DGEinfo 05/2010 – Forschung, Klinik, Praxis

Kurz berichtet

Fortschritt bei der genetischen Analyse der Blutglucoseregulation und des Diabetes mellitus Typ 2

Neue Genbereiche identifiziert, die für Nüchternblutglucose und Diabetes mellitus Typ 2 von Bedeutung sind

Zur Identifizierung noch nicht im Hinblick auf die Blutglucosekonzentration als belangvoll erkannter Genabschnitte wurden 21 genomweite Assoziationsstudien mit rund 46 000 nicht-diabetischen Probanden meta-analytisch ausgewertet. Die Studien enthielten Daten über die Nüchternblutglucose- und Nüchternnsulinkonzentration sowie Informationen über die β-Zellfunktion und die Insulinresistenz.

In einem Zweischrittverfahren konnten 9 bisher im Hinblick auf die Blutglucoseregulation noch nicht als belangvoll erkannte Genabschnitte identifiziert werden. 8 dieser Genabschnitte ließen sich mit der Glucosewahrnehmung, der Signaltransduktion sowie der Zellproliferation und Entwicklung der β-Zelle in Zusammenhang bringen. Einer der Genabschnitte ist Teil des zentralen circadianen Schrittmachers im Säugetierorganismus. Die Resultate zeigen, dass die genetische Analyse von Nüchternblutglucosekonzentrationen sowohl Risikogene für den Diabetes mellitus Typ 2 als auch genetische Determinanten einer moderaten Erhöhung der Glucosekonzentration im Blut identifizieren kann.

Hintergrund

Weltweit sind mehr als 220 Mio. Menschen an Diabetes mellitus erkrankt, davon 90 % an Typ 2. Obwohl man auf Grund von Familienstudien davon ausgehen kann, dass neben der Umwelt (hier insbesondere dem Ãœbergewicht) auch eine genetische Komponente für die Manifestation verantwortlich ist, sind die verantwortlichen Gene alles andere als klar definiert. Eine erhöhte Nüchternblutglucosekonzentration ist eines der entscheidenden Kriterien für die Diagnose eines Diabetes mellitus Typ 2 und erlaubt darüber hinaus, bei nicht-diabetischen Individuen Vorhersagen über spätere klinische Endpunkte zu treffen. Sie können damit zur Prävention von späteren Herz-Kreislauf-Komplikationen genutzt werden. Zurzeit liegen die Daten aus 21 genomweiten Assoziationsstudien von 46 186 nicht-diabetischen, kaukasischen Probanden vor, die für eine Meta-Analyse herangezogen werden können.

Fragestellung

Welche Korrelation besteht zwischen Nüchternblutglucosekonzentration einerseits und Genotyp andererseits? Sind dabei identifizierte Genabschnitte auch für das Risiko der Manifestation eines Diabetes mellitus Typ 2 verantwortlich?

Methodik

Das Internationale Forschungskonsortium MAGIC hat in einer multizentrischen Arbeit, an der Forscher aus 16 Ländern beteiligt waren, insgesamt 41 genomweite Assoziationsstudien (davon 20 für Nüchterninsulin, 21 für Nüchternglucose) mit insgesamt rund 84 000 Probanden metaanalytisch ausgewertet. An weiteren rund 72 000 Probanden wurden Parameter der Insulinsensitivität (HOMA) einbezogen. Insgesamt wurden die Assoziationen für rund 2,5 Mio. autosomale SNPs ausgewertet.

Ergebnisse

Es wurden 12 unabhängige Genabschnitte identifiziert, die mit der Nüchternglucosekonzentration und/oder der Insulinsensitivität (HOMA-B) signifikant assoziiert waren. Darunter fanden sich 5 Genabschnitte, die bei dieser Auswertung neu entdeckt wurden. Eine erweiterte zweite Auswertung führte schließlich zu 9 neu entdeckten Genabschnitten für die Nüchternblutglucosekonzentration und/oder die Insulinsensitivität ( HOMA-B) sowie einem neu entdeckten Genabschnitt für die Nüchterninsulinkonzentration und HOMA-IR.

