Az egészség bölcsője

Nyomok keresése a vérben: Az úgynevezett metabolom egyfajta állapotjelentést ad az anyagcseréről. Berthold Koletzko gyermekorvos megpróbálja az adatokból kiolvasni, hogy a csecsemő étrendje mennyire befolyásolja jövőbeli életét.

münchen

Berthold Koletzko tanulmányai azt mutatják, hogy a szoptatott gyermekeknek később kisebb eséllyel vannak súlyproblémák. Fotó: Jörg Lange/Picture Alliance

Nemcsak a vér folyik az ereinkben, hanem egy több mint 1000 különböző vegyszerből álló koktél is. Ne aggódj, oda tartoznak, legalábbis a legtöbbjük. A molekuláris nyomokat az élet magával hozza. Az emberi anyagcsere kezdeti, köztes vagy végtermékei, az úgynevezett metabolitok keringenek a testben. Minden darab csokoládé, minden kolbászkenyér, minden tekercs és minden áfonya egyfajta kémiai ujjlenyomatot hagy maga után. Az emésztőrendszerben felszabadulva a tápanyagok a véráramba kerülnek, a haj hegyétől a lábujj hegyéig terjednek, és a sejtek felszívódnak. Az enzimek a legtöbb tápanyagot új vegyületekké alakítják, vagy több lépésben lebontják őket az energia előállításához. Például a növényi olajokból származó rövid láncú zsírsavak hosszú láncúvá alakulnak, amelyeket a sejtek végül beépíthetnek membránjukba.

Minden sejt nemcsak átalakítja a bejövő tápanyagokat, hanem szorgalmasan is előállítja önmagát: például kémiai energiahordozókat, hormonokat és egyéb szignálmolekulákat. És akkor van egy harmadik anyagcsere-forrás, amelyet néhány évvel ezelőttig nagyrészt figyelmen kívül hagytak: az emberi belekben megtelepedő baktériumok. Ez a bélflóra nemcsak az emésztést segíti, hanem a test számtalan folyamatát is ellenőrzi. A mikroorganizmusok képezik az immunrendszert, és megvédenek minket az autoimmun betegségektől és az allergiától. De olyan hírvivő anyagokat is gyártanak, mint a szerotonin, amelyek a központi idegrendszerre és a szív- és érrendszerre hatnak. És kiegészítik az emberi enzimek metabolikus aktivitását. Például a húsból származó kolint a bélbaktériumok segítségével több reakció lépésben TMAO nevű anyaggá alakítják, ami csökkenti az erek rugalmasságát és szívbetegséghez vezethet.

Ez a vérben lévő 1000 anyag - és valószínűleg még sok más van - együtt az ember fiziológiai képét, egyfajta biokémiai állapotjelentést eredményez állapotáról, anyagcsere-aktivitásáról - és egészségi állapotáról. Az összes gén egészét leíró „genom” alapján a kutatók kitalálták az „anyagcsere” kifejezést, amely minden anyagcsere-folyamatra kiterjed, beleértve az összes köztiterméket is. Berthold Koletzko számára, aki az LMU-Klinikum Hauner Gyermekkórház anyagcsere és táplálkozási osztályát vezeti, a vérben ezek a nyomok fontos információkat szolgáltatnak a betegségek kialakulásáról.

A betegség kémiai "ujjlenyomata"
Mivel minden betegség megváltoztatja az ember tipikus anyagcsere-mintázatát. A saját kémiai ujjlenyomatát kinyomtatja az anyagcserére. Ilyen például a cukorbetegek erősen ingadozó vércukorszintje. Ma más betegségeket is diagnosztizálnak a vérkép jellegzetes jelei alapján. Ez magában foglalja azt a 14 veleszületett anyagcsere- és hormonális rendellenességet is, amelyek esetében Németországban minden újszülött gyermeket 2005 óta rendszeresen tesztelnek. Ez a szűrési program évente több száz újszülöttet talál meg ilyen állapotban, akiket azután az első tünetek megjelenése előtt megfelelően kezelhetnek.

