Lebensmittelverzehrsmarker für die Gesundheitsforschung
Die Menge eines verzehrten Lebensmittels wird in Studien typischerweise mit Fragebögen, Interviews oder Ernährungstagebüchern erfasst. Doch diese Erhebungsmethoden können subjektiven Fehlern unterliegen, etwa wenn Teilnehmerinnen und Teilnehmer verzehrte Mengen falsch einschätzen. Hier kommen sogenannte Lebensmittelverzehrsmarker (BFI: biomarkers of food intake) ins Spiel. Diese Stoffe, etwa im Urin, weisen auf den Verzehr bestimmter Lebensmittel hin und sollen künftig eine objektivere Ernährungserhebung ermöglichen. Um die Forschung in diesem Bereich voranzubringen, wurden im europäischen Gemeinschafsprojekt FoodPhyt unter Beteiligung des MRI bestimmte Biomarker-Kandidaten auf ihre Validität und Anwendbarkeit getestet. Dabei standen Verzehrsmarker für pflanzliche Lebensmittel im Fokus.
Verzehrsmarker für pflanzliche Lebensmittel
Bei Biomarkern für pflanzliche Lebensmittel handelt es sich in der Regel um sekundäre Pflanzenstoffe oder deren Stoffwechselprodukte, die nach dem Verzehr über den Urin ausgeschieden werden. Ideale Biomarker sind für das betrachtete Lebensmittel spezifisch, das heißt sie sollten in keinem anderen Lebensmittel vorkommen. Nur so lässt sich über die ausgeschiedene Menge des Biomarkers direkt auf die verzehrte Menge des Lebensmittels schließen.
Das Projekt FoodPhyt
FoodPhyt (Food phytochemicals matter for cardiometabolic health) war ein Kooperationsprojekt im Rahmen der europäischen Joint Programming Initiative „A healthy diet for a healthy life“ (JPI HDHL). Ziel war die systematische Validierung von Lebensmittelverzehrsmarkern für ausgewählte pflanzliche Lebensmittel. Eine quantitative Multimarker-Analyse für biologische Proben sollte zudem eine Gesamtbewertung des Verzehrs pflanzlicher Lebensmittel ermöglichen (metabolite profiling). Das MRI war in diesem Projekt federführend bei der Biomarker-Validierung und der Erarbeitung einer Methode für die Multimarker-Analyse. Eine weitere Aufgabe des Instituts war es, die entwickelten Verfahren hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in Humanstudien zu prüfen.
Durch das Kooperationsprojekt FoodPhyt sollten außerdem Bewusstsein und Verständnis für das bislang vernachlässigte Potenzial sekundärer Pflanzenstoffe in Lebensmitteln gefördert und damit der Kampf gegen kardiometabolische Erkrankungen unterstützt werden. Deshalb wurde im Rahmen des Projekts der aktuelle Wissensstand über die Wirkmechanismen und den Metabolismus von sekundären Pflanzenstoffen erarbeitet und in der Datenbank PhytoHub veröffentlicht. Diese Informationen können für wissenschaftsbasierte Ernährungsempfehlungen genutzt werden.
Validierung von Biomarkern für eine pflanzenbetonte Ernährung
Im Projekt FoodPhyt wurden geeignete Lebensmittelverzehrsmarker aus verschiedenen Quellen zusammengetragen: Neben der Auswertung von Literaturdaten wurden die Metabolomics-Daten einer Humanstudie und eines Lebensmittel-Screenings am MRI analysiert. Des Weiteren wurden die aus dem Projekt FoodBALL bekannten Biomarker mit einbezogen. Außerdem konnten neue Verzehrsmarker für pflanzliche Lebensmittel mit einer systematischen Literaturrecherche identifiziert werden. Insgesamt lagen 157 Marker-Kandidaten für 13 Gemüsesorten, 118 Marker-Kandidaten für neun Obstsorten und 276 Marker-Kandidaten für acht weitere pflanzliche Lebensmittel final vor.
Das entwickelte System zur Bewertung der Lebensmittelverzehrsmarker basiert auf den im Projekt FoodBALL erarbeiteten Validierungskriterien: Plausibilität, analytenspezifische Parameter, Dosis- und Zeit-Reaktion, Robustheit, Verlässlichkeit und Wiederholbarkeit. Zusätzlich wurden die korrekte Identifizierung und die Variabilität der Verzehrsmarker als Validierungskriterien berücksichtigt. In den dualen Score, der aus diesen Angaben berechnet werden kann, fließen zwei Teilbereiche ein: Im ersten Teil werden Markerqualität und -validität bewertet, im zweiten Teil steht die Datenverfügbarkeit eines Biomarker-Kandidaten im Mittelpunkt. Das Bewertungssystem soll die praktische Anwendung von Verzehrsmarkern erleichtern.
Entwicklung einer Methode für die Multimarker-Analyse
Für 85 ausgewählte Lebensmittelverzehrsmarker wurde eine analytische Multimarker-Methode zur quantitativen Erfassung in biologischen Proben entwickelt. Damit kann der Verzehr pflanzlicher Lebensmittel in seiner Gesamtschau bewertet werden. Es handelt sich um eine HPLC-MS/MS-Methode, also eine Kombination aus Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC: high performance liquid chromatography) und Massenspektrometrie (MS). Die Auswahl der Biomarker basierte auf ihrer Spezifität für das jeweilige Lebensmittel, der kommerziellen Verfügbarkeit und den Ergebnissen einer Humanstudie am MRI.
In Anlehnung an die Richtlinien der Europäischen Arzneimittel-Agentur (EMA) wurde die Multimarker-Methode schließlich erfolgreich validiert. Mit der Multimarker-Methode und dem Bewertungssystem schaffte das Projekt FoodPhyt insgesamt wichtige Grundlagen für die systematische Validierung von Lebensmittelverzehrsmarkern und deren Anwendung in epidemiologischen Studien.
Projektförderung
Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union im Rahmen des Programms H2020 für Forschung und Innovation unter der Finanzhilfevereinbarung Nr. 696300 finanziert.
Weiterführende Informationen
Weitere Informationen zum Projekt finden sich auf der Website der Joint Programming Initiative “A healthy diet for a healthy life”.