Bedeutung alter Getreidearten in Bezug auf Gluten

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1 M. Sc. Ernährungswiss. Julia Bansner, Wettenberg Bedeutung alter Getreidearten in Bezug auf Gluten Bedeutung alter Getreidearten in Bezug auf Gluten Einkorn, Emmer und Dinkel Auswahl an Krankheiten Zöliakie Fazit Einkorn (Triticum monococcum) Diploid, AA Mitteleuropa: ca v. Chr. Bis zu 150 cm lange Halme Etwa 5 cm lange Ähre Emmer (Triticum dicoccum) Tetraploid, AABB Mitteleuropa: ca v. Chr. Bis zu 180 cm lange Halme > 5 cm lange Ähre Dinkel (Triticum aestivum ssp. spelta) Hexaploid, AABBDD Mitteleuropa: ca v. Chr. Bis zu 110 cm lange Halme > 5 cm lange Ähre Ca. 80 % des Gesamt-Weizenproteins sind Kleberproteine Osborne-Fraktionen: Speicherproteine: Prolamine und Gluteline im Weizen: Gliadine + Glutenine = Gluten Etwa 1 : 1 vorkommend im Weizen Weitere Unterteilung möglich 1

2 Hochmolekulare Gruppe HMW-UE der Glutenine Mittelmolekulare Gruppe - und -Gliadine Niedermolekulare Gruppe LMW-UE der Glutenine - und -Gliadine Tab. 1: Anteil der Proteintypen des Glutens in Mehlen versch. Weizenarten (Gluten = 100 %) (modif. nach WIESER Gliadine Glutenine b HMW LMW Angaben in % Weichweizen 11,1 30,1 1,1 Dinkel 10,0 0,4 Hartweizen 39,0 30,0 0,3 5,0 19,3 Emmer 45,3 31,3 10,0 Einkorn 19,8 0,5 3,5 19,3 Auswahl an Krankheiten Zöliakie (CD) Reaktion auf Gluten und verwandte Prolamine Weizenallergie (WA) Reaktion auf Weizenproteine, wie Gliadine, ATIs, Weizenabhängige anstrengungsinduzierte Anaphylaxie (WDEIA) Reaktion auf 5-Gliadine Nichtzöliakie-Nichtweizenallergie Weizensensitivität (NCGS) Reaktion auf Weizenbestandteile, vermutlich ATIs und FODMAPs Auswahl an Krankheiten Krankheiten im Zusammenhang mit Weizen Autoimmun Allergie Nicht autoimmun, nicht Allergie Zöliakie Weizenallergie NCGS WDEIA Zöliakie - Allgemein Zöliakie - Formen Immunvermittelte, systemische Erkrankung Genetische Prädisposition Ausgelöst durch Gluten und verwandte Prolamine Kennzeichen: HLA- -DQ8 Spezifische Antikörper Variabel auftretende klinische Manifestationen Abb. 5: Eisberg-Modell der Zöliakie (modif. nach 2

3 Zöliakie - Disposition HLA-Gene gelten als notwendig, aber nicht als ausreichend für die Entwicklung einer Zöliakie % der Zöliakie- Zöliakie - Peptidentstehung Unvollständige Verdauung der Getreideproteine Enzyme können bestimmte Peptidsequenzen nicht spalten Peptidsequenzen, die reich an der AS Prolin (P) sind Entstehung von potenziell toxisch/ immunogen wirksamen Peptiden, die im Darm verbleiben Zöliakie - Immunreaktion Gluten-Peptide passieren Epithelzell-Barriere Aufnahme in antigenpräsentierende Zellen Lysosomaler Abbau, Bindung der Fragmente an Präsentation an T-Zellen Aktivierung und Differenzierung der T-Zellen Induzieren Reifung der B-Zellen zu Plasmazellen Sekretion von Chemokinen und Zytokinen Zöliakie Diagnostik und Therapie Serologie Nachweis spezifischer Antikörper: ttg- und EmA-IgA-Ak Histologie Bewertung von Mukosa-Läsionen nach Marsh-Oberhuber- Klassifikation HLA-Typisierung Strikte Einhaltung einer glutenfreien Diät (GFD) Zöliakie Therapie Tab. 3: Schnellübersicht der nicht erlaubten und erlaubten Getreide und Mehlpflanzen bei glutenfreier Diät (modif. nach FELBER ) Nicht erlaubt Erlaubt Dinkel (und Grünkern), Amaranth, Buchweizen, Einkorn, Emmer, Hirse, Kartoffel, Mais, Gerste, Khorasan- Maniok, Quinoa, Reis Weizen, Triticale und andere Hybride, Weizen Aufgrund unterschiedlicher Zusammensetzung der Proteinkomponenten könnte es möglich sein, dass eine glutenhaltige Getreidesorte existiert, die wenige bis kaum potenziell problematische Sequenzen enthält. Verträgliche Getreidesorte möglich Großer Nutzen für die GFD Fokussierung auf -Gliadin 3

