Die Nutrigenetik ist definiert als die Wissenschaft, die die Auswirkungen unserer Gene auf die Reaktion auf verschiedene Nahrungsbestandteile untersucht. Eine nutrigenetische Studie ermöglicht es uns also, unsere Ernährung an unsere Bedürfnisse anzupassen.
Die grundlegenden Hypothesen, auf denen die Wissenschaft der Nutrigenetik beruht, sind die folgenden:
❖ Die gesundheitlichen Auswirkungen von Nährstoffen hängen von vererbten genetischen Varianten ab, die die Aufnahme und den Stoffwechsel von Nährstoffen und damit die Aktivität biochemischer Reaktionen verändern.
Bessere Gesundheitsergebnisse können erzielt werden, wenn die Ernährungsbedürfnisse für jeden Einzelnen unter Berücksichtigung seiner genetischen Merkmale, sowohl der ererbten als auch der erworbenen, in den verschiedenen Lebensphasen, der Ernährungspräferenzen und des Gesundheitszustands personalisiert werden.1
Diese Wissenschaft ist nicht zu verwechseln mit der Nutrigenomik, die den direkten Einfluss von Nährstoffen auf die Genexpression und die Gesundheit untersucht. In unserem Blog können Sie mehr über den Unterschied zwischen Nutrigenetik und Nutrigenomik erfahren.
Ernährungsprobleme und die damit verbundenen Pathologien auf globaler Ebene
Intensive Tierhaltung, Pflanzenmanipulation und Lebensmittelverarbeitung haben das qualitative und quantitative Gleichgewicht der Nährstoffe in den von der westlichen Gesellschaft konsumierten Lebensmitteln verändert. Diese Veränderung, an die die menschliche Physiologie und Biochemie noch nicht angepasst ist, wird für die chronischen Krankheiten verantwortlich gemacht, die in den westlichen Industrieländern grassieren.2
Andererseits werden in den meisten Entwicklungsländern landwirtschaftliche Produktions- und Lebensmittelverarbeitungspraktiken sowie westliche Ernährungsgewohnheiten und Lebensstile gefördert, ohne die gesundheitlichen Auswirkungen zu berücksichtigen. Infolgedessen nimmt die Häufigkeit von Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes, Bluthochdruck, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Zahnkaries zu.3
In den letzten Jahrzehnten hat eine Ernährungsumstellung zu einer weltweiten Verlagerung weg vom Verzehr minimal verarbeiteter Lebensmittel und hin zu extrem verarbeiteten Alternativen, weg von selbst zubereiteten Speisen und hin zu Fertiggerichten und Snacks geführt. Im gleichen Zeitraum hat die weltweite Prävalenz von Fettleibigkeit bei Kindern und Erwachsenen rapide zugenommen.4
Die Bedeutung von Nutrigenetik-Tests
In einer Welt, in der die Prävalenz von Fettleibigkeit und damit verbundenen Stoffwechselstörungen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen stark zunimmt, stellt die personalisierte Ernährung einen vielversprechenden Ansatz sowohl für die Prävention als auch für die Behandlung dieser Krankheiten dar. Um die Ernährungsbedürfnisse jedes Einzelnen zu ermitteln, ist es jedoch empfehlenswert, zuvor eine nutrigenetische Studie durchzuführen.
Aus nährstoffgenetischer Sicht sind bei der Entwicklung personalisierter und unvoreingenommener Ernährungslösungen für Einzelpersonen oder Bevölkerungsuntergruppen viele Faktoren zu berücksichtigen. Außerdem ist eine gemeinsame Anstrengung von Ernährungswissenschaftlern, Wissenschaftlern, Klinikern und Gesundheitsexperten erforderlich, um einen umfassenden Rahmen zu schaffen, der die Anwendung dieser neuen Erkenntnisse auf Bevölkerungsebene ermöglicht.5
Nutrigenetik und ihre Rolle bei Fettleibigkeit.
Das zunehmende Streben nach Individualisierung und Optimierung von Konsumgütern sowie die Bereitschaft, einen höheren Preis zu zahlen, deuten darauf hin, dass der Markt bereit sein könnte, personalisierte Ernährung zur Vorbeugung, Bewältigung oder Behandlung bestimmter Krankheiten zu akzeptieren.
Fettleibigkeit ist eine von vielen Krankheiten mit großem Potenzial für eine verbesserte Vorbeugung durch nutrigenetische Tests. Es wird geschätzt, dass 40-70 % der in der Bevölkerung beobachteten Unterschiede in der Anfälligkeit für Fettleibigkeit auf interindividuelle genetische Unterschiede zurückzuführen sind.
