Ernährungstipps nach DNA-Analyse

Forscher haben neue genetische Variationen entdeckt, die ein bestimmtes Enzym beeinträchtigen, dessen Fehlfunktion zu Herzkrankheiten oder Geburtsfehlern führen kann. Das Spannende daran: Nehmen Betroffene bestimmte Vitamine, können sie den Effekt umkehren. Die Entdeckung könnte ein wichtiger Schritt für das aufstrebende Forschungsfeld der so genannten Nutrigenomik sein, die untersucht, wie unsere Ernährung und unsere Gene miteinander in Verbindung stehen. Wissenschaftler hoffen, dass Erkenntnisse aus der Nutrigenomik eines Tages dazu führen, dass Menschen mit genetisch bedingten Leiden über einen speziell angepassten Vitamin- und Mineraliencocktail geholfen werden kann.

Die vom US-Landwirtschaftsministerium empfohlenen Vitaminmengen basierten auf Studien, die vor 60 Jahren durchgeführt wurden und gingen von der Annahme aus, dass jeder Mensch biochemisch gleich sei, kritisiert Nick Marini, Biologe an der University of California in Berkeley, der die aktuelle Untersuchung zusammen mit dem Berkeley-Biologen Jasper Rine durchführte. "Wir glauben außerdem, dass Menschen sich eher an ihre Medikation halten, wenn sie wissen, dass sie persönlich von diesem oder jenem Vitamin profitieren können."

Das menschliche Genom erzeugt rund 600 Enzyme, die mit Vitaminen oder Mineralien interagieren, um den Körper gesund zu erhalten. Forscher wissen seit Jahren, dass einige seltene und schwere Stoffwechselkrankheiten durch genetisch bedingte Enzymfehlfunktionen verursacht werden, die sich durch die Gabe von Vitaminen behandeln lassen. Doch Untersuchungen, die solche genetischen Variationen mit subtileren Gesundheitsproblemen in Verbindung bringen, die größere Bevölkerungsteile betreffen, stehen erst am Anfang.

In der Pilotstudie der Berkeley-Forscher, die im Juni publiziert wurde, konzentrierten sich die Wissenschaftler auf ein Enzym namens MTHFR, das Folsäure (auch Vitamin B9 genannt) von einer Form in eine andere umwandelt. Folsäure spielt bei der menschlichen Gesunderhaltung eine vielfältige Rolle – Fehlfunktionen werden hier mit Frühgeburten und Geburtsfehlern in Verbindung gebracht, haben aber auch Einfluss auf Herzkreislaufprobleme, Herzinfarkte und kolorektalen Tumore. Die US-Gesundheitsaufsicht FDA hat deshalb 1993 beschlossen, dass das Vitamin Cerealien und anderen Getreidearten beigemischt werden muss.

Variationen bei den für das MTHFR-Enzym verantwortlichen Genen können früheren Untersuchungen zufolge bei einigen Menschen zu einer größeren Anfälligkeit gegenüber Folsäure-Defiziten führen. Eine häufiger vorkommende genetische Variation produziert so beispielsweise eine abgeschwächte Version des Enzyms und erhöht damit das Risiko von Fehlgeburten und Herzkrankheiten, weil Folsäure in geringeren Mengen umgewandelt wird. Warum das so ist, ist noch unbekannt. Rund 12 Prozent der Menschen europäischer Herkunft besitzen zwei Kopien dieser Variation.

Marini und seine Kollegen sequenzierten das MTHFR-Gen bei 564 Personen verschiedener ethnischer Herkunft und fanden schließlich vier neue Variationen, die die Enzymfunktion einschränken können. Dann nahmen die Forscher Messungen vor, um zu ermitteln, wie effizient unterschiedliche Formen des Enzyms ihr molekulares Produkt herstellen können.

Die menschliche Gensequenz wurde dazu Hefezellen beigegeben. Ihre Wachstumsrate hing anschließend von der Funktionsweise des Enzyms ab: Je besser es arbeitete, umso stärker vermehrten sich die Hefezellen. Drei der Sequenzen gaben ein schlechtes Bild ab: Die Hefezellen wuchsen bei gleicher beschränkter Folsäuremenge langsamer als die Kontrollgruppe. Das Wachstum kehrte aber wieder auf ein Normalmaß zurück, wenn man der Hefe mehr Folsäure gab. Das legt nahe, dass höhere Folsäuremengen Menschen mit genetisch bedingten Problemen in diesem Bereich helfen könnten.