3 Genabschnitte sind mit Wachstum und Entwicklung der β-Zelle in Zusammenhang zu bringen (MADD, GLIS3 und PROX1), 2 mit dem Glucosetransport in die β-Zelle (SLC2A2) sowie mit der dortigen Reizleitung (ADRA2A [Kaliumausstrom]) und 2 mit der Insulinfreisetzung (FADS1, ADCY5). Ein Genabschnitt (CRY2) kodiert Cytochrom 2, einen integralen Bestandteil des circadianen Schrittmachers im Säugetier, was besonders im Hinblick auf dessen zentrale Funktion für die Stoffwechselregulation von großem aktuellem Interesse ist. Nur für einen Genabschnitt (CDC4B) ließ sich abgesehen von der Expression im Pankreas keine direkte Verknüpfung mit der Glucosehomöostase herstellen.

Fazit

Die Daten zeigen, dass die genetische Analyse der Determinanten der Blutglucosekonzentration sowohl Genabschnitte identifiziert, die gleichzeitig für das Diabetesrisiko verantwortlich sind, als auch solche, die nicht mit dem Diabetesrisiko verknüpft sind.

Quelle: Dupuis J, Langenberg C, Prokopenko I et al.: New genetic loci implicated in fasting glucose homeostasis and their impact on type 2 diabetes risk. Nat Genet 2010, 42 (2) 105–116

Perinatale Ernährung mit n-3 Fettsäuren: Grundlagen und Empfehlungen

Evidenzbasierte Empfehlungen für Schwangere, Stillende und Säuglinge aufgrund neuerer Forschungsergebnisse In einem formellen Konsensusverfahren wurden evidenzbasierte Konsensempfehlungen zur Nahrungsfettzufuhr für Schwangere und stillende Frauen erarbeitet. Empfohlen wird eine regelmäßige Zufuhr langkettiger n-3 Fettsäuren. Dies dient einer deutlichen Risikominderung für frühe Frühgeburten und zur Förderung einer optimalen visuellen und kognitiven Entwicklung des Fötus und des Neugeborenen. Durch Fischverzehr und individuelle Beratung während der Schwangerschaft und in der Stillzeit sollte eine tägliche Aufnahme von 200 mg Docosahexaensäure (DHA) erreicht werden. Flaschennahrungen sollten einen DHA-Gehalt von 0,2–0,5 % des Fettgehaltes und einen Gehalt an Arachidonsäure (AA), der mindestens dem DHA-Gehalt entspricht, aufweisen.

Hintergrund

Nach der Periode der Entdeckung der essenziellen Natur von Linolsäure (LA) und α-Linolensäure (ALA) und der Aufklärung des Stoffwechsels dieser Fettsäuren sind nun in den letzten Jahren wegweisende Befunde zu deren Bedeutung für die Schwangerschaft und eine ungestörte kognitive und senso-motorische Entwicklung von Fötus und Neugeborenem erarbeitet worden. So bewirken eine beim weiblichen Organismus vergleichsweise etwas höhere Umwandlungsrate von ALA zu DHA und ein besonders effizienter diaplazentarer Transport von DHA zum Fötus während des letzten Trimesters der Schwangerschaft eine rasante Akkumulation dieser Fettsäure (35–45 mg/Tag) in den intensiv reifenden Teilen des Zentralnervensystems. Es handelt sich hierbei v. a. um die graue Substanz der Großhirnrinde und die Außensegmentmembranen der Photorezeptoren in der Netzhaut.

Fragestellung

Welche Empfehlungen für die Ernährung von Schwangeren, Stillenden und Neugeborenen sind angesichts neuerer Forschungsergebnisse angebracht?

Methodik

Die Perinatal Lipid Nutrition Group und das Early Nutrition Programming Project haben in Zusammenarbeit mit internationalen wissenschaftlichen Gesellschaften und mit Unterstützung der Europäischen Kommission Konsensempfehlungen zur Nahrungsfettzufuhr für Schwangere und stillende Frauen erarbeitet. Sie stützten sich dabei auf systematische Literaturanalysen und ein formelles Konsensusverfahren.

