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Gesunde Ernährung Nutrigenetik: Unser Erbgut, unser Essen

Immer deutlicher zeigt sich: Die Gene haben enormen Einfluss darauf, wie ein Mensch Nährstoffe verwertet. Eine neue Forschungsdisziplin hat sich gebildet - ihr Ziel: per Gentest maßgeschneiderte Ernährungspläne zu entwicklen
Nutrigenetik: Unser Erbgut, unser Essen

Zwar gleicht sich das Erbgut zweier Menschen im Mittel zu fast 99,7 Prozent. Der kleine Unterschied jedoch kann bewirken, dass Speisen, etwa eine Portion Nudeln, ganz anders verdaut werden. Der eine verwertet die gleiche Portion weitaus besser als ein anderer - und nimmt zu

Wer sich mit den gesundheitlichen Folgen des Essens beschäftigt, ist oft schnell verwirrt. Denn es erscheint paradox: Die gleiche Ernährungsweise wirkt auf zwei Menschen mitunter völlig unterschiedlich. Weshalb etwa können manche über Jahrzehnte hauptsächlich Currywurst und Hamburger, Pizza und Pommes frites zu sich nehmen und sind noch in hohem Alter fit, während die fett- und salzreiche Kost bei anderen zu Übergewicht und gefährlichem Bluthochdruck führt? Warum mangelt es Menschen, die sich ausgewogen und gesund ernähren und den allgemeinen Empfehlungen entsprechend regelmäßig zu Obst und Gemüse greifen, dennoch zuweilen an Vitaminen oder Mineralstoffen? Wieso zeigen einige Studien, dass der Genuss von Kaffee dem Herzen schadet – und kommen andere Untersuchungen zu dem genau entgegengesetzten Ergebnis?

Seit Kurzem können Forscher solche Unstimmigkeiten erklären. Denn es kommt nicht nur darauf an, was man isst. Sondern auch, wer es isst. Denn obwohl sich die Menschen genetisch zu fast 99,7 Prozent gleichen, funktioniert der Organismus jedes Einzelnen anders. Verantwortlich dafür sind jene gut 0,3 Prozent des Erbguts, die sich von Individuum zu Individuum unterscheiden. Sie bestimmen Erscheinungsmerkmale wie Augen- und Haarfarbe. Aber eben auch, wie jeder von uns Nährstoffe aufnimmt und verwertet. So können manche Menschen – aufgrund ihrer genetischen Konstitution – den ganzen Tag Kaffee trinken, ohne dass es ihnen besonders viel ausmacht. Während bei anderen schon nach einer Tasse das Herz zu rasen beginnt. Verantwortlich dafür ist vermutlich ein Enzym, das den im Kaffee enthaltenen Wirkstoff Koffein abbaut. Bei einigen Menschen arbeitet dieser Biokatalysator genetisch bedingt schneller: Das Koffein verbleibt nicht lange im Körper und entfaltet nur kurz seine Wirkung. Bei anderen läuft der Prozess dagegen wesentlich langsamer ab. Das Koffein verweilt weit länger im Organismus – und erhöht in dieser Zeit den Ausstoß von Hormonen wie Adrenalin und Kortisol, die den Herzschlag beschleunigen und den Blutdruck steigern. Vermutlich erleiden Kaffeetrinker mit dieser Genvariante öfter als andere einen Herzinfarkt. Ähnlich unterschiedlich verarbeiten Menschen Alkohol: Es kann durchaus vorkommen, dass man bei zwei Bargästen am Ende eines Abends die gleiche Promillezahl feststellt – obwohl der eine vielleicht vier Gläser Bier, der andere nur ein einziges Glas getrunken hat. Feste Nahrung wird ebenfalls nicht einheitlich verwertet. So steigt bei manchen Menschen der Cholesterinspiegel, wenn sie Butter essen, bei anderen aber nicht.

Und so setzt sich mehr und mehr eine neue Erkenntnis durch: Die beste Ernährung – also ein optimaler Speiseplan, der für alle Menschen gleichermaßen gilt – gibt es vermutlich nicht. Was gesund ist und was nicht, kann vielmehr individuell ganz verschieden ausfallen.