Arkadianos et al.6 entwickelten eine personalisierte kalorienkontrollierte Diät, bei der 24 Varianten in 19 am Stoffwechsel beteiligten Genen für ein Gewichtsreduktionsprogramm genutzt wurden. Die Autoren6 verglichen den Gewichtsverlust und die Gewichtserhaltung bei 50 Personen, die auf den Genotyp zugeschnittene Ernährungs- und Bewegungsempfehlungen erhielten, um die Nährstoffaufnahme während der Gewichtsabnahme zu optimieren, mit 43 Kontrollpersonen, die nur allgemeine Ernährungs- und Bewegungsempfehlungen erhielten. Die Ergebnisse der Studie zeigten, dass die Personen, die eine personalisierte Ernährungsberatung erhielten, nicht nur während der Gewichtsabnahme besser abschnitten, sondern auch bei der Stabilisierung des Gewichtsverlusts im folgenden Jahr.
Das FTO-Gen ist ein Beispiel für ein Gen, bei dem bestimmte Polymorphismen mit einer erhöhten Veranlagung zur Entwicklung von Fettleibigkeit in Verbindung gebracht wurden. Dieser Zusammenhang zwischen FTO und Fettleibigkeit wurde in Populationen unterschiedlicher Abstammung und über den gesamten Lebensverlauf hinweg beobachtet, wobei der größte Effekt im jungen Erwachsenenalter zu beobachten war.7
Nutrigenetik in der Krebskontrolle und -behandlung.
Viele Faktoren, die mit dem Lebensstil zusammenhängen, beeinflussen die Entstehung von Krebs durch oxidativen Stress, der durch reaktive Sauerstoff- und Stickstoffspezies (RONS) verursacht wird, die potenziell mutagene DNA-Schäden hervorrufen.8 Oxidativer Stress in den Zellen ist ein Prozess, der in unseren Zellen aufgrund eines Überschusses an freien Radikalen und eines Mangels an Antioxidantien, die ihnen entgegenwirken, auftritt. Die Zunahme dieser freien Sauerstoff- und Stickstoffradikale in unserem Körper führt dazu, dass unsere Zellen oxidiert werden, was ihre Funktionen beeinträchtigt und sie schädigt.
Ein Beispiel für eine alltägliche Gewohnheit mit einer starken pro-oxidativen Wirkung ist das Rauchen. Inhalierter Tabakrauch gilt als starkes exogenes Prooxidans, da sowohl in der Teer- als auch in der Gasphase hohe Konzentrationen von RONS vorhanden sind. Die direkte Zunahme der oxidativen Belastung durch inhalierten Tabakrauch kann durch sekundären oxidativen Stress aufgrund von Entzündungen noch verstärkt werden. Es gibt jedoch Nährstoffe mit hoher antioxidativer Wirkung, die nachweislich eine wichtige Rolle bei der Krebsprävention spielen. Dazu gehören Vitamin C, Vitamin E und Vitamin B2.8
In diesem Zusammenhang werden nährstoffgenetische Tests zu einem hilfreichen Instrument der Krebsprävention. Ein Beispiel hierfür sind Menschen, die eine bestimmte Variante im SLC23A1-Gen besitzen. Eine von Timpson et al.9 durchgeführte Studie zeigte, dass Menschen mit dieser Variante niedrigere zirkulierende Vitamin-C-Spiegel aufwiesen. Diese Population hatte nicht nur niedrigere zirkulierende Vitamin-C-Spiegel, sondern auch niedrigere Vitamin-C-Spiegel im Blut, ein höheres Risiko für die Entwicklung von Krebs und anderen chronischen komplexen Krankheiten wie Arteriosklerose oder Typ-2-Diabetes.
Nutrigenetik in der Prävention und Kontrolle von Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Im Laufe des letzten Jahrhunderts hat die Forschung festgestellt, dass der Lebensstil, einschließlich der Ernährung, das Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVD) stark beeinflusst. Aus diesem Grund standen Ernährungsempfehlungen im Mittelpunkt von Gesundheitskampagnen zur Verringerung des CVD-Risikos. Trotz dieser Bemühungen tritt die erwartete Senkung der Sterblichkeitsrate bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen nicht durchgängig ein, und dieser Misserfolg wird zumindest teilweise auf die individuelle Variabilität bei der Reaktion auf Ernährungsempfehlungen und unterschiedliche genetische Voraussetzungen oder möglicherweise auf bidirektionale Wechselwirkungen zwischen den beiden Faktoren zurückgeführt.10
Ein veränderter Lipidstoffwechsel und Entzündungen, die beide stark mit den Ernährungsgewohnheiten zusammenhängen, sind Schlüsselfaktoren für die Entstehung von Atherosklerose. Tatsächlich sind viele der identifizierten genetischen Varianten, die mit CVD in Verbindung gebracht werden, direkt oder indirekt an der Regulierung dieser beiden zentralen Signalwege beteiligt.