Ergebnisse

Die evidenzbasierten Leitlinien empfehlen eine regelmäßige Zufuhr langkettiger n-3 Fettsäuren im Interesse einer deutlichen Risikoreduktion für frühe Frühgeburten und zur Förderung einer optimalen visuellen und kognitiven Entwicklung des Fötus und des Neugeborenen. Eine DHA-Aufnahme von mindestens 200 mg/Tag während der Schwangerschaft und in der Stillzeit ist anzustreben. Diese Zufuhrmenge kann durch den Verzehr von 1–2 Portionen fettreichem Seefisch pro Woche erreicht werden.

Für gesunde Säuglinge ist Stillen die bevorzugte Ernährung. Ist dies nicht möglich, wird eine Flaschennahrung mit einem DHA-Gehalt von 0,2–0,5 % des Fettgehaltes und einem Gehalt an Arachidonsäure, der mindestens dem DHA-Gehalt entspricht, empfohlen. In der Beratung von Schwangeren und Stillenden sollte nach unzureichenden Ernährungsgewohnheiten gefragt werden und im Bedarfsfall eine individuelle Beratung im Sinne der obigen Empfehlungen angeboten werden. Bei höheren DHA-Aufnahmen bis zu 2,7 g/Tag konnten in randomisierten Beobachtungen keine signifikant nachteiligen Effekte beobachtet werden. Eine Belastung von Seefisch mit Schadstoffen wie Methylquecksilber, Dioxinen oder PCBs (polychlorierte Biphenyle) lässt sich nicht ausschließen. Deshalb hat die europäische Behörde für Lebensmittelsicherheit (EFSA) gefolgert, dass große Fische (z. B. Thunfisch), die am Ende der Nahrungskette stehen, wegen ihrer oft stärkeren Schadstoffbelastung von Schwangeren und Stillenden gemieden werden sollten. Stattdessen sollten abwechselnd z. B. Lachs, Makrele, Sardinen oder Hering verzehrt werden. Die Konsensusgruppe kam zur Schlussfolgerung, dass die Aufnahme von α-Linolensäure (ALA) im Vergleich zur Zufuhr präformierter DHA deutlich weniger effektiv hinsichtlich der Anreicherung von DHA im Gehirn des Fötus ist. Weiterhin sehen die Mitglieder der Konsensusgruppe keine Notwendigkeit einer erhöhten Aufnahme von Arachidonsäure (AA) während der Schwangerschaft, eine bedarfsgerechte Zufuhr von Linolsäure vorausgesetzt.

Fazit

Neben einer ausgewogenen Ernährung sollten Schwangere und Stillende in ganz besonderer Weise auf den Verzehr von ausreichend fettreichem Seefisch achten. Es gilt die auch für die Allgemeinheit verbindliche Empfehlung, zweimal wöchentlich fettreichen Seefisch zu verzehren. Neben dem erheblichen Gehalt an n-3 Fettsäuren ist Seefisch auch reich an Vitamin D, besitzt Protein von hoher biologischer Wertigkeit sowie einen beachtlichen Gehalt an Eisen mit hoher Bioverfügbarkeit und ist in der Lage, einen ausreichenden Vitamin B₁₂-Status zu gewährleisten. Flaschennahrung für Säuglinge sollte einen DHA-Gehalt von 0,2–0,5 % des Fettgehaltes und einen Arachidonsäuregehalt, der mindestens dem DHA-Gehalt entspricht, aufweisen.

Quelle: Glaser C, Koletzko, B: Langkettige Omega-3-Fettsäuren in der Perinatalzeit: Empfehlungen zur Zufuhr. Aktuelle Ernährungsmedizin 2009, 34 (5) 240–245

Verdopplung der Albuminurie bei einwöchiger Hochproteindiät

Ein kontrollierter Ernährungsversuch an gesunden Versuchspersonen

24 gesunde, normotensive Versuchspersonen im Alter von 24 Jahren wurden durch diätetische Beratung angehalten, in einem Crossover-Versuch unter isoenergetischen Bedingungen entweder 1,2 (Normalproteindiät, NP) oder 2,4 g (Hochproteindiät, HP) Protein pro Kilogramm Körpergewicht/Tag zu verzehren. In der HP-Gruppe fand sich eine signifikant erhöhte glomeruläre Filtrationsrate und eine signifikante Verdopplung der Mikroalbuminurie.