Ein und dasselbe Nahrungsmittel kann - je nach Veranlagung - völlig gegensätzlich wirken

Manche dieser Unterschiede lassen sich evolutionsbiologisch erklären. So kam es unter den Viehzucht betreibenden Mitteleuropäern vor rund 7500 Jahren zu einer Genmutation, die es ihren Trägern erlaubte, auch als Erwachsene Milch zu verdauen. Das erschloss unseren Vorfahren eine wichtige Nahrungsquelle. In Südostasien dagegen existiert diese Genvariante so gut wie gar nicht. Dort können 98 Prozent der Bewohner den Milchzucker Laktose nicht verwerten, da ihnen das dafür nötige Enzym fehlt. Sie bekommen Blähungen oder Durchfall, sobald sie Milchprodukte verzehren. In der Regel aber bestimmen individuelle Faktoren, wie wir Nährstoffe aufnehmen – etwa, wie wir Vitamine und Mineralstoffe verarbeiten. So gibt es viele Menschen, die aufgrund ihres genetischen Profils Substanzen wie Kalzium oder Vitamin C weniger gut aus der Nahrung absorbieren als der Rest der Bevölkerung. Sie müssen diese Stoffe in überdurchschnittlich hohen Mengen aufnehmen, um gesund zu bleiben (etwa indem sie besonders viel vitaminreiches Obst oder kalziumhaltige Milch verzehren).

Derartige Zusammenhänge zwischen dem Erbgut und der Verwertung von Nahrung haben Wissenschaftler in den vergangenen Jahren in immer größerer Zahl entdeckt – und daher eine ganz neue Forschungsdisziplin begründet: die Nutrigenetik. Schon bald könnte dieses Fach weitaus präzisere Ernährungsempfehlungen als bislang ermöglichen. Und mit individuell zugeschnittenen Ratschlägen die heute üblichen allgemeinen Tipps ersetzen. Denn die haben ein Problem: Sie stimmen nur im Mittel. So mahnen Gesundheitsexperten beispielsweise schon seit Jahrzehnten, dass wir weniger Salz zu uns nehmen sollen. Übermäßiger Konsum erhöhe den Blutdruck – und steigere daher das Risiko für Herzkrankheiten und Schlaganfälle. Doch seit einiger Zeit zeichnet sich ab, dass Salz nicht bei jedem Menschen den Blutdruck verändert – sondern nur bei rund jedem dritten. Die Nutrigenetik liefert dafür eine mögliche Erklärung: Besonders sensibel auf das Würzmittel reagieren offenbar Personen, die bestimmte Genvarianten in sich tragen. Beim Rest der Bevölkerung ist der Zusammenhang zwischen Salzkonsum und Blutdruck weitaus weniger klar. Vermutlich könnte mancher sogar gefahrlos noch mehr Salz essen als bisher. Gelänge es also etwa, mit einem einfachen Gen-Test zu bestimmen, ob jemand empfindlich auf Salz reagiert oder nicht, ließe sich jedem Verbraucher eine ganz persönliche Empfehlung aussprechen: Einigen würde man gut begründet zu strengem Verzicht raten, anderen dagegen zugestehen, ihr Essen allein nach dem persönlichen Geschmack zu salzen. Ähnliches gilt für den Alkoholkonsum: Für die meisten Menschen ist es gesund, hin und wieder ein Glas Wein oder Bier zu trinken. Der Alkohol greift in den Fettstoffwechsel ein und erhöht im Blut den Pegel einer Substanz namens HDL, die auch als „gutes“ Cholesterin bekannt ist. Dieser Stoff beugt Gefäßablagerungen vor, im Gegensatz zur schädlichen Cholesterinvariante LDL, und schützt so vor Herz-Kreislauf-Krankheiten. Allerdings greift der Mechanismus nicht immer. Studien haben gezeigt: Bei manchen Männern steigt nach Alkoholgenuss nicht der HDL-Spiegel, sondern just die Konzentration des gefährlichen LDL. Ihnen also schadet selbst das gelegentliche Glas Wein, das den meisten anderen durchaus guttut. Die Genvariante, die dafür verantwortlich scheint, findet sich beispielsweise in Nordeuropa bei mindestens jedem zehnten Mann.

