gen größeren Appetit haben und kalorienreiche Lebensmittel bevorzugen. Die FTO-Risikoträger wiesen allerdings nur einen geringfügig größeren Taillenumfang (+ 1,4 cm) und einen etwas höheren BMI (+ 0,9) auf als die Vergleichsgruppe. Die Forscher fanden zudem keine Anzeichen für eine andere Lebensmittelauswahl. Somit scheint der Einfluss des FTO-Gens weniger groß als angenommen.

Geschäft mit den Genen

Auch wenn die Forschung über ­gen­basierte Ernährungsempfehlungen noch am Anfang steht, bieten einige Hersteller hauptsächlich über das Internet schon jetzt zahlreiche, freiverkäufliche »Direct-To-Consumer-(DTC)«-Gentests an. Die Händler versprechen, anhand der Analyse bestimmter Gene individuelle Ernährungsempfehlungen zu erarbeiten, und suggerieren, Krankheitsrisiken senken zu können. In der Regel muss der Kunde eine Speichelprobe einschicken und online einen Fragebogen zu seinen Ess­gewohnheiten und körper­lichen Aktivi­täten ausfüllen. Denn angeblich ist in den Genen auch codiert, ob jemand eher bei Ausdauer- oder Schnelligkeits-Sportarten Energie verbrennt. Ein solcher Test kostet bis zu 500 Euro.

Auf dem Markt ist beispielsweise ein Gentest, der sieben Kanditatengene analysiert, die für ein gesteigertes Adipositasrisiko stehen. Anhand der Genanalyse wird der Kunde einem bestimmten Stoffwechseltyp zugeordnet, der die Hauptnährstoffe Fett, Kohlenhydrate und Eiweiß jeweils anders verwertet – wie der Anbieter behauptet. Die Empfehlungen lauten beispielsweise für den »effektiven Eiweißverwerter« sich fett- und kohlenhydratärmer zu ernähren, der »effektive Kohlenhydratumsetzer« soll die Fett- und Eiweißaufnahme beschränken. Seriöse Ernährungswissenschaftler halten die Einteilung in Stoffwechseltypen allerdings für irrelevant. Besonders kritisch sollten Kunden sein, wenn gleich­zeitig Nahrungsergänzungsmittel verkauft werden. So bieten Firmen im Internet passend zum Gentest vermeintlich maß­­geschneiderte Fertig­mahl­zeiten an, Spezial-Pulvernahrung als Shake oder Energieriegel für bestimmte Stoffwechseltypen.

Die Gesellschaft für Humangenetik warnt vor der zunehmenden Ver­breitung der freiverkäuflichen Gen­tests: Die Käufer würden mit den Ergebnissen ihrer Genanalyse allein gelassen und seien mit möglichen Konsequenzen überfordert. Die Experten schätzen die potenziellen Gefahren einer Fehl- oder Überinterpreta­tion wesentlich höher ein als den beworbenen, aber nicht zweifelsfrei belegten Nutzen. Außerdem sei unklar, wer die Qualität der Analysen und die Interpretation der Ergebnisse kontrolliert. Daher fordern Wissenschaftler, Qualitätsstandards für die Durchführung der Gentests festzulegen.

Noch viele Fragezeichen

Wie groß der Einfluss der Gene auf ernährungsabhängige Erkrankungen tatsächlich ist, kann derzeit nicht abschließend beantwortet werden. Trotz der erkannten Zusammenhänge zwischen Genvarianten und Blutzucker-, Cholesterol- oder Vitaminspiegeln bleiben die Ursachen für Erkrankungen stets vielschichtig. So sind zwar heute über 140 Genab­schnitte mit Wirkung auf die Gewichtsentwicklung identifiziert, dennoch halten Wissenschaftler des Deutschen Instituts für Ernährungs­forschung (DIfE) den Beitrag der Gene zum gesamten Krankheitsrisiko für viel geringer als die schon länger bekannten Risikofaktoren. Den weitaus größeren Effekt macht ihrer Ansicht nach in den meisten Fällen der Lebensstil aus. Als Beispiel führen sie ein Gen an, dass das Diabetesrisiko um das 1,2 fache erhöht. Im Gegensatz dazu steigere Übergewicht das Auftreten von Diabetes aber bis zum 30-Fachen. Außerdem geben die Experten des DIfE zu bedenken, dass spezielle Empfehlungen nur dann sinnvoll sind, wenn das Risiko für eine Erkrankung hauptsächlich genetisch bedingt und eine Veränderung der Lebensmittelauswahl tatsächlich wirksam ist. Ob jemand mit einem Risiko-Gen für Diabetes aufgrund einer speziellen Ernährung langfristig keinen Diabetes entwickeln wird, kann derzeit niemand sicher beantworten. So muss die Krankheit, auf die das Erbgut hindeutet, gar nicht zum Ausbruch kommen, wenn weitere Risikofaktoren fehlen. Zudem räumen die Wissenschaftler ein, dass es kaum möglich sein wird, sämtliche Genvarianten und deren Auswirkungen auf den Stoffwechsel aufzuklären. Darüber hinaus beeinflussen sich genetische Varianten auch gegenseitig – ungünstig oder günstig – und die Folgen sind kaum vorhersehbar.

Trotz der Kritik an freiverkäuflichen Gentests arbeiten Forscher weiter ­daran, konkrete Zusammenhänge zwischen Erbgut und Erkrankung benennen zu können. Ein Beispiel, bei dem Menschen mit einer Genabweichungen von einer Ernährungsempfehlung profitieren, sind Träger eines modifizierten MTHR-Gens. Diese Menschen können aufgrund einer Abweichung ­für die Bildung der Methylen-Tetra-­Hydro-Folat-Reduktase (MTHR) im Erbgut Folat schlechter in seine biologisch ­aktive Form überführen; gleichzeitig ist die Umwandlung des schädlichen Homocysteins in Methionin eingeschränkt. ­Betroffene haben ein größeres Risiko für erhöhte Homocysteinspiegel und so für Thrombosen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Diese Genvariante tragen etwa 10 Prozent der Bevölkerung in sich. Betroffene profitieren von einer höheren Folat- oder Folsäurezufuhr durch folatreiche Gemüse wie Brokkoli, Spinat oder Nahrungsergänzungsmittel. Das reicht offenbar, um das Risiko zu normalisieren.

Die Food4me-Studie hat bestätigt, dass eine fundierte, seriöse Ernährungsberatung sich eignet, um ernährungsabhängigen Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes vorzubeugen. Ob mit oder ohne Ergebnis aus der Genana­lyse geht es darum, die Menschen zu gesundheitsförderlichen Ess- und Bewegungsgewohnheiten zu motivieren. Das heißt, im Idealfall gelingt es kompetenten Beratern – auch und gerade in der Apotheke, eine Verhaltensänderung anzustoßen. Möglicherweise ist die Motivation umso größer, je individueller die Empfehlungen ausfallen. /