4 Fokussierung auf -Gliadin Übereinstimmender Sequenzbereich Unterschiede im Bereich des 33-mer Einkorn: Unvollständige Sequenz des 33-mer Nur eines der sechs Epitope vorhanden: 1a Ausreichend für Immunreaktion Weitere Sequenzen in anderen Gliadinen/Gluteninen Ähnlicher Aufbau der Toxizitätsstudien: Verdauung von Gluten im Proteolyse-Modell Gabe des entstandenen Hydrolysats zu Zellkultur Untersuchung der Stimulation von Immunzellen und Sekretion verschiedener Mediatoren Allein das Vorhandensein potenziell problematischer Sequenzen bedingt nicht die Entstehung entsprechender Peptide Einflussfaktoren in den Toxizitätsstudien: Proteolyse-Modell, eingesetzte Verdauungsenzyme Auswahl der Getreide Probenvorbereitung Herkunft der Zellen für Zellkulturen Daraus folgt: Uneinheitliche Peptidprofile Sehr bedingte Vergleichbarkeit der Studienergebnisse Erschwerte Beurteilung der Toxizität Übertragbarkeit auf den Menschen? Peptide unbekannt Fazit Verträglicher Genotyp einer Getreideart könnte ähnliche Stellung in der GFD einnehmen wie Hafer Chance durch große Vielfalt Möglichkeiten für weitere Erkrankungen wie WDEIA: Einkorn-Genotypen: Arm an 5-Gliadinen Herstellung hypoallergener Backwaren 4

5 BANSNER, J. (2018): Ernährungsphysiologische Bewertung von Einkorn, Emmer und Dinkel unter besonderer Berücksichtigung des Einflusses auf die Autoimmunerkrankung Zöliakie. Master- Thesis, Justus-Liebig-Universität Gießen BELITZ, H.-D.; GROSCH, W.; SCHIEBERLE, P. (2008): Lehrbuch der Lebensmittelchemie. 6., vollständig überarbeitete Auflage. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag. ISBN: FELBER, J.; AUST, D.; BAAS, S.; BISCHOFF, S.; BLÄKER, H.; DAUM, S.; KELLER, R.; KOLETZKO, S.; LAASS, M.; NOTHACKER, M.; ROEB, E.; SCHUPPAN, D.; STALLMACH, A. (2014): Ergebnisse einer S2k-Konsensuskonferenz der Deutschen Gesellschaft für Gastroenterologie, Verdauungs- und Stoffwechselerkrankungen (DGVS) gemeinsam mit der Deutschen Zöliakie-Gesellschaft (DZG) zur Zöliakie, Weizenallergie und Weizensensitivität. Zeitschrift für Gastroenterologie, 52, FRY, L.; MADDEN, A.M.; FALLAIZE, R. (2018): An investigation into the nutritional composition and cost of gluten-free versus regular food products in the UK. Journal of Human Nutrition and Dietetics, 31, HUSBY, S.; KOLETZKO, S.; KORPONAY-SZABÓ, I.R.; MEARIN, M.L.; PHILLIPS, A.; SHAMIR, R.; TRONCONE, R.; GIERSIEPEN, K.; BRANSKI, D.; CATASSI, C.; LELGEMAN, M.; MÄKI, M.; RIBES- KONINCKX, C.; VENTURA, A.; ZIMMER, K.P. (2012): European Society for Pediatric Gastroenterology, Hepatology, and Nutrition Guidelines for the Diagnosis of Coeliac Disease. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition, 54, LEWIS, N.R. und HOLMES, G.K.T. (2014): Morbidity and Mortality Associated with Celiac Disease. In: RAMPERTAB, S.D. und MULLIN, G.E. (Eds.): Celiac Disease. New York: Humana Press, Springer Science + Business Media, LUDVIGSSON, J.F.; LEFFLER, D.A.; BAI, J.C.; BIAGI, F.; FASANO, A.; GREEN, P.H.R.; HADJIVASSILIOU, M.; KAUKINEN, K.; KELLY, C.P.; LEONARD, J.N.; LUNDIN, K.E.A.; MURRAY, J.A.; SANDERS, D.S.; WALKER, M.M.; ZINGONE, F.; CIACCI, C. (2013): The Oslo definitions for coeliac disease and related terms. Gut, 62, MÄKI, M. und COLLIN, P. (1997): Coeliac Disease. The Lancet, 349, MIEDANER, T. und LONGIN, F. (2012): Unterschätzte Getreidearten. Einkorn, Emmer, Dinkel & Co. 1. Auflage. o.o.: Agrimedia GmbH & Co. KG. ISBN: MOLBERG, Ø.; KJERSTI UHLEN, A.; JENSEN, T.; SOLHEIM FLÆTE, N.; FLECKENSTEIN, B.; ARENTZ- HANSEN, H.; RAKI, M.; LUNDIN, K.E.A.; SOLLID, L.M. (2005): Mapping of Gluten-T-Cell Epitopes in the Bread Wheat Ancestors: Implications for Celiac Disease. Gastroenterology, 128, OZUNA, C.V.; IEHISA, J.C.M.; GIMÉNEZ, M.J.; ALVAREZ, J.B.; SOUSA, C.; BARRO, F. (2015): Diversification of the celiac disease -Gliadin complex in wheat: a 33-mer peptide with six overlapping epitopes, evolved following polyploidization. The Plant Journal, 82, PRANDI, B.; TEDESCHI, T.; FOLLONI, S.; GALAVERNA, G.; SFORZA, S. (2017): Peptides from gluten digestion: A comparison between old and modern wheat varieties. Food Research International, 91, SAPONE, A.; BAI, J.C.; CIACCI, C.; DOLINSEK, J.; GREEN, P.H.R.; Hadjivassiliou, M.; KAUKINEN, K.; ROSTAMI, K.; SANDERS, D.S.; SCHUMANN, M.; ULLRICH, R.; VILLALTA, D.; VOLTA, U.; CATASSI, C.; FASANO, A. (2012): Spectrum of gluten-related disorders: consensus on new nomenclature and classification. BMC Medicine, 10, 13 SCHUPPAN, D. (2016): Zöliakie. Pathogenese, Klinik, Epidemiologie, Diagnostik, Therapie. Bundesgesundheitsblatt, 59, WIESER, H. (2000): Comparative investigations of gluten proteins from different wheat species. I. Qualitative and quantitative composition of gluten protein types. European Food Research and Technology, 211,