Ernährungsphysiologische Forschungskonzepte im Rahmen von FEI/AiF- Forschungsvorhaben in vivo-studien

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1 Ernährungsphysiologische Forschungskonzepte im Rahmen von FEI/AiF- Forschungsvorhaben in vivo-studien Prof. Dr. Peter Stehle Institut für Ernährungs- und Lebensmittelwissenschaften (IEL) Ernährungsphysiologie

2 FEI/AiF-Forschungsvorhaben Ernährungsphysiologische Fragestellungen Verwertung (Verdauung, Absorption) von Lebensmitteln/Nährstoffen (z.b. plasma appearance) Transport von Nährstoffen über Membranen Wechselwirkungen mit Nahrungsbestandteilen Wirkung im Organismus/am Zielorgan/an der Zielzelle (metabolische) Sicherheit und Verträglichkeit neuer Produkte?

3 FEI/AiF-Forschungsvorhaben Forschungsansätze In vitro-studien Transport, Wirkung auf zellulärer Ebene, Wechselwirkungen (isolierte Nährstoffe, Extrakte) In vivo-studien (Tiermodelle) Plasma appearance, Verteilung im Organismus, Wirkung (bevorzugt isolierte Nährstoffe, Extrakte) In vivo-studien (Humanstudien - Intervention) Plasma appearance, Bioverfügbarkeit, Wirkung, Verträglichkeit, Sicherheit (Lebensmittel, isolierte Nährstoffe, Extrakte)

4 FEI/AiF-Forschungsvorhaben Forschungsansätze In vitro-studien Transport, Wirkung auf zellulärer Ebene, Wechselwirkungen (isolierte Nährstoffe, Extrakte) In vivo-studien (Tiermodelle) Plasma appearance, Verteilung im Organismus, Wirkung (bevorzugt isolierte Nährstoffe, Extrakte) In vivo-studien (Humanstudien - Intervention) Plasma appearance, Bioverfügbarkeit, Wirkung, Verträglichkeit, Sicherheit (Lebensmittel, isolierte Nährstoffe, Extrakte)

5 Planung/Durchführung von Humanstudien Kooperation mit Ärzten/medizinischer Einrichtung Genehmigung durch die zuständige Ethik- Kommission Arzneimittelgesetz?? Gewährung des Datenschutzes Zusammenarbeit mit Ernährungsphysiologie

6 Planung/Durchführung von Humanstudien Formulierung einer exakten Fragestellung (Arbeitshypothese) Wahl eines zielgerechten Forschungsansatzes Population ( meist gesunde Erwachsene) Art/Dauer der Intervention (Einmalgabe oder mehrtägige Zufuhr) Dosierung Vergleichende (Kontrolle/Placebo vs. Verum) oder Einzelbewertung Definition des Biomarkers Poweranalyse?

7 Planung/Durchführung von Humanstudien Nachvollziehbare Rekrutierung der Probanden Einschluss-/Ausschlusskriterien Überprüfung des Gesundheitszustandes (Eingangsuntersuchung, Anamnese) Standardisierte Ernährung/Erfassung des Ernährungsverhaltens Standardisierte Gewinnung von Proben (Urin, Blut, Speichel, Stuhl..) Adäquate Aufarbeitung und Lagerung (Stabilität der Zielsubstrate beachten!)

8 Planung/Durchführung von Humanstudien Anwendung vertrauenswürdiger Analytik: wenn möglich, Angabe von Spezifität Empfindlichkeit Reproduzierbarkeit Nachvollziehbare Datenauswertung (z.b. Festlegung der statistischen Verfahren, Berechnung von AUC, Definition der Referenz-/Vergleichswerte) Kontrolle der compliance

9 Bolusgabe von weißem oder grünem Tee: Einfluss auf das extrazelluläre pro-/antioxidative Gleichgewicht und mögliche oxidative Schäden an Leukozyten-DNA N. Müller 1, V. Schlüter 1, J. Scharfhausen 1, S. Ellinger 1, B. Alteheld 1, G. Ulrich-Merzenich 2, H. Vetter 2, H. K. Berthold 3, P. Stehle 1 1 IEL - Ernährungsphysiologie, Universität Bonn 2 Medizinische Poliklinik, Universitätsklinikum Bonn 3 Arzneimittelkommission der deutschen Ärzteschaft, Berlin 9

10 Hintergrund Epidemiologische Studien zu unfermentierten Tees (grüner, weißer Tee): Schutz vor KHK und Krebserkrankungen diskutiert: antioxidative Effekte Schlüsselsubstanzen: Flavan-3-ole Weitere Antioxidantien: Flavonoide und Vitamin C 10

11 Fragestellung Hat Bolusgabe von weißem bzw. grünem Tee bei gesunden Nichtrauchern Einfluss auf Plasma-Konzentration an Phenolen bzw. Flavan-3-olen? antioxidative Kapazität im Plasma? Lipidperoxidation im Plasma? DNA-Einzelstrangbrüche in Leukozyten? 11

12 Studiendesign Kontrollierte, randomisierte Interventionsstudie stratifiziert bezüglich Geschlecht Parallelgruppenvergleich Weißer Tee Grüner Tee Wasser 12

