Mit humanen Ernährungsstudien zu personalisierten Empfehlungen

Ansprechpersonen: Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer, Dr. Stefan Kabisch; Dr. Margrit Kemper

Unsere Arbeitsgruppe untersucht, inwieweit verschiedene Nahrungskomponenten auf den menschlichen Stoffwechsel einwirken und eine Fehlsteuerung, z. B. einem Typ-2-Diabetes, bewirken bzw. beheben können. Hierbei testen wir einzelne Nährstoffe, aber auch komplexe Ernährungsmuster auf ihre biologische Wirkung, um personalisierte Ernährungsempfehlungen zur Prävention und Therapie des Typ-2-Diabetes zu ermöglichen. Dabei spielt die Reduzierung des Körpergewichts für unsere Forschung nur eine untergeordnete Rolle.

Unsere bisherigen Studien (2013-2018) an älteren Typ-2-Diabetes-Patientinnen und -Patienten und stark übergewichtigen Personen haben u.a. gezeigt, dass sich eine eiweißreiche Ernährung im Kontext einer fettarmen und gemüsereichen Kost, sowohl auf den Blutzuckerstoffwechsel als auch auf eine Fettleber positiv auswirken kann. Zudem konnten wir verbesserte Harnsäurespiegel, Entzündungswerte und Blutfettwerte nachweisen. Diese Effekte sind nach unseren bisherigen Erkenntnissen unabhängig davon, ob es sich um pflanzliche oder tierische Eiweißquellen handelt. Derzeit untersuchen wir die Wirkungsweise ganz spezifischer Nahrungsproteine.

In kleineren Versuchsreihen (2012-2016) haben wir zudem untersucht, inwieweit verschiedene Süßungsmittel die Hormonfreisetzung im Darm beeinflussen. Die Zufuhr von Haushaltszucker führt zur Freisetzung der Inkretine Gastric inhibitory polypeptide (GIP) und Glucagon-like peptide-1 (GLP-1). Isomaltulose, ein weniger süßer Zucker, der zudem langsamer gespalten wird, stimulierte vor allem das stoffwechselgünstigere GLP-1. Die Wirkung von nicht-kalorischen Süßstoffen wie Saccharin, Sucralose oder Aspartam auf das Inkretinsystem ist noch nicht eindeutig zu bewerten.

Die Nutrigenomic Analysis in Twins (NUGAT)-Studie (2011-2012) dient uns als Modell-Experiment, um zu klären, welchen Anteil die Genetik an Stoffwechselreaktionen trägt und welche Wechselwirkungen hierbei mit bestimmten Nährstoffen bestehen. Nachweisen konnten wir bereits eine Beziehung zwischen dem ACE-Gen, fettreicher Ernährung und der Erhöhung des Blutdrucks. Die Auswertung der NUGAT-Studie wird bezüglich weiterer Gene und Stoffwechselaspekte fortgesetzt. Zudem beabsichtigen wir, die Ergebnisse in den kommenden Jahren an größeren Studien zu replizieren.

Die große Bedeutung der Fettqualität und dass bestimmte Fette eindeutig gesund sind, ist durch viele Studien bekannt. Wie sich Raps-, Oliven- und Sonnenblumenöl auf den Zuckerstoffwechsel und die Fettleber auswirken, untersuchten wir 2013-2017 in zwei kleineren Humanstudien. Aktuell untersuchen wir den Einfluss pflanzlicher Nahrungsfette (z. B. in Walnüssen und Sonnenblumenkernen) auch in größeren Prädiabetes- und Diabetes-Interventionsstudien (DiNA-P, DiNA-D). Schon jetzt zeigt sich aber, dass eine abwechslungsreiche Ernährung – reich an Pflanzenöl, und Nüssen – die gesündeste Form der Ernährung zu sein scheint, während die Menge der Kohlenhydrate individuell angepasst werden kann.

Ballaststoffe – insbesondere solche aus Getreide – tragen stark zur Prävention des Typ-2-Diabetes und zahlreicher anderer Erkrankungen bei. In der OptiFiT-Studie (2010-2014) konnten wir erstmals zeigen, dass eine kontinuierlich hohe Zufuhr an Getreideballaststoffen die Glukosetoleranz besonders bei Menschen mit erhöhtem Nüchternblutzucker unabhängig vom Körpergewicht verbessert und das Risiko für Typ-2-Diabetes senkt. Relevante Nebenwirkungen wie Blähungen wurden durch die untersuchten unlöslichen Ballaststoffe nicht verursacht. Zukünftige Studien mit ähnlicher Fragestellung sind jedoch nötig, um unsere Erkenntnisse zu bestätigen.

Mit dem Wissen all dieser Vorläuferstudien führen wir aktuell zwei große randomisierte Interventionsstudien an Patientinnen und Patienten mit Prädiabetes und manifestem Typ-2-Diabetes durch (DiNA-D, DiNA-P). In beiden Studien wollen wir eine kohlenhydratarme mit einer fettarmen Ernährung über einen Zeitraum von einem Jahr vergleichen. Dabei werden auch die Rolle der Eiweißzufuhr und -qualität, der Fettqualität, der Ballaststoffaufnahme, aber auch die Dynamik und Interaktion von Gewichtsveränderung sowie Stoffwechselverbesserung in der Startphase mit den Langzeitresultaten untersucht. Im Fokus stehen hier insbesondere: Zucker- und Fettstoffwechsel, Fettleber, Körperfettverteilung, Entzündungshaushalt, Funktion von Herz und großen Gefäßen, Mikrozirkulation und periphere Nerventätigkeit. Berücksichtigt wird außerdem, in welchem Umfang die verglichenen Diätformen von den Studienteilnehmenden akzeptiert und realistisch umgesetzt werden können und ob sich Subgruppen in der Antwort unterscheiden.

Unsere Biobank erlaubt es, die gewonnenen Proben auch nach Abschluss der klinischen Studien für die nächsten Jahre aufzubewahren, um zukünftig weiter die Einflüsse einzelner Hormone, genetischer Faktoren und Nahrungskomponenten auf den Stoffwechsel und die Krankheitsentstehung zu erforschen. Ziel ist es, Biomarker zur Vorhersage des klinischen Verlaufs zu entdecken, die eine individuellere Prävention und Therapie des Typ-2-Diabetes ermöglichen können.

Als DZD-Partner sind wir zudem an der Durchführung laufender großer, multizentrischer Studien (Deutsche Diabetes-Studie, DDS; Prädiabetes-Lebensstil-Interventions-Studie, PLIS) beteiligt und wirken auf die Planung neuer innovativer Studien zur Identifizierung eines optimalen Lebensstils hin.