Hintergrund

Viele gesundheitlich bedeutsame Parameter wie Körpergewichtsregulation, Insulinsensitivität oder Erhaltung der fettfreien Körpermasse (Muskulatur und Knochen) im Alter deuten auf günstigere Ergebnisse hin, wenn die Proteinzufuhr über die bisher empfohlenen Mengen hinaus gesteigert wird. Insofern stellt sich die Frage, ob eine Steigerung der Proteinzufuhr risikolos empfohlen werden kann.

Fragestellung

Wie reagieren Kenngrößen der Nierenfunktion bei einer Verdoppelung der Proteinaufnahme in einem siebentägigen Ernährungsversuch?

Methodik

24 gesunde, normotensive Versuchspersonen im Alter von 24 Jahren wurden durch diätetische Beratung angehalten, in einem Crossover-Versuch unter isoenergetischen Bedingungen entweder 1,2 (NP) oder 2,4 g (HP) Protein pro Kilogramm Körpergewicht/Tag zu verzehren. Die Einhaltung der Diät auf der Basis gängiger Lebensmittel wurde durch tägliche Ernährungsprotokolle überprüft. Der Mehrverzehr an Protein in der HP-Gruppe erfolgte v. a. in Form von Milchprotein. Die Natriumzufuhr erfolgte frei, und so nahm die HP-Gruppe mit 2,74 g signifikant mehr Natrium pro Tag auf als die NP-Gruppe (2,48 g/Tag). Am siebten Tag der Intervention wurden endokrine und Stoffwechselparameter sowie Kenngrößen der Nierenfunktion erfasst.

Ergebnisse

Der Mehrverzehr in der HP-Gruppe betraf v. a. tierisches Protein. Im Urin der HP-Gruppe fiel der pH von 6,45 auf 5,79, die Stickstoff- und Natriumausscheidung stiegen an. Die Albuminausscheidung verdoppelte sich signifikant von 8,7 auf 18,3 mg/24 h. Weiterhin führte die Hochproteindiät erwartungsgemäß zu einem Anstieg des Glukagons sowie zu einer Erhöhung der glomerulären Filtrationsrate von 125 auf 141 ml/min. Die renale Plasmaflussrate (erfasst mit PAH) und der renale Gefäßwiderstand zeigten zwischen den Diätperioden keine Unterschiede.

Die Autoren selbst führen den Anstieg der glomerulären Filtrationsrate auf eine wahrscheinliche Steigerung der mesangialen Permeabilität zurück. Diese Annahme wird durch entsprechende Tierversuche nahegelegt. Dies könnte nach Meinung der Autoren auch zur Steigerung der Mikroalbuminurie führen. Letzteres sei jedoch bedenklich, weil eine Mikroalbuminurie als ein Frühzeichen für eine entstehende Niereninsuffizienz und als ein etablierter Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Krankheiten anzusehen ist. Insofern seien Langzeituntersuchungen erforderlich, um entsprechende Risikosteigerungen bei einer Hochproteindiät auszuschließen. In diesem Zusammenhang ist erwähnenswert, dass frühere Untersuchungen von Astrup und Mitarbeitern keine Erhöhung der Mikroalbuminurie unter einer HP-Diät gezeigt hatten. Die Autoren räumen ein, dass nicht auszuschließen ist, dass die unterschiedliche Natriumaufnahme zwischen den Gruppen für die gesteigerte Mikroalbuminurie verantwortlich sein könnte.

Fazit

Eine Hochproteindiät führt innerhalb von 7 Tagen zu einer gesteigerten glomerulären Filtrationsrate und zu einer Verdoppelung der Mikroalbuminurie. Durch künftige Langzeituntersuchungen muss unter streng kontrollierten Bedingungen geprüft werden, ob Veränderungen der Mikroalbuminurie ebenfalls bei langfristiger Einnahme einer Hochproteindiät auftreten.

