Ermittlung des Ernährungsstatus in. ernährungsepidemiologischen Studien? Methoden zur Ernährungsstatusermittlung? Lernziele der 6. Einheit. 6.

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1 Ermittlung des Ernährungsstatus in ernährungsepidemiologischen Studien 6. Einheit Dr. Heinz Freisling Department für Ernährungswissenschaften Universität Wien Methoden zur Ernährungsstatusermittlung Ernährungserhebungen Anthropometrische Methoden Biochemische Methoden Klinische Methoden. Lernziele der 6. Einheit Nach der 6. Einheit können k Sie folgende 3 Fragengruppen beantworten : 1. Bedeutung der biochemischen Methoden in ernährungsepidemiologischen Studien? 2. Was sind die wichtigsten biochemischen Marker in der Ernährungsepidemiologie? 3. Was sind wesentliche Bestandteile klinischer Methoden zur Ernährungsstatusermittlung? 1

2 Biochemische Methoden: Anwendungen 1. Erkennen subklinischer NährstoffmN hrstoffmängel 2. Validierung anderer Methoden der Ernährungsstatusermittlung - Z.B. Ernährungserhebungsmethoden. Biochemische Methoden: Merkmale Objektive Methode - unabhängig ngig von subjektiven/ emotionalen Faktoren Meist zusätzlich zu anderen Methoden oder bei bestimmten Nährstoffen N einzig gültige g Methode (z.b. Selenstatus) Zwei Formen werden unterschieden - Statische Tests (Nährstoffkonzentration in bestimmten Körperkompartimenten,, z.b. Vollblut, Plasma, Urin) - Funktionelle Tests (Aktivit( Aktivität t nährstoffabhn hrstoffabhängiger Funktionen in bestimmten Körperkompartimenten,, z.b. Enzymaktivitäten, ten, Stoffwechselraten, usw.). Nährstoffkonzentration in Plasma und Serum Kurzfristiger biochemischer Marker (=Biomarker) der Nährstoffzufuhr Beeinflusst von kurzfristiger Nahrungsaufnahme - Nüchternblut daher empfohlen Blutkonzentration von einigen Nährstoffen N homöostatisch ostatisch reguliert (z.b. Calcium, Zink, Vitamin A) - Als Biomarker der Nährstoffzufuhr N ungeeignet - Extremer Mangel (entleerte Speicher) kann erfasst werden Risiko der Kontamination bei Blutabnahme, Transport, Lagerung, Aufbereitung und Analyse - Spurenelemente besonders betroffen - Serum oft bevorzugt - Risiko der Kontamination durch Antikoagulantien entfällt. 2

3 Nährstoffkonzentration in Erythrozyten Mittel- bis langfristiger Biomarker der NährstoffzufuhrN - Ø Lebensdauer des Ery 120 d Unabhängig ngig von kurzfristigen Variationen - Kurzfristige Nahrungsaufnahme, Medikamentenkonsum, Infektionen, Erythrozyten können k auch für f r funktionelle Tests verwendet werden - Vitamin B1, B2, B6 (Enzymaktivität) t) Abtrennung der Erythrozyten vom Vollblut aber schwierig Keine standardisierte Angabe der Nährstoffkonzentrationen N in Erythrozyten. Nährstoffkonzentration im Urin Vor allem zur Bestimmung von Natrium, Spurenelementen (z.b. Jod, Selen), Protein, Vitamin C, B-Vitamine B verwendet Kurzfristiger Biomarker der NährstoffzufuhrN Bei einigen Vitaminen (B1, B2, C) reflektiert Ausscheidung Gewebesättigung und wenn Nährstoffzufuhr hochnormal ist 24-Stunden Stunden-Harn bevorzugt Spontanharn nur bei größ ößeren Stichproben aussagekräftig - Nährstoffkonzentration wird dann oft in Bezug zu Kreatinin gesetzt. Funktionelle Tests Messen Ausmaß eines NährstoffmangelsN - Größ ößere biologische Bedeutung als statische Tests Reduzierte Enzymaktivität - Z.B. αegr (Riboflavin), αetk (Thiamin), αeast (Pyridoxin) Abnorme Metaboliten in Blut od. Harn - Z.B. Homocystein (Folsäuremangel), Xanthurensäure (B6-Mangel) Belastungstests - Z.B. Tryptophanbelastung (Vit. B6), Histidinbelastung (Folsäure) In vivo Tests - Z.B. Dunkeladaption (Vit. A), Muskelfunktion (PEM). U. a. 3

