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Institut für Sicherheit und Qualität bei Obst und Gemüse

FOODBALL

Auf der Suche nach validen Biomarkern für den Verzehr von Lebensmitteln

Zur Untersuchung des Zusammenhanges von Ernährung und Gesundheit in epidemiologischen Studien ist es notwendig, den Lebensmittelverzehr möglichst genau zu erfassen. Klassische Methoden der Ernährungserhebung basieren überwiegend auf Befragungen der Studienteilnehmer und weisen die damit verbundenen Ungenauigkeiten wie fehlerhaftes Schätzen von Portionsgrößen, unvollständige Angaben zu Lebensmitteln auf. 

Ziel der „Food Biomarker Alliance“ (FOODBALL) ist es, sog. Expositions(bio)marker, d.h. Lebensmittelinhaltsstoffe oder deren Stoffwechselprodukte in Blut und Urin zu identifizieren, die für den Verzehr eines bestimmten Lebensmittels charakteristisch sind. Diese Biomarker sollen zukünftig genutzt werden, um die Daten der klassischen Methoden der Ernährungserhebung z.B. in Kohortenstudien oder Querschnittstudien zu ergänzen und damit den Lebensmittelverzehr genauer abbilden zu können.

Bis heute sind nur wenige Biomarker für den Verzehr von Lebensmitteln bekannt und ausreichend validiert. Diese Wissenslücke will FOODBALL, ein Projekt im Rahmen der Joint Programming Initiative „A healthy diet for a healthy life“ (JPI HDHL) schließen. Dazu wird zunächst die Literatur zu bereits beschriebenen Expositions(bio)markern systematisch gesichtet. Diese Information wird zusammen mit im Projekt neu identifizierten Markern in einer öffentlich zugänglichen Datenbank zusammengestellt. Ziel ist es, ein neues Bewertungssystem für die Validierung und Klassifizierung von Expositions(bio)markern zu entwickeln.

Einen Schwerpunkt der experimentellen Arbeiten zur Identifizierung neuer Biomarker für den Verzehr von Lebensmitteln stellt die Durchführung von Kurzzeit-Interventionsstudien dar. Hier nehmen gesunde Männer und Frauen in streng kontrollierten Studien einmalig ein bestimmtes Lebensmittel (z.B. eine Portion Milch, Hühnerfleisch oder Tomaten) auf. In den folgenden 48 Stunden werden Blut- und Urinproben der Probanden gesammelt, die mittels ungerichteter Metabolomics -Methoden, insbesondere sogenannter „Metabolite-Profiling“-Methoden, untersucht werden. Dieser neue Ansatz ermöglicht es, mit einer einzigen Analyse mehrere hundert Metaboliten simultan zu erfassen. Durch Vergleich der Metabolitenprofile in Blut und Urin der Probanden vor und nach Verzehr des  ausgewählten Lebensmittels werden die Metaboliten identifiziert, die für die Aufnahme charakteristisch sein könnten. Anhand der Proben oder Daten aus bereits durchgeführten (Kohorten )Studien werden die neuen potentiellen Expositions(bio)marker anschließend validiert und klassifiziert. Am Max Rubner-Institut werden Äpfel und zuckerhaltige Limonaden als Lebensmittel eingesetzt. Die Proben werden mittels GCxGC-MS- und NMR-Metabolite-Profiling-Methoden am MRI sowie mittels LC-MS/TOF bei italienischen Kollegen untersucht. Potentielle Expositionsmarker sollen abschließend mithilfe der Daten der KarMeN-Studie , einer Querschnittsstudie mit 301 Probanden, validiert werden.

Online-Ressourcen sind ein wichtiges Hilfsmittel, um Metaboliten zweifelsfrei zu identifizieren, was noch immer eine große Herausforderung darstellt. Im Rahmen des FOODBALL-Projekts wird daher auch eine umfassende Datenbank für Lebensmittelinhaltsstoffe und deren Stoffwechselprodukte mit dem Namen Food Metabolome Database  (FoodDB) entwickelt. Weiterhin entsteht aktuell die Online-Börse Food Compound Exchange  (FoodComEx), die den Austausch analytischer Standards von schwer erhältlichen Verbindungen zwischen Forschungseinrichtungen erleichtern soll.

Das FOODBALL Konsortium besteht aus 22 Kooperationspartnern aus zehn europäischen Ländern sowie aus Kanada. Als deutsche Partner sind das Max Rubner-Institut sowie die TU München und das Helmholtz-Zentrum München beteiligt. Die Stärke des Konsortiums liegt darin, dass Interventionsstudien mit verschiedenen Testlebensmitteln nach einem abgestimmten Studiendesign in sieben Studienzentren (MRI-Karlsruhe, München, Bern, Kopenhagen, Dublin, Barcelona und Clermont-Ferrand) durchgeführt werden. Auch besteht Zugang zu Probenmaterialien und Daten aus großen Kohortenstudien. Zudem ist durch die verschiedenen Partner ein nahezu unbegrenzter Zugang zu modernen Metabolomics-Plattformen gegeben, die die Messung von tausenden Metaboliten und damit potentiellen Markern ermöglichen. Damit sind in FOODBALL einzigartige Voraussetzungen gegeben, neue valide Biomarker für den Verzehr von Lebensmitteln zu identifizieren. Das Projekt wird damit hoffentlich einen Beitrag leisten können, den Lebensmittelverzehr von unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen in den verschiedenen Ländern Europas zukünftig genauer abzubilden.