13 Probanden Alter: Jahre Gesunde Nichtraucher (Anamnese) Normalgewicht (BMI 18,5 24,9 kg/m²) Ausschluss von Schwangerschaft Keine Einnahme von Supplementen Rekrutierung der Probanden durch Aushang/Ankündigung an der Universität Bonn 13

14 Studienablauf - Intervention 600 ml Grüner Tee Weißer Tee Wasser -24 polyphenolarm h 14

15 Studiengetränke Weißer Tee Grüner Tee Phenole, gesamt [mg CE/L] Flavan-3-ole Catechin [µmol/l] 5,2 6,0 Epicatechin [µmol/l] 27,9 87,8 Epicatechingallat [µmol/l] 11,0 25,1 Epigallocatechingallat [µmol/l] 45,9 201,4 Vitamin C [mg/l] 0,7 14,8 TEAC [mmol TE/L] 2,3 2,5 15

16 Analytik - Biomarker Antioxidativer Status Flavan-3-ole (HPLC) Gesamtphenole (Photometrie) Vitamin C (HPLC) Harnsäure (Photometrie) Antioxidative Kapazität TEAC (Photometrie) Oxidativer Stress 8-Isoprostane-F 2α (ELISA) DNA-Einzelstrangbrüche Leukozyten (Comet Assay) 16

17 Statistik Gruppenvergleich: Kruskal-Wallis-Test, Mann-Whitney-U-Test Veränderungen innerhalb einer Gruppe Wilcoxon-Test: α = 0,05 Software SPSS

18 Demographische Daten & Ernährungsverhalten Weißer Tee Grüner Tee Wasser (n=23) (n=22) (n=23) / 15/8 16/6 16/7 Alter [Jahre] 25 ± 5 24 ± 5 24 ± 4 BMI [kg/m²] 22,1 ± 2,5 21,4 ± 2,1 22,4 ± 2,0 Aufnahme am Vortag Energie [kcal] 1612 ± ± ± 872 Flavonoide [mg] 0 ± 0 0 ± 0 0 ± 0 18

19 Antioxidantien im Plasma Weißer er Tee Grüner Tee Wasser 0h 2h 5h 0h 2h 5h 0h 2h 5h Phenole, gesamt [mg CE/L] 22,5 ±3,5 22,9 ±3,6 22,4 ±3,8 22,5 ±3,0 22,9 ±2,9 22,7 ±2,9 22,2 ±3,4 22,2 ±2,4 21,8 ±3,1 Vitamin C [mg/l] 9,6 ±2,6 9,8 ±2,8 9,6 ±2,6 10,2 ±2,7 a 11,2 ±2,9 ab 10,2 ±3,3 b 10,2 ±2,7 c 10,9 ±3,2 c 10,3 ±2,9 Harnsäure [mg/dl] 3,2 ±1,1 3,1 ±1,0 d 3,2 ±1,1 d 3,0 ±0,9 e 3,0 ±1,0 ef 3,3 ±1,0 f 3,7 ±0,9 3,6 ±0,9 3,6 ±0,7 CE: Catechinäquivalente; a,b,c,d,e: : p 0,05; p f: p 0,01p 19

20 Antioxidative Kapazität (TEAC) 2,0 1,9 TEAC [mm TE] 1,8 1,7 a b a,b Baseline 1,6 2 Stunden 5 Stunden 1,5 Weißer Tee Grüner Tee Mineralwasser TE: Troloxäquivalent quivalent; ; a: p 0,01; p b: p 0,001 p 20

21 Lipidperoxidation (F 2 -Isoprostane) Isoprostaglandin-F2a [pg/ml] a a Baseline 2 Stunden 5 Stunden W eißer Tee Grün er Tee M ineralwasser a: p 0,01p 21

22 DNA-Einzelstrangbrüche (Comet Assay) Weißer Tee Grüner Tee Wasser 0h 2h 5h 0h 2h 5h 0h 2h 5h SB in vivo [TM] 2,1 ±1,3 3,6 ±1,5 1,8 ±1,4 2,7 ±1,4 4,7 ±2,0 2,2 ±1,7 2,6 ±1,5 3,8 ±1,9 1,5 ±1,4 a ab b c cd d ef eg fg SB ex vivo [TM] 0,8 ±1,5 0,6 ±1,6 0,6 ±1,4 0,8 ±1,4 0,3 ±1,1 0,8 ±1,2 1,1 ±1,4 0,6 ±2,0 0,5 ± 1,4 TM: Tail-Moment; a,b,f: p<0,05; d,e: p<0.01; c,g: p<0,001 22

23 Fazit Bolusgabe von grünem bzw. weißem Tee hält antioxidativen Schutz im Plasma aufrecht grüner Tee nicht wirksamer als weißer Tee trotz höherer Flavan-3-ol-Konzentration guter antioxidative Schutz bei Gesunden könnte ausbleibende Effekte auf ex vivo DNA- Einzelstrangbrüche erklären 23

24 für ihre Aufmerksamkeit! Many thanks for your attention!