4 Anforderungen an biochemische Methoden Auch bei allen biochemischen Methoden kommt es zu systematischen und zufälligen Fehlern - Wichtig sind kalibrierte Geräte, geschultes Personal, validierte Methoden, Qualitätskontrollen tskontrollen Präzision (Zuverlässigkeit) bei biochemischen Methoden mittels Variationskoeffizient (CV) bestimmt - SD/ Mittelwert = CV (in %) - CV wiederholter Bestimmungen derselben Probe sollte <5% Richtigkeit mittels Wiederfindung oder Vergleich mit Referenzprobe bestimmt - Sollte nahe an 100% sein. Gültigkeit biochemischer Tests Biomarker soll für f r gewünschte Aussage valide sein - Z.B. Nährstoffkonzentration N im Plasma meist kein Biomarker für r langfristige Nahrungsaufnahme und für f r NährstoffspeicherN Biomarker durch Alter, Geschlecht, physiologischen Zustand, Medikamente, Rauchen, Entzündungen ndungen beeinflusst - Rauchen beeinflusst Vitamin C-KonzentrationC - Chronische Gastritis behindert B12-Absorption - Schwangerschaft verändert Plasmakonzentrationen einiger Nährstoffe - Interaktionen zwischen Nährstoffen N (z.b. Eisen mit Zink). Biochemische Methoden als Referenzmethode (Biomarker) Biomarker können k auch zur Validierung anderer Methoden verwendet werden - Z.B. Ernährungserhebungsmethoden Validierung: - Vergleich zwischen Test-Instrument und Referenzmethode (= Golden Standard ) - Messfehler der Referenzmethode muss klein sein - Fehler beider Methoden sollen nicht korrelieren (z.b. FFQ soll nicht mittels 24-h-Recall validiert werden, da beide Methoden vom Gedächtnis der Probanden abhängig sind) - Ideal: : subjektive Methode mit objektiver Methode validieren. 4

5 Anforderungen an Biomarker in Validierung 1. Sensitivität t und Spezifität - Ideal: : lineare Korrelation zwischen Nährstoffzufuhr N und Biomarker (z.b. je höher h her die β-carotinzufuhr umso höher h her die β-carotinkonzentration im Plasma) 2. Mittel- bis langfristige Nährstoffzufuhr N soll reflektiert sein - = Exposition die von Interesse ist - Zumindest soll die Zeitspanne reflektiert werden, für f r die das Ernährungserhebungsinstrument validiert werden soll. Margetts & Nelson, 1997 Wichtigsten biochemischen Marker in ernährungsepidemiologischen Studien (1/2) 1. Serumkonzentration der Carotenoide - Geringe Serumkonzentration an Carotinoiden reflektiert geringen Gemüse se- und Obstverzehr und erhöhtes htes Risiko für f r Krebs, Herz- Kreislauferkrankungen, Adipositas und Diabetes II 2. Blutlipide (Gesamtcholesterin, HDL, LDL) - Abnorme Blutlipide korrelieren mit erhöhtem htem Risiko für f r Herz- Kreislauferkrankungen 3. Hämoglobin, Ferritin im Serum, Transferrinrezeptor im Serum - Reflektieren Eisenmangelzustände; nde; stehen in Zusammenhang mit Wachstumsstörungen, Immunsuppression, verminderter körperlicher k und geistiger Leistungsfähigkeit und Schwangerschaftskomplikationen. Monitoring Public Health Nutrition in Europe,

6 Wichtigsten biochemischen Marker in ernährungsepidemiologischen Studien (2/2) 4. Folatkonzentration in Plasma und Erythrozyten - Niedrige Folatkonzentration in Erys steht in Zusammenhang mit erhöhtem htem Risiko für f Neuralrohrdefekten bei Embryos, Herz-Kreislauferkrankungen und bestimmten Krebsarten 5. Selenkonzentration im Plasma - Niedriges Plasmaselen steht in Verbindung mit erhöhtem htem Risiko für f r Krebs- und Herzerkrankungen Hydroxyvitamin D3 im Plasma - Beste Indikator für f r Vitamin D-Status D (reflektiert Nahrungszufuhr und endogene Synthese) - Zusammenhang niedriger 25-OHD OHD-Konzentration und Risiko für r Osteoporose. Monitoring Public Health Nutrition in Europe, 2003 Biochemischer Vitaminstatus bei Wiener SeniorInnen (n=224) 100% stark erniedrigt leicht erniedrigt 80% normal 60% 40% 20% 0% ß-Carotin Pyridoxin Folsäure Thiamin Vitamin D Cobalamin Riboflavin Vitamin C Vitamin K Vitamin A Vitamin E Wiener Ernährungsbericht, 2004 Biochemischer Mineralstoffstatus bei Wiener SeniorInnen (n=224) 100% 80% leicht erniedrigt normal über Normalbereich 60% 40% 20% 0% Kalium Calcium Magnesium Jod Eisen Kupfer Selen Zink Natrium Wiener Ernährungsbericht,