Besonders wichtig, sowohl für die Regulierung des Lipidprofils als auch für die Verringerung von Entzündungen, ist die Aufnahme von mehrfach ungesättigten Fettsäuren (PUFA) wie Omega-6 und Omega-3. Die Aufnahme dieser PUFA wurde mit einem verringerten Risiko für CVD in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wurde vielfach nachgewiesen, dass Omega-3-Fettsäuren kardioprotektive Wirkungen haben, indem sie den Triglyceridspiegel senken.10
Ein wichtiges Beispiel für eine genetische Variante, die mit einer verminderten Fettsäureverarbeitung und damit einer erhöhten Prädisposition für die Entwicklung von CVD in Verbindung gebracht wird, ist das FADS-Gen. Zahlreiche groß angelegte Studien haben gezeigt, dass bestimmte Polymorphismen im FADS-Gen bei den Trägern zu niedrigeren Omega-6- und Omega-3-Werten führen. 11
Die Zukunft der Nutrigenetik und ihre Auswirkungen auf Ernährungsempfehlungen und die Ernährungspraxis
Die Rolle, die diese Wissenschaft bei der Untersuchung der Auswirkungen der Ernährung auf die Gesundheit spielt, wird immer deutlicher, ebenso wie die Bedeutung der Durchführung von Nutrigenetik-Studien. Es ist nicht nur naiv, sondern wahrscheinlich auch gefährlich, davon auszugehen, dass alle Menschen in gleicher Weise auf die Lebensmittel reagieren, die sie zu sich nehmen.
Die Entwicklung eines personalisierten Ernährungskonzepts für die Prävention und Behandlung von Krankheiten erfordert ein viel umfassenderes Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Nährstoffen und Genen und ihrer Auswirkungen auf den Phänotyp, um zielgerichtete Ernährungsinterventionsstrategien zu ermitteln, zu bewerten und Prioritäten festzulegen.
Die Herausforderungen, die mit der Entschlüsselung des Zusammenhangs zwischen Nutrigenetik und Krankheit verbunden sind, werden zwar nicht einfach sein, aber die Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit sind enorm.1
24Genetics und ihr nutrigenetisches Gestüt
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Literaturverzeichnis
1. Fenech, M. et al. Nutrigenetics and Nutrigenomics: Viewpoints on the Current Status and Applications in Nutrition Research and Practice. Lifestyle Genomics 4, 69–89 (2011).
2. de Araújo, T. P. et al. Ultra-Processed Food Availability and Noncommunicable Diseases: A Systematic Review. Int. J. Environ. Res. Public. Health 18, 7382 (2021).
3. Popkin, B. M., Adair, L. S. & Ng, S. W. Global nutrition transition and the pandemic of obesity in developing countries. Nutr. Rev. 70, 3–21 (2012).
4. Dicken, S. J. & Batterham, R. L. The Role of Diet Quality in Mediating the Association between Ultra-Processed Food Intake, Obesity and Health-Related Outcomes: A Review of Prospective Cohort Studies. Nutrients 14, 23 (2021).
5. de Toro-Martín, J., Arsenault, B., Després, J.-P. & Vohl, M.-C. Precision Nutrition: A Review of Personalized Nutritional Approaches for the Prevention and Management of Metabolic Syndrome. Nutrients 9, 913 (2017).
6. Arkadianos, I. et al. Improved weight management using genetic information to personalize a calorie controlled diet. Nutr. J. 6, 29 (2007).
7. Loos, R. J. F. & Yeo, G. S. H. The bigger picture of FTO—the first GWAS-identified obesity gene. Nat. Rev. Endocrinol. 10, 51–61 (2014).
8. Goodman, M., Bostick, R. M., Kucuk, O. & Jones, D. P. Clinical trials of antioxidants as cancer prevention agents: Past, present, and future. Free Radic. Biol. Med. 51, 1068–1084 (2011).
9. Timpson, N. J. et al. Genetic variation at the SLC23A1 locus is associated with circulating concentrations of l-ascorbic acid (vitamin C): evidence from 5 independent studies with >15,000 participants. Am. J. Clin. Nutr. 92, 375–382 (2010).
10. Barrea, L. et al. Nutrigenetics—personalized nutrition in obesity and cardiovascular diseases. Int. J. Obes. Suppl. 10, 1–13 (2020).
11. Guan, W. et al. Genome-Wide Association Study of Plasma N6 Polyunsaturated Fatty Acids Within the Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology Consortium. Circ. Cardiovasc. Genet. 7, 321–331 (2014).