Quelle: Frank H, Graf J, Amann-Gassner U et al.: Effect of short-term high-protein compared with normal-protein diets on renal hemodynamics and associated variables in healthy young men. Am J Clin Nutr 2009, 90 (6) 1509–1516

Nachhaltigkeit des Ernährungssektors und Gesundheit des Verbrauchers

Auswirkungen eines nachhaltigeren Lebensmittelangebots auf den Ernährungsstatus der Bevölkerung Schätzungen der FAO ergeben, dass 18 % der globalen Treibhausgas (THG)-Emissionen der Tierproduktion und dem Verzehr von Lebensmitteln tierischen Ursprungs anzulasten sind. Dementsprechend sind künftige Minderungen des Verzehrs von Fleisch, Fleischprodukten, Milch und Milchprodukten vorhersehbar, wenn die angestrebte Halbierung der THG-Emissionen – wie in Großbritannien gesetzlich festgeschrieben – bis 2050 erfolgt. Eine Reduktion des Fleischverzehrs in Richtung auf 70 g/Tag wird wahrscheinlich keine gesundheitlich bedeutsamen Änderungen des Eisenstatus bewirken. Es steht jedoch zu erwarten, dass der Verzehr von Protein sich verringern wird, sodass insbesondere Ältere von möglicherweise inadäquat niedrigen Proteinaufnahmen betroffen sind. Auch der Verzehr von Zink, Jod, Riboflavin, Vitamin B₁₂ und Calcium könnte einen kritisch niedrigen Bereich erreichen. Denn Bevölkerungsgruppen mit niedrigem Milchverzehr weisen generell geringe Aufnahmen und einen ungenügenden Versorgungsstatus für jeden dieser Nährstoffe auf. Eine Ernährungsumstellung – wie oben skizziert – stellt eine große Herausforderung für die Ernährungsaufklärung dar und wird möglicherweise eine verstärkte Nutzung nährstoffangereicherter Lebensmittel nach sich ziehen.

Hintergrund

In Wissenschaft und Politik setzt sich immer mehr die Auffassung durch, dass der Ernährungssektor, der rund 30 % der THG-Emissionen in der EU verursacht, einen Beitrag zu der für das Jahr 2050 angestrebten globalen Minderung der THG-Emissionen leisten muss. Landwirtschaft und Lebensmittelwirtschaft tragen in mannigfacher Weise zu diesen Emissionen bei. Die bewirtschafteten Böden und die Tierhaltung (Gülle, Urin, Ausbringen von Dünger-Stickstoff) tragen zur N₂O-Bildung bei; Wiederkäuer, anaerobe Böden und Reiskulturen führen zur Bildung von CH₄ und die Mechanisierung der Landwirtschaft und Transporte zum und ab Hof sowie die Lebensmittelverarbeitung verursachen durch das Verbrennen fossiler Brennstoffe die Bildung von CO₂. Auch die Umwidmung von Böden durch Ausweitung der Landnutzung trägt zur THG-Bildung bei. Die überdurchschnittliche Bildung von THG durch die Fleisch- und Milchproduktion wird anhand schwedischer Daten deutlich, die zeigen, dass die Erzeugung von 10 g Protein in Form von Rindfleisch, 22 g in Form von Milchprotein und 162 g in Form von Weizenprotein jeweils für die Bildung von 1?kg THG verantwortlich ist. Der Einzelhandel geht stellenweise schon dazu über, Produkten ein „footprint“, also eine Kennzahl der Nachhaltigkeit ihrer Herstellung, beizufügen.

Fragestellung

Wie wirkt sich eine Minderung des Verzehrs der Lebensmittel, deren Bereitstellung überdurchschnittliche THG-Emissionen mit sich bringen, auf die Versorgung mit kritischen Nährstoffen aus?