7 Einflussfaktoren auf den biochemischen Status von Vitamin D (25-OHD) Saison (hoch im Sommer, gering im Winter) Arbeitsplatz und Wohnsituation (z.b. Pflegeheim) Nährstoffanreicherung und Vitaminsupplemente Alter und Geschlecht (Frauen geringere 25OHD-Konz.) Rasse (hohe Pigmentierung = geringere 25OHD-Konz.) Geographischer Breitengrad (40 N u. S Grenze für f r Synthese im Winter) Raucher haben geringere 25OHD-Konzentration Adipöse haben geringere 25OHD-Konzentration Einnahme von Kontrazeptiva Analytische Methode (kompetitive( Proteinbindung vs. RIA vs. HPLC) - Proteinbindung ergibt bis 30% höhere h here Werte als RIA und 80% als HPLC. Einfluss der Saison auf 25OHD Einfluss der geographischen Breite auf 25OHD 7

8 Zwei-Stufen-Modell zur Bewertung des Vitamin D-Status D Einfachste Methode: verwendet zwei Cut-offs - Hypovitaminosis D (entleerte Vitamin D-Speicher): D Cut-off (RIA): 37,5 nmol/l (50 nmol/l Proteinb.) - Hypervitaminosis D (Vitamin D-ToxizitD Toxizität): t): Cut-off (RIA) 200 nmol/l. Multistage approach zur Bewertung des Vitamin D-StatusD Cut-offs kontrovers diskutiert; vor allem Grenzwerte für f r Hypo- vitaminosis D: reichen von 12,5 bis 100 nmol/l. Methoden zur Ernährungsstatusermittlung Ernährungserhebungen Anthropometrische Methoden Biochemische Methoden Klinische Methoden. 8

9 Klinische Methoden zur Bestimmung des Ernährungsstatus Medizinische Anamnese - Mittels Interview wird die Ernährungs hrungs- und Krankheitsgeschichte der PatientInnen erfragt - Krankenakten - Umweltfaktoren, soziale Faktoren, Familienhintergrund Ärztliche Untersuchung - Unterstützt tzt Anamnese. 9

10 Was ist körperlichen k Aktivität? t? Gesamte körperliche k Aktivität > 95% Gesundheitsförderliche körperliche Aktivität < 5% Intensität körperliche Aktivität für r Fitness < 1% Dauer Häufigkeit Kontinuität Deaths attributable to the seven leading risk factors for NCDs in the WHO European Region, 2000 High blood pressure High cholesterol Tobacco use Overweight Low fruit and vegetable intake Physical inactivity Alcohol abuse World Health Report Deaths (in thousands) Benaziza,,

11 WHO Empfehlungen für f r körperliche k Aktivität (Erwachsene J.) 30 minutes of moderate-intensity physical activity 5 days per week; ; OR 20 minutes of vigorous-intensity intensity physical activity 3 days per week; ; OR an equivalent combination of moderate- / vigorous-intensity intensity physical activity; AND 8-10 muscular strengthening exercises (8-12 repetitions) ) at least 2 days per week. Empfohlene Indikatoren für f r körperliche k Aktivität Gesamte körperliche k Aktivität - Activity energy expenditure (kcal, MET mins) - oder: physical activity level (PAL) Zeit (min pro Tag oder Woche) der gesundheitsförderlichen Aktivität - i.e.. moderate oder anstrengende Aktivität Zeit (min pro Tag oder Woche) die sitzend verbracht wird Umweltfaktoren - Fahrradwege, Freizeitanlagen, Parks, öffentliche Verkehrsmittel, etc.. Monitoring Public Health Nutrition in Europe, 2003 Wie kann körperliche k Aktivität t gemessen werden? Bewegungsprotokoll (1 Tag, 3, 7, ) 24-h-Bewegungsrecall Activity frequency questionnaire - Quantitativ (IPAQ) Beschleunigungsmesser ( Accelerometry( Accelerometry ) Herzfrequenzmessung Doubly labeled water Methode (DLW) U.a. 11

12 Beispiel: Akzelerometer-Auswertung Auswertung 12