Lebensmittelwissenschaftler will Datenmodell für personalisierte Ernährungsempfehlungen erstellen

"Unsere Hypothese ist, dass wir in der Lage sein könnten, eine Reihe von Entzündungskrankheiten zu lindern. Wenn wir feststellen können, welche Menschen in Bezug auf ihren Körper und ihren Gesundheitszustand ungünstige Ernährungsgewohnheiten haben, können wir theoretisch die Ernährungsempfehlungen so ändern, dass die Person einen gesünderen Körper hat, wenn sie die Empfehlungen befolgt. Das ist das Ziel und der Rahmen für unsere Forschung", erklärt Morten Arendt Rasmussen, außerordentlicher Professor am Fachbereich Lebensmittelwissenschaften der Universität Kopenhagen (UCPH FOOD).

Die Forschung wird an jungen Menschen durchgeführt

An dem Forschungsprojekt nehmen mehr als 300 junge Menschen teil, die zur Mutter-Kind-Kohorte COPSAC2000 gehören. Ihnen ist gemeinsam, dass sie seit ihrer Kindheit gründlich untersucht wurden, was bedeutet, dass die Forscher viel über sie wissen - Wissen, das in die Berechnungen des Modells einfließt.

"Die Gruppe ähnelt allen anderen in Bezug auf die Ernährung, und das einzige, was sie unterscheidet, ist, dass ihre Mütter an Asthma leiden. In der Kohorte gibt es einige, die übergewichtig sind und einige, die Ekzeme und Asthma haben, die ihre Lebensqualität beeinträchtigen. Wenn wir ihren Stoffwechsel untersuchen und feststellen können, ob es irgendwelche Bestandteile der Ernährung gibt, die ihre Krankheit verschlimmern oder die ihnen fehlen und die ihnen helfen würden, ihre Gesundheit zu verbessern, dann wäre das ein großer Gewinn - sowohl für sie als auch für die Gesellschaft, sagt Morten Arendt Rasmussen.

Wenn die Methode erfolgreich ist, könnte sie sofort im Gesundheitssystem eingesetzt werden.

"Optimal wäre es, wenn wir nur Alter, Größe, Gewicht und Geschlecht kennen, um ein persönliches Ernährungsprofil zu erstellen. Aber das ist wahrscheinlich eine zu optimistische Annahme, und um eine wirksame Point-of-Care-Methode zu entwickeln, werden wir wahrscheinlich auch genetische Informationen benötigen, die aus einer Haarprobe (DNA) und einer Stuhlprobe (Darmmikrobiom) gewonnen werden können, und dann wird es teurer werden. Aber wir befinden uns in einer Zeit, in der man diese beiden Arten von Informationen für ein paar hundert Dollar bekommen kann. Wenn man also davon ausgeht, dass man es mit Personen zu tun hat, die hoch motiviert sind, ihre Ernährung zum Wohle ihrer Gesundheit umzustellen, dann sind die Zahlen nicht astronomisch", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Die sinkenden Kosten für diese Art von Forschung sind ein Hauptgrund für das Projekt, das noch vor einigen Jahren nicht realistisch gewesen wäre. Ein weiterer Grund ist, wie bereits erwähnt, die Frage, ob man Entzündungskrankheiten durch die Ernährung verhindern kann.

"Es wäre fantastisch, wenn wir dazu beitragen könnten, ein völlig anderes Paradigma für die Behandlung zu schaffen als das, was derzeit in der Klinik geschieht, wo man nur die Symptome einer Reihe von Krankheiten behandelt. Das gilt zum Beispiel für Asthma, Allergien und Ekzeme", sagt Morten Arendt Rasmussen und fährt fort:

"Vielleicht können wir mit dieser Untersuchung herausfinden, ob das junge Erwachsenenalter ein idealer Zeitpunkt für eine Umstellung der Ernährungsgewohnheiten ist, da die Teilnehmer die Pubertät hinter sich haben, aber gerade erst in das Erwachsenenalter eintreten. Was passiert, wenn man in diesem Alter seine Ernährung optimiert - das wollen wir herausfinden, um ein durch Krankheiten beeinträchtigtes Leben zu erleichtern, hinauszuschieben oder ganz zu vermeiden", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Der Körper hat zwei genetische Systeme, die die Verdauung beeinflussen

Das Gesundheitswesen ist bereits mit der personalisierten Medizin vertraut, aber die Berechnung einer personalisierten Diät ist komplexer - unter anderem, weil man es mit zwei Arten von Genen zu tun hat statt mit einem.

