Stabil-Isotopenhäufigkeiten (13C, 15N) in Proteinen und Aminosäuren der Haare vom Menschen - Kontrollierte Studie zum Nachweis der Nutzbarkeit als Biomarker der Proteinernährung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Epidemiologische Studien verweisen auf Beziehungen zwischen hohem Proteinkonsum und erhöhtem Risiko für Adipositas und Metabolisches Syndrom. Kontroverse Resultate und Diskussionen zur Rolle der Höhe der Nahrungsproteinaufnahme sowie eines relativ hohen Fleischkonsums an der Ätiologie ernährungsabhängiger Erkrankungen verlangen nach geeigneten Biomarkern zur objektiven Charakterisierung der Proteinernährung. Eigene Voruntersuchungen stützten die Möglichkeit, die auf der Basis natürlich vorkommender Isotopenfraktionierungen variierenden globalen oder aminosäurespezifischen Stabil-Isotopenverhältnisse (SIV) (13C/12C, 15N/14N) in nicht invasiv verfügbaren Haarproben als Biomarker für die Proteinernährung des Menschen zu nutzen. Folglich wurde erstmalig eine kontrollierte Intervention durchgeführt. Junge Frauen (n=14) haben im crossover-Design über 4 Wochen entweder zusätzlich zu ihrer habituellen Ernährung Fleisch gegessen (M, 200g Schweinefilet) oder vollständig auf Fleisch und dessen Produkte verzichtet (NOM). Anthropometrische und biochemische Daten ergaben keine negativen, sondern eher positiv zu beurteilende Auswirkungen von M im Vergleich zu NOM (z.B. Zunahme fettfreier Körpermasse, Senkung der Werte für Gesamt-, LDL-Cholesterol, Glucose sowie gleiche für die des Gesamt-Homocysteins im Nüchternplasma). Die globalen und aminosäurespezifischen SIV wurden in Fleisch-, Haar-, Plasma- und Harnproben ermittelt. Nach den Interventionen konnten die erwarteten Modifikationen der SIV (Erhöhung durch M, Senkung durch NOM) in den Haarproben unter unseren Bedingungen jedoch nicht eindeutig gezeigt werden. Auch eine längere Exposition (3 Monate M oder NOM) konnte bei ähnlichem Versuchsdesign die prinzipielle Eignung der Methodik noch nicht ausreichend stützen, aber auch nicht widerlegen. Als Ursachen der vermutlich deutlich verzögerten Widerspiegelung des Fleischkonsums in den SIV werden u. a. der vorrangige Abbau der über den Bedarf hinaus zugeführten Aminosäuren im Splanchnikus sowie die hohe Pufferkapazität des endogenen Proteinpools diskutiert (tägliche Proteinaufnahme in g/kg: 2.25±0.35 während M und 1.15±0.26 während NOM). Die globalen SIV wurden durch aminosäurespezifische SIV bestätigt und ergänzt. Darin liegt auch der besondere Wert der Studie, da erstmalig umfangreiche Daten zu aminosäurespezifischen SIV in Proben vom Menschen erbracht wurden. Vergleichbare Untersuchungen lagen praktisch nicht vor. Zukünftig sollten die physiologischen Gründe unterschiedlicher poolspezifischer SIV individueller Aminosäuren geklärt werden. Überdies sollten die Beziehungen zwischen den natürlichen SIV im Haar oder in anderen Körperproteinen und dem Proteinkonsum für den Menschen in modifiziertem Versuchsdesign eindeutig geklärt werden. Erfahrungen aus dieser Studie sind dabei zu berücksichtigen. Die Ergebnisse können für die Abschätzung gesundheitlicher Vor- und Nachteile qualitativ und quantitativ verschiedener habitueller Proteinernährung bedeutsam und somit zur Klärung der aktuellen Frage nach der Bedeutung der Nahrungsproteine in der Ätiologie ernährungsabhängiger Erkrankungen beitragen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Nitrogen isotopic composition in hair protein is different in liver cirrhotic patients. Rapid Commun Mass Spectrom 2006; 20: 2973-2978
Petzke KJ, Feist T, Fleig WE, Metges CC
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Stabil-lsotopenhäufigkeiten (13C, 15N) in Proteinen und Aminosäuren der Haare vom Menschen - Eignung als Biomarker der Proteinernährung? Jahrestagung der Arbeitsgemeinschaft Stabile Isotope, 2007, 8.-10. Oktober, Bayreuth
Petzke KJ, Lemke S
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15N and 13C abundances in plasma and hair protein and amino acids show specific patterns and may not be significantly changed after 4 wk of additional meat intake in young woman. Joint European Stable Isotope User Meeting (JESIUM), 2008, August 31 - September 5, Presquile de Giens, France
Petzke KJ, Lemke S
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Hair protein and amino acids 13C and 15N abundances take more than 4 wk to reflect food isotopic patterns. Experimental Biology, 2008, April 5-9, San Diego. CA. FASEB J 2008; 22:868.3
Petzke KJ, Lemke S