Methodik

Die Autoren gehen davon aus, dass die Klimaziele der britischen Regierung, die eine Halbierung der THG-Emissionen bis zum Jahre 2050 vorsehen, eine rund 60–70 %-ige Minderung des Verzehrs der Lebensmittelgruppen Fleisch und Milchprodukte zwingend erforderlich machen. Ein EU-Report konstatiert, dass 13 % aller THG-Emissionen in der EU allein durch Produktion und Verteilung von Fleisch und Milchprodukten verursacht werden, weshalb diese Lebensmittelgruppen im Vordergrund der Betrachtung stehen. Sie nehmen also einerseits eine quantitativ bedeutsame Stellung im Hinblick auf dieses Problem ein. Andererseits ist jedoch zu berücksichtigen, dass Fleisch und Milchprodukte Lieferanten von essenziellen und kritischen Nährstoffen sind (s. Tab. 1).

Grundlage der Betrachtungen waren die Daten des UK National Diet & Nutrition Survey (NDNS) aus den Jahren 2002 und 2003. Aufbauend auf diesen Daten wurde eine Betrachtung angestellt, inwieweit die Gesundheit der Bevölkerung tangiert wäre, wenn durch eine Reduktion des Verzehrs von Fleisch und Milchprodukten eine Minderung der Aufnahme der in der Tabelle aufgeführten kritischen Nährstoffe bewirkt würde. Als Orientierungspunkte dienten neben dem gegenwärtigen Forschungsstand die Empfehlungen zur gesundheitsfördernden Ernährung, die von der Food Standard Agency, dem Scientific Advisory Committee on Nutrition (SACN) und der FAO/WHO herausgegeben wurden.

Ergebnisse

Fleisch: Bei dieser Lebensmittelgruppe wird eine Abwägung zwischen den Risiken des kolorektalen Karzinoms bei zu hohem Verzehr von rotem Fleisch einerseits und einer Unterversorgung mit Eisen und Vitamin B₁₂ bei zu geringer Aufnahme andererseits vorgenommen. Die Autoren halten in Ãœbereinstimmung mit den Empfehlungen des SACN einen Verzehr von 70 g/Tag für angemessen. Verbrauchern, die deutlich mehr verzehren, wird empfohlen, eine Reduzierung im Sinne dieser Empfehlung anzustreben. Protein: Ausgehend von der Feststellung, dass die Festlegung einer angemessenen Proteinzufuhr aufgrund der aktuellen Datenlage Anlass zu Kontroversen gibt, kommen die Autoren zu dem Schluss, dass wahrscheinlich keine Besorgnis angebracht ist, eine Minderung des Fleischverzehrs könne zu einer generell ungenügenden Proteinversorgung führen. Es wird jedoch zu bedenken gegeben, dass es ernst zu nehmende neuere Daten gibt, die einen erhöhten Proteinbedarf von älteren Menschen im Interesse der Verhütung einer Sarkopenie nahelegen. Calcium: Es werden neuere epidemiologische Daten angeführt, die zeigen, dass Veganer eine im Vergleich zu Omnivoren und Ovo-Lakto-Vegetariern um 30 % höhere Frakturrate aufweisen. Insofern wird trotz der von den Autoren konstatierten nicht ganz sicheren Datenlage Besorgnis geäußert für den Fall, dass insbesondere der Milchkonsum übermäßig fallen sollte. Schon jetzt nehmen 30 % der englischen Teenager weniger Calcium auf, als den Empfehlungen entspricht. Zink: Es wird angeführt, dass zum gegenwärtigen Zeitpunkt keine Vorhersage möglich ist, wie sich eine Minderung des Fleischverzehrs auf den Zinkstatus der Bevölkerung auswirken würde. Immerhin sollte festgehalten werden, dass vegan lebende englische Kinder eine geringere Körpergröße aufweisen als omnivore Kontrollen und dass eine Zinksupplementation das Wachstum von Kindern fördern kann. Jod: Die Milch hat eine herausragende Stellung für die Jodversorgung in Ländern, in denen keine obligate Jodanreicherung praktiziert wird. Bei einer Reduzierung des Verzehrs von Milch und Milchprodukten ist also eine Beobachtung des Jodstatus in allen Bevölkerungsgruppen erforderlich. Riboflavin: Es wird auf den Zusammenhang zwischen Riboflavinstatus und koronarem Risiko sowie anderen Krankheiten über die Beeinflussung der Homocysteinkonzentration im Plasma verwiesen.

