09.12.2022 - Leibniz-Institut für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (LSB)

Neue Biomarker für Kaffeekonsum

Auf der Suche nach neuen Biomarkern für Ernährungs- und Gesundheitsstudien hat ein Forscherteam des Leibniz-Instituts für Lebensmittel-Systembiologie an der Technischen Universität München (LSB) drei Metaboliten identifiziert und strukturell charakterisiert, die als spezifische Marker für den individuellen Kaffeekonsum in Frage kommen. Es handelt sich dabei um Abbauprodukte einer Stoffgruppe, die beim Kaffeerösten in großen Mengen entstehen, aber sonst in anderen Lebensmitteln kaum vorkommen. Dies und die Tatsache, dass die potenziellen Biomarker in sehr geringen Mengen im Urin nachgewiesen werden können, machen sie für künftige Humanstudien interessant.

Kaffee ist laut Statista das mit Abstand beliebteste Heißgetränk in Deutschland. Im Durchschnitt werden rund 168 Liter pro Person und Jahr konsumiert. Er ist nicht nur ein Muntermacher, sondern hat auch positive gesundheitliche Eigenschaften. So weisen zahlreiche Beobachtungsstudien darauf hin, dass mäßiger Kaffeekonsum mit einem geringeren Risiko für Typ-2-Diabetes oder Lebererkrankungen verbunden ist.

Biomarker statt Selbstauskunft

Was die Menge des getrunkenen Kaffees angeht, sind solche Beobachtungsstudien jedoch auf die Selbstauskunft der Teilnehmer angewiesen, die schwer zu überprüfen ist. "Wünschenswert wären daher ergänzende Studien, in denen der Kaffeekonsum anhand von Biomarkern objektiv überprüft werden könnte, um den Gesundheitswert von Kaffee noch zuverlässiger zu bestimmen", sagt Roman Lang, Leiter der Forschungsgruppe Biosystemchemie & Humanstoffwechsel am LSB.

Obwohl frühere Studien bereits auf Biomarker-Kandidaten hingewiesen hatten, war die Forschung hierzu jahrelang ins Stocken geraten. Bei den bisher nachgewiesenen Substanzen handelte es sich um Stoffwechselzwischenprodukte oder Abbauprodukte (Metaboliten) verschiedener Kaffeeverbindungen, deren Urinkonzentrationen stark mit der Höhe des Kaffeekonsums korrelierten. Damals war es den Forschern jedoch nicht gelungen, die molekulare Struktur der Metaboliten eindeutig zu identifizieren.

Einsatz analytischer Hochleistungstechnologien

Im Rahmen einer Pilotstudie untersuchte das Team um Roman Lang daher die Urinproben von sechs Personen, nachdem diese drei Stunden zuvor 400 ml Kaffee konsumiert hatten. Mit Hilfe analytischer Hochleistungstechnologien und selbst hergestellter Referenzsubstanzen gelang es dem Team, drei Biomarker-Kandidaten im Urin zu identifizieren und deren chemische Struktur erstmals eindeutig zu bestimmen. Dabei handelt es sich um ein Glucuronsäurekonjugat von Atractyligenin, dessen Glykoside in relativ hohen Konzentrationen in Kaffeegetränken vorkommen, und zwei Glucuronsäurederivate eines Atractyligenin-Oxidationsprodukts.

"Unsere Ergebnisse bringen die Biomarkerforschung voran", sagt Roman Lang. Dosis-Wirkungs-Studien, Pharmakokinetik und Humanstudien mit viel größeren Probandenzahlen müssen nun folgen, um die Biomarker-Eignung der identifizierten Verbindungen zu testen, fügt er hinzu. Veronika Somoza, Direktorin des Freisinger Leibniz-Instituts, fügt hinzu: "Lebensmittelspezifische Biomarker sind wichtige Instrumente zur Erforschung der gesundheitlichen Auswirkungen von Lebensmitteln. Deshalb konzentriert sich ein Teil unserer wissenschaftlichen Arbeit am LSB auch darauf, Biomarker für den Lebensmittelkonsum zu finden."

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