Die Nutrigenomik hat in den vergangenen Jahren ein eher schlechtes Image bekommen. Der Grund dafür sind Firmen, die versuchen, individuell abgestimmte Vitamincocktails zu verkaufen, ohne dass es dafür genaue wissenschaftliche Grundlagen gäbe. Studien wie die von Marini zeigen nun aber, dass es möglich ist, die Auswirkungen einer höheren Vitamingabe nachzuvollziehen – wenn man eine genaue Analyse vornimmt.

Die Arbeit ist deshalb so einzigartig, weil sie eine einfache Methode einführt, mit der die Genfunktion überprüft werden kann. Genau das habe in der Nutrigenomik bislang gefehlt, meint Bruce Ames, Biochemiker in Berkeley, der zu den Pionieren bei der Untersuchung von Vitaminen im Stoffwechsel und im gesamten menschlichen Körper gehört. Ames, der an der Marini-Studie nicht beteiligt war, meint, dass Analysen in komplexeren Systemen allerdings noch eine Möglichkeit fehle, die optimale Dosis zu bestimmen. "In Zukunft könnte ein Wissenschaftler einem Menschen eine Zelle entnehmen, sie in einer Kultur heranzüchten und feststellen, ob ein bestimmtes Vitamin verstärkt oder überhaupt erst genommen werden sollte."

Marini, Rine und ihre Kollegen wollen ihre Ergebnisse nun auch am Menschen nachvollziehen – und vor allem verstehen, welche Rolle die Enzymproblematik bei angeborenen Krankheiten hat. In Zusammenarbeit mit dem Children's Hospital Oakland Research Institute und dem Joint Genome Center soll dazu das Genom von 250 Kindern mit einem Neuralrohr-Geburtsfehler sequenziert werden, die Kontrollgruppe umfasst weitere 250 Kinder. Dadurch wollen die Forscher feststellen, ob schlecht funktionierende Enzymvarianten bei den von Geburtsfehlern Betroffenen öfter vorkommen. "Das könnte sehr wichtig sein, um solche angeborenen Krankheiten endlich besser zu verstehen", meint Gary Shaw, Forscher am Children's Hospital Oakland Research Institute.

Die Berkeley-Studie wurde erst durch den Einsatz neuer, bezahlbarer Technologien möglich. Dazu gehören kostengünstige Gensequenziergeräte. So ist die Suche nach einer größeren Menge seltener Variationen möglich, die mit anderen Werkzeugen kaum zu entdecken wären. Doch genau die seien häufig von großer Bedeutung, sagt Marini. Beispielsweise sei schon lange bekannt, dass es eine genetische Komponente bei Neuralrohr-Geburtsfehlern gebe – Frauen, deren erstes Kind dieses Defekt hat, haben eine größere Chance, dass dies auch beim zweiten Baby passiert. "Es war aber bislang schwierig, den genetischen Auslöser dafür festzustellen. Das lag wahrscheinlich daran, dass diese Variationen so selten vorkommen."

Marinis Studie könnte auch neue Erkenntnisse auf einem anderen umstrittenen Gebiet bringen: Dem Zusammenspiel zwischen Folsäureproblemen und Herzkrankheiten. Das MTHFR-Enzym baut eine bestimmte Aminosäure ab, die in einigen Studien mit Infarkten in Verbindung gebracht wird, in anderen wiederum nicht. Ein schlecht funktionierendes Enzym sorgt offenbar dafür, dass die Menge der Aminosäure im Blut zunimmt. Es ist möglich, dass nur Menschen, die sowohl ein schlecht funktionierendes Enzym besitzen als auch nur eine geringe Folsäuremenge aufnehmen, genügend von der Aminosäure aufbauen, dass sie Schäden verursacht, meint Syed Hussain Askree, Postdoc im Labor von Ames. Weil die meisten Studien zum Thema Menschen mit einer großen Anzahl verschiedener Genotypen und Ernährungsweisen untersuchten, könnte diese Verbindung schlicht unter den Tisch gefallen sein.

Letztlich hoffen Marini und seine Kollegen, dass sie die Ernährungsbedürfnisse des Menschen besser verstehen lernen. Basierend auf der Menge seltener genetischer Probleme im Bereich der MTHFR-Region rechnen die Forscher hoch, dass jeder von uns rund 250 "schlechte" Mutationen im Bereich der 600 Enzyme mit sich herumträgt, die dafür notwendig sind, dass Vitamine und Mineralien reibungslos umgesetzt werden. Das könnte bedeuten, dass viele von uns Nahrungszusätze gebrauchen könnten. Die Frage ist nur, welche das sind. (bsc)