Tab. 1: Wichtige Nährstoffe aus Fleisch und Milchprodukten

Fleisch			Milch und Milchprodukte
	Nährstoff- index*	% der Gesamtaufnahme		Nährstoff- index*	% der Gesamtaufnahme
Häm-Fe**	5,7	85	Calcium	4,3	43
Protein	2,4	36	Jod	3,8	38
Zink	2,3	34	Vitamin B12	3,6	36
Vitamin B12	2,0	30	Riboflavin	3,3	33
			Protein	1,6	16
* Verhältnis von Anteil der Nährstoffaufnahme durch ein Lebensmittel an Nährstoffgesamtaufnahme, geteilt durch Anteil des Energiebeitrags des Lebensmittels in % an der Gesamtenergieaufnahme, d. h. ein Parameter der Nährstoffdichte ** Fe = Eisen

Ausgehend von diesen Ãœberlegungen kommen die Autoren zu folgenden zusammenfassenden Schlussfolgerungen:

• Die sich abzeichnende Verzehrsverschiebung von Lebensmitteln tierischen Ursprungs hin zu pflanzlichen Lebensmitteln macht eine kontinuierliche Beobachtung des Ernährungs- und Gesundheitszustands insbesondere von vulnerablen Gruppen erforderlich.
• Bei rückläufigem Fleisch- und Milchverzehr werden noch höhere Anforderungen als bisher an eine intensive Aufklärung der Bevölkerung hinsichtlich einer gesundheitsfördernden Ernährung und der Vermeidung von Nährstoffmangelsituationen gestellt.
• Die Verminderung des Milchverzehrs stellt aus Sicht der Autoren die größte Herausforderung im Rahmen dieses sich abzeichnenden Szenarios dar.
• Als mögliche Konsequenz solcher künftigen Änderungen des Ernährungsverhaltens wird eine steigende Nutzung von Lebensmitteln mit Nährstoffanreicherung gesehen.

Fazit

Analoge Überlegungen sollten auch für die mitteleuropäischen und hier insbesondere die deutschen Verhältnisse angestellt werden. Eine (vor dem Hintergrund der langfristigen Umsetzung von Klimazielen) veränderte Lebensmittelproduktion und damit verbunden Verschiebungen im Ernährungsverhalten müssten zu gegebener Zeit bei der Formulierung von Ernährungsempfehlungen Berücksichtigung finden.

Quelle: Millward DJ, Garnett T: Plenary Lecture 3: Food and the planet: nutritional dilemmas of greenhouse gas emission reductions through reduced intakes of meat and dairy foods. Proc Nutr Soc 2010, 69 (1) 103–118

Intestinale Mikroflora und entzündliche Darmerkrankungen

Zunahme von E. coli bei tierexperimenteller Darmentzündung eher eine Folge als die Ursache der Erkrankung

Interleukin-10-defiziente Mäuse entwickelten eine Entzündung des Caecums (Blinddarm) und Colons (Dickdarm). Nach 1 bis 24 Wochen wurden Darmnhalt und Gewebe entnommen. Die Proben wurden mikrobiologisch und histologisch analysiert und mit entsprechenden Proben von Mäusen des Wildtyps verglichen. Die Mikroflora der Tiere mit Darmentzündung enthielt signifikant höhere Zahlen von E. coli. Die Besiedlung mit E. coli bestand ausschließlich aus einem Stamm mit dem Serotyp 07:H7:K1. Dieser Stamm enthielt eine höhere Anzahl von Virulenzgenen (also krankheitsfördernden Eigenschaften). Wie auch bei Patienten mit entzündlichen Darmerkrankungen war die Mikroflora der Mäuse mit Entzündung durch eine reduzierte Diversität der Keimbesiedlung gekennzeichnet. Da jedoch keine Korrelation zwischen der Zunahme von b E. coli einerseits und dem Schweregrad der Entzündung andererseits feststellbar war, schlussfolgern die Autoren, dass die Zunahme dieses Coli-Stamms wahrscheinlich eher eine Folge als die Ursache der entzündlichen Erkrankung ist.

