6. Nutrigenetik und Nutrigenomik

• Humanes Genom: 3,2 Milliarden Basenpaare

• 0,1% unserer DNA ist individuell unterschiedlich

  • 3,2 Millionen Sequenzvariationen (Polymorphismen, genetische Varianten)

  • 1,4 Millionen beschriebene Einzelnukleotid-Polymorphismen (SNPs)

  • davon 60.000 in kodierenden Regionen

• Single Nucleotid Polymorphismen (SNPs)

  • ca. 2/3 der SNPs durch Austausch von Cytosin durch Thymin (Cytosin häufig methyliert (5-Methylcytosin) ➡️ spontan auftretende Desaminierung ➡️ Thymin)

• Insertion/Deletion

• Short Tandemrepeats (Mikrosatelliten)

• Copy number variants

  • kodierende Gene können mehrfach bzw. unterschiedlich häufig im Genom vorliegen

• stille Mutation (keine Beeinflussung der Proteinstruktur oder -funktion)

• neutrale Mutaton (AS-Sequenz wird verändert, aber Proteinfunktion bleibt gleich)

• Funktionsverlustmutation

• Funktionsgewinnmutation

• konditionelle Mutation

• Identifikation von genetischen Varianten

  • Kandidatengene (ernährungsrelevante Gene)

  • Arrays, Sequenzierung (genomweite Assoziationsstudien)

• 
  

Effekte der Nahrung auf Genexpression

Zusammenhang zwischen genetischer Varianz und ihre Auswirkung auf ernährungsbedingte Prozesse

• Neugeborene = Laktase—Phlorizin-Hydrolase (LPH) ➡️ Verwertung der Laktose als Kohlenhydratquelle

• bleibt nicht bei allen Menschen vorhanden

  • Laktasepersistenz v.a. in Nordeuropa (geht in Hand mit der Domestizierung von Rindern vor ca. 5000 Jahren ➡️ Selektionsvorteil)

  • Laktoseintoleranz (ausgeprägte geografische Verteilung v.a. südliche Hemisphäre, Ostasien)

Laktase gene (LCT)

LCT 1390 C>T Polymorphismus

zu 90% mit dem Auftreten Laktasepersistenz (T Allel) assoziiert

Aber: 35% höheres Risiko für Übergewicht

MCM6 Gen

Kombinationen an SNPs

• Amylase: Abbau von Stärke zu Maltose, im Speichel

• CNV (Copy number variant): 2 - 16 Kopien im humanen Genom

• Amylasegen-Kopienzahl ist variabel

• Positiver Zusammenhang zwischen Kopienzahl und Amylase Konzentration im Speichel

• ApoE ➡️ Ligand des LDL-Rezeptors

• Eliminierung des LDL aus Plasma

• Versorgung der Zellen mit Cholesterol

• Haploider Genotyp

• Kombination verschiedener Allele auf einem Chromosom

• 1607 TeilnehmerInnen

• randomisierte, kontrollierte Studie, 6 Monate Intervention

  • konventionelle Ernährungsberatung (Kontrolle, L0)

  • Personalisierte Ernährungsberatung basierend auf momentaner Diät (L1)

  • Personalisierte Ernährungsberatung basierend auf momentaner Diät, Phänotyp (L2)

  • Personalisierte Ernährungsberatung basierend auf momentaner Diät, Phänotyp und Genotyp (L3)

• FFQ ➡️ umgerechnet in einen MedDiet Score (niedrig <5, hoch > 5)

• Ziel: Verbesserung des MedDiet Scores

• Wirkstoffklasse: Stimulans

• Wirkmechanismus: A2A-Rezeptoren-Antagonist

• Koffein in moderaten Dosen (3-6mg/kg KG) hat einen kleinen, aber signifikanten Effekt auf die Ausdauerleistung

• Koffein kann tatsächlich als ergogene Substanz angesehen werden, wenn eine Leistungssteigerung um etwa 3% bedeutsam ist

• individuelle Unterschiede in der Wirkung

• Meta-Analyse mit 13 RCTs und 532 Athlet*innen

• Vitamin D Supplementierung (> 3000 IU/d) normalisierte den Vitamin D Status

• 7 Studien untersuchten Performance (Handgriffkraft, Sprunghöhe, 1-RM, 10- und 30-m Sprint)

• mit Ausnahme der Handgriffkraft (3 Studien), kam es zu keinen Verbesserungen der Leistungsfähigkeit

• Studie mit 180 TeilnehmerInnen

• 22% hatten einen ausreichend hohen Vitamin D Spiegel (> 30 ng/ml)

• insgesamt nahmen 32,2% der TN Vitamin D Supplemente ein

• zwei genetische Varianten CYP2R1 und GC korrelierten mit dem Vitamin D Status (unabhängig von der Supplementierung)

• Genetische Analyse zu medizinischen Zwecken

  • Feststellung einer bestehenden Erkrkankung oder einer Prädisposition für eine Krankheit ➡️ ausschließlich von Ärzten. Diese Analysen dürfen NICHT von Heilpraktikern, Ernährungsberatern oder Fitnesstrainern vertrieben werden

• Genetische Untersuchung im Zusammenhang mit dem Lebensstil

  • eine Untersuchung, die genetische Eigenschaften aber keine Krankheitssaussagen ermittelt.

  • ➡️ von jedem, es besteht kein Arztvorbehalt oder eine andere Einschränkung

• Genetik bestimmt Reaktion auf bestimmte Nahrungsmittelinhaltsstoffe

  • Beeinflussung der ergogenen Wirkung verschiedener Substanzen

  • Beeinflussung gesundheitlicher Parameter

  • Beeinflussung der Belastungsfähigkeit/Erholung

• Personalisierte Beratung umfasst

  • individuelles Essverhalten und Beanspruchungsprofil

  • biologische Parameter (Phänotyp)

  • genetisches Makeup (Genotyp)

• Transkriptionsrate beschreibt wie stark ein Gen abgelesen wird

• Transkriptionsrate kann durch Nahrungsmittelinhaltsstoffe beeinflusst werden

• Erstellung sogenannter Transkriptionsprofile

• ➡️ Hinweise auf Mechanismen, die zu vor- und nachteiligen Wirkungen bestimmter Nahrungskomponenten führen

• ➡️ Identifikation einzelner Gene, die sensibel auf bestimmte Nahrungsmittelinhaltsstoffe reagieren

• Humanstudien

  • Blutproben (Vollblut, Immunzellen, Subfraktionen,…)

  • Biopsien (Fett, Muskel)

• Tierstudien

  • einzelne Organe/Gewebe

• Zellkulturstudien

• Amino Acid Signaling

• Glucose Sensing

• Lipids Signaling

• Fatty Acid Signaling

• Bile acids