So dramatisch die Folgen sein können: Die Abweichungen im Erbgut sind meist winzig. Der genetische Bauplan des Menschen besteht aus drei Milliarden Elementen. Die bergen biologische Informationen, indem sie sich in bestimmten Abfolgen zu langen Molekülketten aneinanderreihen (ähnlich wie Buchstaben, die Wörter ergeben). Vergleicht man das Genom zweier Menschen, findet man im Mittel nur an einer von 300 Stellen eine Diskrepanz. Dort stehen unterschiedliche genetische Buchstaben. Doch solch eine minimale Abweichung kann große Auswirkungen haben. Denn die Gene sind gleichsam eine Bauanleitung. Sie bestimmen, wie die Eiweiße aufgebaut sind, die im Körper arbeiten. Bei diesen komplexen chemischen Verbindungen sorgt aber oft schon eine winzige Veränderung dafür, dass sie ganz anders funktionieren. Man muss sich dies wie einen Tippfehler vorstellen, der die Bedeutung eines Satzes komplett verändert: wenn etwa in „Es gibt kein Problem“ ein einziger Buchstabe fehlt. Und es plötzlich heißt: „Es gibt ein Problem.“ So kann der menschliche Körper zum Beispiel Fruktose (eine Zuckerart, die etwa in Früchten enthalten ist) nur verarbeiten, wenn bestimmte Transportmoleküle den Zucker im Verdauungstrakt aufnehmen und durch die Darmwand in den Blutkreislauf schleusen. Doch rund 30 Prozent aller Deutschen besitzen aufgrund kleiner Veränderungen im Genom nicht genügend passend gebaute Beförderungsmoleküle. Daher verbleibt der Fruchtzucker bei ihnen im Darm und dient den dort lebenden Bakterien als Nahrung. Das ruft oft ähnlich unangenehme Blähungen und Krämpfe hervor wie die Laktose-Unverträglichkeit.

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FettVielleicht lässt sich bald schon per Gentest ermitteln, wie ein Mensch auf salzige Kost reagiert - und ob er sich beim Verzehr stark einschränken sollte

Winzige genetische Veränderungen wie die Mutation, die zu Beschwerden bei Fruktose-Verzehr führt, entstanden vermutlich immer wieder im Erbgut eines unserer Ahnen und wurden lange folgenlos weitervererbt. So kommt es, dass sich im Schnitt jeder Mensch von einem anderen durch zehn Millionen einzelne Abweichungen in seiner DNS unterscheidet. Ihre Bedeutung zeigt sich erst, wenn sich etwa die Lebensumstände drastisch wandeln – wie zum Beispiel veränderte Ernährungsgewohnheiten in modernen Gesellschaften. Recht verbreitet sind etwa Mutationen in einem mit den Buchstaben FTO abgekürzten Gen, das unter anderem eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Appetit- und Sättigungsgefühls spielt. Etwa jeder dritte Europäer trägt ungünstige Varianten dieses Gens. Die Betroffenen müssen mehr essen als andere, damit sie sich satt fühlen. Obendrein gibt es Hinweise, dass sie mehr Verlangen auf Fettiges und andere kalorienreiche Nahrung verspüren.

An diesem Beispiel lässt sich aber auch zeigen, wie begrenzt der genetische Einfluss ist. Denn nicht alle Betroffenen werden automatisch dick. Offenbar setzen vor allem jene Menschen übermäßig Körperfett an, die sich zudem wenig bewegen. Darauf weisen beispielsweise Studien unter Angehörigen der sehr traditionell lebenden Amish hin, den Angehörigen einer Religionsgemeinschaft in den USA, die auf Elektrizität, Autos und andere moderne Bequemlichkeiten verzichtet. Die Amish gehen viel zu Fuß, waschen ihre Kleidung von Hand und bestellen ihre Äcker mit Hacke und Pflug. All diese körperlichen Betätigungen neutralisieren offenbar die Folgen des gesteigerten Appetits: Anders als im Rest der Bevölkerung sind Träger des veränderten FTO-Gens bei den Amish seltener übergewichtig. Eine andere Genvariante namens APOA2 lässt betroffene Menschen Fette auf ungewöhnliche Art verarbeiten. Normalerweise macht es für die Energiebilanz keinen wesentlichen Unterschied, welche Art von Fett wir zu uns nehmen. Denn ob es sich dabei nun um gesättigte Fettsäuren handelt, die in größeren Mengen in Aufschnitt und Butter vorkommen, oder um ungesättigte Fettsäuren, die etwa in Olivenöl und Lachs enthalten sind, ist gleichgültig: Stets schlägt ein Gramm Fett in den handelsüblichen Kalorienangaben mit neun Kilokalorien zu Buche. Doch für Menschen mit der Genvariante APOA2 gilt diese Regel nicht. Sie verwerten gesättigte Fette viel effizienter als ungesättigte. Ihr Organismus kann dadurch Energie sparen und mithin leichter die körpereigenen Fettdepots etwa um die Hüften füllen. Im Schnitt bleiben sie gut fünf Kilo schlanker, wenn sie – bei gleicher Kalorienzahl – einen Großteil der Fette in ungesättigter statt gesättigter Form mit der Nahrung zu sich nehmen.