Hintergrund

Die Ursache und Pathogenese von entzündlichen Darmerkrankungen wie Morbus Crohn oder Colitis ulcerosa sind noch nicht vollständig geklärt. In Tiermodellen sind zwei Bedingungen für die Entwicklung einer analogen Erkrankung Voraussetzung: ein Defekt der Immunabwehr und eine Besiedlung des Darms mit Bakterien, d. h. mit ansonsten nicht-pathogenen saprophytären Keimen, die dort beim Wildtyp keinerlei krankhafte Veränderungen auslösen. Bei keimfreien Tieren entsteht trotz Immundefekts keine Darmentzündung. Der Defekt der Immunabwehr kann z. B. in der Ausschaltung eines Zytokins wie Interleukin-10 (IL-10) bestehen. Somit wird angenommen, dass ein Verlust der Toleranz gegenüber saprophytären Keimen zu einer exzessiven Immunantwort führt, die dann das Entzündungsgeschehen in Gang setzt. Sowohl bei Patienten mit chronisch entzündlichen Darmerkrankungen als auch in entsprechenden Tiermodellen wurde in der Mikroflora eine Zunahme der Zahl von E. coli, die mit den Genen erhöhter Virulenz und der Fähigkeit der Adhäsion und Invasion ausgestattet sind, beobachtet.

Fragestellung

Geht die Zunahme von E. coli auf einen bestimmten Stamm zurück? Ist diese Zunahme Ursache oder Folge und somit lediglich ein Begleitphänomen der Entzündungsreaktion?

Methodik

Von 20 Mäusen mit defizientem Interleukin-10-Gen und 20 Mäusen vom entsprechenden Wildtyp wurden jeweils in 5er-Gruppen in der 1., 8., 16. und 24. Woche Proben von Darminhalt und Gewebe entnommen. Die Darminhaltsproben wurden einer eingehenden mikrobiologischen Analyse mit Keimzählung nach Kultur, Serotypisierung und molekularbiologischer Charakterisierung der Stammzugehörigkeit unterworfen. Die Analysen wurden mithilfe der Denaturierungs-Gradienten-Gel-Elektrophorese (DGGE), Pulsfeld-Gel-Elektrophorese (PFGE) und der Sequenzierung entsprechender Genabschnitte durchgeführt. Die Darmgewebsproben wurden histopathologisch zur Erfassung des Entzündungsgrades untersucht.

Ergebnisse

Die IL-10-defizienten Mäuse zeigten im Gegensatz zu den Tieren des Wildtyps die Symptome einer Entzündung von Caecum und Colon. Der Darminhalt wies bei den IL-10-defizienten Tieren eine zunehmende Einschränkung der Diversität der Mikroflora und eine im Vergleich zum Wildtyp signifikant höhere Zahl von E. coli auf. Bei allen Tieren fand sich lediglich ein einziger E. coli-Stamm: der Stamm 07:H7:K1 der phylogenetischen Gruppe B?2. In Besiedlungsversuchen bei gnotobiotischen (keimfrei gezüchteten) Tieren überwuchs dieser Stamm andere Coli-Stämme und enthielt eine hohe Zahl von virulenzassoziierten und krankheitsauslösenden Genen. Da nicht immer eine klare Korrelation zwischen der Zunahme von E. coli-Zahlen und dem Krankheitsverlauf erkennbar war, schlussfolgern die Autoren, dass die Zunahme dieses Keimes in der Mikroflora eher eine Begleiterscheinung als die Ursache der Entzündung ist.

Fazit

Die Beobachtungen legen nahe, dass der isolierte E. coli-Stamm durch die große Zahl an virulenzassoziierten und krankheitsauslösenden Genen Wachstumsvorteile in einer entzündlichen Umgebung des Dickdarms sowie generell in der Mikroflora besitzt.

Quelle: Wohlgemuth S, Haller D, Blaut M, Loh G: Reduced microbial diversity and high numbers of one single Escherichia coli strain in the intestine of colitic mice. Environ Microbiol 2009, 11 (6) 1562–1571 Prof. Dr. med. Christian Barth, München arth@dife.de b