"Bei der medizinischen Behandlung ist eine Personalisierung in der Regel an die Genetik des Einzelnen gebunden. Man kennt die Mechanismen, wie ein bestimmtes Medikament im Zusammenhang mit den Genen des Patienten und mit einer bestimmten Krankheit wirkt. So kann man das richtige Medikament und die richtige Dosis wählen. Bei der Ernährung wird es jedoch komplizierter, weil hier mehrere Faktoren eine Rolle spielen", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Dazu gehört neben der Zellgenetik auch die Genetik unseres Darmmikrobioms, die so genannte Metagenetik, d. h. unsere persönliche Zusammensetzung der Bakterien in unserem Darm und alle Enzyme, die sie zur Verdauung beitragen.

"In beiden genetischen Systemen werden Enzyme produziert, die an der Verdauung der Nahrung beteiligt sind, was wichtig ist, wenn man wissen will, welchen Einfluss die Ernährung auf unsere Gesundheit hat", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Wir müssen einen Standard schaffen

Wenn man etwas maßschneidern will, ist es wichtig, einen Standard dafür zu haben, was gut oder schlecht ist - damit man weiß, was man optimieren muss. Die Forscher verwenden zwei verschiedene Methoden, um einen Standard dafür zu finden, wie der Körper Nahrung in Abhängigkeit von einigen persönlichen Parametern verdaut.

Methode 1 - ein harter Tritt in die Verdauung, der durch Metabolomics überwacht wird:

Methode 1 findet im Labor statt, wo die Forscher die Teilnehmer einer Essensprovokation aussetzen - einer so genannten "meal challenge".

"Sie erhalten einen Cocktail aus Dingen, die nicht besonders gesund sind, sondern einen hohen Fett- und Zuckergehalt haben und die Hälfte der Kalorienmenge enthalten, die man normalerweise an einem ganzen Tag zu sich nimmt. Die Teilnehmer nehmen den Cocktail über einen Zeitraum von 3 bis 4 Minuten zu sich, und so bringen wir die Verdauung ganz schön in Schwung, um zu sehen, wie der Körper darauf reagiert", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Die Teilnehmer müssen sitzend bleiben und können daher keine körperliche Aktivität als Hilfe für den Stoffwechsel nutzen.

"Wir nehmen dann regelmäßig Blut- und Urinproben, um zu sehen, wie der Körper reagiert und wie er eine Rückkehr zum normalen Niveau organisiert", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Die Forscher messen die verschiedenen biologischen Bestandteile der Blut- und Urinproben, die im Zusammenhang mit der Verdauung verstoffwechselt werden (Metaboliten), darunter Fettgehalt, Cholesterin, Glukose, Aminosäuren usw., um die Entwicklung der Verdauungsphase - auch als postprandiale Phase bezeichnet - zu verfolgen.

Methode 2 - leben Sie Ihr Leben, aber sagen Sie uns, wie Ihre Ernährung aussieht, und lassen Sie uns die Folgen anhand des Blutzuckerspiegels messen:

"Methode 1 ist eine standardisierte Studie, bei der alle das Gleiche essen und bei der anschließend das Gleiche gemessen wird. Methode 2 hingegen ist eine Beobachtungsstudie, bei der die Teilnehmer selbst entscheiden, was sie essen, während wir dies mit einem Sensor und den Handyfotos der Teilnehmer überwachen", erklärt Morten Arendt Rasmussen.