Erkenntnisse wie diese haben große Hoffnungen geweckt. Schließlich klingt es so, als müsste jeder Einzelne nur einen Tropfen Blut oder einen Abstrich der Mundschleimhaut zur DNS-Analyse abgeben, um eine Ernährungsform zu finden, die ihn – quasi mit garantiertem Erfolg – schlank und gesund macht.

Tatsächlich bieten mehrere Firmen in Europa und den USA derartige Tests bereits an. Sie erstellen scheinbar personalisierte Ernährungsfahrpläne. Doch solche Angebote sind meist unseriös. Denn so vielversprechend die bisherigen Erkenntnisse auch sein mögen: Die Nutrigenetik steht erst am Anfang. Ihr Forschungsgegenstand, der Zusammenhang zwischen Erbgut und Ernährung, ist äußerst komplex. Zwar ist es ohne Zweifel ein Erfolg, dass Nutrigenetiker schon so viel über den Einfluss bestimmter Gene auf die Nahrungsverwertung herausgefunden haben. Darüber etwa, in welcher Weise die Gene bestimmen, wie der Körper auf Salz, Fett oder Koffein reagiert. Doch jedes Gericht, das wir verzehren – sei es ein Hamburger, ein Obstsalat oder ein Gemüseeintopf –, besteht aus etlichen Zutaten. Und sie alle enthalten wiederum viele Substanzen, die alle in der einen oder anderen Weise auf den Körper wirken. Mehr noch: Auch das Zusammenspiel der Gene ist hochkompliziert und bislang erst zum Teil verstanden. Deshalb lassen sich aus Tests vereinzelter Gene fast nie eindeutige Rückschlüsse ziehen.

Nutrigenetik: Unser Erbgut, unser Essen

Mutationen im Erbgut können zum fehlerhaften Bau von bestimmten Molekülen in der Darmwand führen. Die mögliche Folge: Bauchschmerzen

Einerseits sind an vielen Stoffwechselsystemen mehrere Dutzend Gene beteiligt. So haben Forscher bislang mehr als 95 Mutationen gefunden, die zu Übergewicht beitragen. Manche – wie die in dem FTO-Gen – scheinen dabei besonders wichtig. Doch Hunderte weitere sind vermutlich noch vollkommen unbekannt. Andererseits beeinflussen sich Gene gegenseitig und haben oft mehr als eine Aufgabe. So besitzt beispielsweise jeder zehnte Mensch eine Mutation in einem Gen namens MTHFR. Diese Veränderung bewirkt, dass der Körper das Vitamin Folsäure weniger gut aus der Nahrung aufnimmt. Die Betroffenen sind daher unter anderem anfällig für Herzkrankheiten und Depressionen. Dem Mangel können sie mit Nahrungsergänzungsmitteln vorbeugen. Doch Studien zeigen nun, dass dadurch ein neues Problem entsteht: Das Risiko, an Krebs zu erkranken, steigt. Verändert man im komplexen Geflecht der Körperprozesse einen einzelnen Faktor, hat das also oft weitreichende Effekte. Und die sind fast unmöglich vorherzusagen. So nimmt das Tumorrisiko nicht zu, wenn die Träger der MTHFR-Variante statt eines Nahrungsergänzungsmittels besonders viel folsäurereiches Gemüse wie Spinat, Spargel oder Brokkoli essen (den genauen Grund für dieses Phänomen kennen die Forscher noch nicht).

Gene beeinflussen sich gegenseitig: Daher sind Prognosen über Krankheiten schwer zu treffen

Noch aus einem weiteren Grund sind Erbgutanalysen zum Zweck der Ernährungsberatung heikel: Manche Gene, welche die Experten begutachten, offenbaren auch, ob der Untersuchte mit hoher Wahrscheinlichkeit an einem unheilbaren Leiden erkranken wird. Eine solche Doppelrolle spielt zum Beispiel das Eiweiß Apolipoprotein E (APOE). Es kommt in drei Varianten vor: APOE2, APOE3 und APOE4. Die Variante APOE4 beeinflusst den Fettstoffwechsel derart, dass ein Mensch zu einem hohen Cholesterinspiegel neigt, mit entsprechend gesteigertem Risiko für Herz- und Kreislauf-Leiden. Das Wissen darum kann für den Betroffenen hilfreich sein. Schließlich kann er bestimmte fettreiche Lebensmittel meiden, um den genetischen Nachteil auszugleichen. Doch APOE4 kann auch das Risiko erhöhen, an Alzheimer zu erkranken. Daran aber vermag der Betroffene, zumindest nach heutigem Forschungsstand, nichts zu ändern. Und so könnte die Kenntnis um eine eventuell drohende Demenz schon Jahrzehnte vor deren möglichem Ausbruch bei manchen Menschen starke Ängste auslösen – und mithin die Lebensqualität schmälern. Wie müsste ein Arzt mit so einem Untersuchungsergebnis umgehen? Ist es ethisch vertretbar, einem Patienten diese Information vorzuenthalten? Seriöse Wissenschaftler wagen sich angesichts der vielen noch offenen Fragen und Probleme daher nur behutsam an genetisch personalisierte Ernährungsempfehlungen. Einer der ersten Pilotversuche war das internationale Forschungsprojekt „Food4Me“, das die Europäische Union 2011 ins Leben rief. Rund 1600 Freiwillige gaben Blutproben und Abstriche ihrer Mundschleimhäute ab und beantworteten Fragen zu ihren Essgewohnheiten. Forscher der Technischen Universität München untersuchten das Erbgut der Probanden auf mehrere Genvarianten, darunter günstige und ungünstige Versionen der FTO-, MTHFR- und APOE-Gene. Darauf basierend gaben die Wissenschaftler den Freiwilligen individuelle Tipps. Dem einen etwa, dass er besonders viel Gemüse und Vollkornprodukte essen, dem anderen, dass er den Verzehr von Kohlenhydraten reduzieren sollte. Im Vergleich mit Personen einer Kontrollgruppe, die keine personalisierten, sondern ganz allgemeine Hinweise zu gesunder Ernährung erhielten, zeigte sich: Es fällt Menschen tatsächlich leichter, ihre Essgewohnheiten umzustellen, wenn sie wissen, dass die Empfehlungen für sie ganz persönlich gelten. Unerheblich scheint es dagegen zu sein, ob die Ratschläge auf der Analyse der Gene oder anderen Daten (etwa Blutwerten oder bisherigen Ernährungsgewohnheiten) beruhen.

Nutrigenetiker sind sich sicher: Genetisch personalisierte Speisepläne haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir uns ernähren und wie wir Speisen auswählen, zu revolutionieren. Langfristig hoffen sie, sehr viel konkretere Verzehrempfehlungen geben zu können als heute. Es wird noch einige Jahre dauern, doch dann könnten sie Verbrauchern wohl elektronische Geräte an die Seite stellen, die bereits beim Einkauf oder bei der Bestellung im Restaurant helfen, das für sie persönlich beste Essen zu wählen. Und vielleicht wird es irgendwann eine App geben, die auf Grundlage des individuellen Gen-Profils den Speiseplan überwacht und dem jeweiligen Stoffwechsel gemäß Empfehlungen gibt. Die beispielsweise berechnet, ob man an einem bestimmten Tag schon genügend Kalzium zu sich genommen hat. Welche Vitamine noch fehlen. Ob man beim Abendessen aufs Nachsalzen verzichten sollte. Ob man eher Hähnchenbrust mit Gemüse verzehren sollte. Oder ob es der ganz persönliche Fettstoffwechsel diesmal erlaubt, dass man sich – und zwar guten Gewissens – eine Currywurst mit Pommes frites gönnt.