Der erwähnte Sensor misst den Glukosegehalt im Blut und wurde für Diabetiker entwickelt, die damit kontrollieren können, wann sie Insulin nehmen müssen.

"Wir verwenden ihn, um zu messen, wie der Körper auf die Nahrungsaufnahme reagiert. Glukose ist der Hauptbrennstoff für die Zellen des Körpers, weshalb der Körper auch darauf ausgelegt ist, den Blutzucker genau zu regulieren. Die Überwachung der Schwankungen des Blutzuckerspiegels ist daher ein guter Indikator für die Verdauungsfähigkeit des Einzelnen", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Die Teilnehmer fotografieren alles, was sie essen und trinken, mit ihren Mobiltelefonen. Die Forscher gehen davon aus, dass sie am Ende 15-16.000 Fotos von Lebensmitteln von den Teilnehmern haben werden.

Mit Hilfe der beiden unterschiedlichen Methoden werden die Forscher große Datensätze erhalten, die ihnen Aufschluss darüber geben, wie der Stoffwechsel der Jugendlichen funktioniert und was sie gut bzw. weniger gut essen und trinken können. Die Datensätze werden dann mit Hintergrundinformationen über Genetik, Metagenetik, Lebensstil, Krankheiten usw. verglichen. Dies geschieht, um die Gründe für die Unterschiede in der Verdauung der Teilnehmer zu verstehen und um zu berechnen, ob diese Unterschiede mit dem Vorhandensein bestimmter Krankheiten bei den Teilnehmern in Verbindung gebracht werden können.

Die Forscher werden dann ein Modell entwickeln, mit dessen Hilfe individuelle Ernährungsempfehlungen erstellt werden können, die auf der Kenntnis der Genetik des Einzelnen durch einen DNA-Test und der Metagenetik aus einer Stuhlprobe sowie auf Geschlecht, Alter, Größe und Gewicht basieren.

System zur Empfehlung von Diäten - "Netflix für Lebensmittel"

Die Ergebnisse der Studien an der COPSAC2000-Kohorte werden in ein Experiment einfließen, in dem die Forscher untersuchen werden, ob eine maßgeschneiderte Ernährung dazu beitragen kann, die Gesundheit junger Menschen mit Asthma, Allergien und Ekzemen zu verbessern. Es wird eine Lotteriestudie geben, bei der ein Teil der Teilnehmer den maßgeschneiderten Diätplan erhält, während es auch eine Kontrollgruppe geben wird, in der die Teilnehmer weiterhin so essen, wie sie es normalerweise tun.

Wenn wir glauben, dass wir durch die Ernährung mehr für die Gesundheit tun können, dann muss der Einzelne sein eigenes Ernährungsprofil haben, meint Morten Arendt Rasmussen.

"Es wird dem gesunden Ernährungsprofil, das wir bereits kennen, nahe kommen, aber es wird für den Einzelnen einige Modifikationen aufweisen. Die Frage ist dann, wie groß der Einfluss der Ernährung auf die Entzündungskrankheiten wirklich ist - diese Forschung wird uns eine Vorstellung davon geben", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Wenn sich die personalisierten Ernährungsempfehlungen als wirksam erweisen, würden die Forscher gerne ein Netflix-ähnliches Ernährungssystem schaffen.

"Netflix basiert auf einem Empfehlungssystem. Sie bewerten, ob der Film, den Sie gerade sehen, gut oder schlecht ist, und nach einiger Zeit empfiehlt Ihnen das System - das nun Ihre Vorlieben kennt - neue Filme. Sie können sich vorstellen, dass die Filme die Lebensmittel sind, und dass die 1-5 Sterne Ihren persönlichen Blutzuckerspiegel unmittelbar nach dem Verzehr der empfohlenen Lebensmittel messen. So können Sie lernen, welche Lebensmittel gut und welche schlecht für Sie sind", sagt Morten Arendt Rasmussen.

Die "Netflix"-Diät ist jedoch nicht Gegenstand dieses Projekts, aber sie ist ein langfristiges Ziel.