És egyre több kutató követi ezeket a nyomokat a vérben, és felhasználja őket annak tanulmányozására, hogy miként fordulnak elő először a betegségek. Koletzko gyermekprofesszor például kollégáival, Franca Kirchberggel, Christian Hellmuth-val és Olaf Uhl-lal megpróbálja elmagyarázni, hogy a kisgyermekkori táplálkozás típusa hogyan befolyásolja a későbbi alkotmányt. Elősegítheti-e az anyagcserezavarok kialakulását? Koletzko megfigyelte, hogy az élet első két évének növekedési üteme bizonyos bizonyossággal utal a túlsúly és a kapcsolódó állapotok, például a cukorbetegség későbbi kockázatára. "Most már tudjuk, hogy a növekedés nagyon függ a táplálkozástól" - mondja az orvos. Azok, akiket csecsemőként szoptattak, szintén alacsonyabb koleszterinszinttel és kevesebb érrendszeri lerakódással rendelkeznek az élet későbbi szakaszaiban, és így jobban védettek a szív- és keringési betegségektől.

Természetesen a hajlam elengedhetetlen szerepet játszik a növekedésben és az egészségben is, de úgy tűnik, hogy az élelmiszer-ellátás jelentős környezeti tényező. "Egy nagy tanulmányban láttuk, hogy a szoptatott gyermekek és azok, akiket üveges táplálékkal táplálnak, nagyon másképp nőnek". Koletzko gyanítja, hogy ennek oka lehet az eltérő fehérjetartalom. De talán csak az egyes fehérjekomponensek befolyásolják jól a növekedést az iskolás korban. Koletzko csapata csak nemrégiben tett közzé egy randomizált tanulmányt, amely bemutatja a kisgyermekkori táplálkozás erős hatását a hosszú távú egészségre. Születés után a gyermekeknek hagyományos, magas fehérjetartalmú anyatej-helyettesítő tápszert vagy alacsonyabb fehérjetartalmú palackból táplált tápszert kaptak, amely közelebb állt az anyatej összetételéhez. A csecsemő fehérjében gazdag étrendje után a testtömeg-index (BMI) az általános iskolás korban szignifikánsan magasabb volt, és az egyéb befolyásoló tényezőkhöz igazított elhízás kockázata csaknem háromszor magasabb, mint az alacsony fehérjetartalmú csecsemőtápszer után.

Különböző befolyásoló tényezők kölcsönhatása
Annak érdekében, hogy kiderüljön, mely anyagok befolyásolják a legnagyobb mértékben a gyermek ételét, a munkacsoport megvizsgálja a gyermekek anyagcseréjét és nyomon követi, hogy ezek milyen változásokat okoznak a szervezetben. A "metabolikus programozás" az, amit a kutatók annak a folyamatnak neveznek, amelynek során a biológiai pályát meghatározzák a jövőbeli fejlődés és az egész élet számára. Mert ezt nem csak azok a gének határozzák meg, amelyeket minden ember örököl apjától és anyjától, ahogy azt 15 évvel ezelőtt hihetnénk, amikor az első emberi genomot még csak megfejtették. "Abban az időben még azt hitték, hogy a gének elsősorban a fizikai jellemzőket formálják" - mondja Koletzko. Ma már egyértelmű, hogy csak környezeti tényezőkkel, például étrenddel interakcióban teszik. „Ha például egy gyermeknél diagnosztizáljuk a cisztás fibrózist, akkor egy genetikai vizsgálattal egyáltalán nem tudjuk megjósolni a betegség lefolyását. Még csak most kezdjük megérteni, hogyan működnek ezek a kölcsönhatások más befolyásoló tényezőkkel. "

De mik ezek a tényezők? Legalábbis a méhek esetében erre a kérdésre már egyértelműen megválaszolható a táplálék, amelyet a lárvák táplálnak, eldönti, hogy munkásokká vagy királynőkké válnak-e. Ha 13 napig kapja a különösen fehérjében gazdag takarmánylevet, amelyet számos egészséges élelmiszer-áruházban árulnak Jelly Jelly néven, akkor királynők lesznek. Ha csak három napig kapják meg ezt a váladékot az etető méhekből, majd mézet és virágport, akkor munkásokká válnak. Sokáig azt hitték, hogy a méhpempőben bizonyos anyagok okozzák a királynővé való átalakulást. Valójában a korai pollennel és mézzel történő táplálás biztosítja, hogy a lárvák genetikai anyagában lévő géneket az epigenetikus DNS-metiláció inaktiválja oly módon, hogy a dolgozók és ne a királynők fejlődjenek. Más szavakkal: minden méhben van egy királynő. Ez azonban csak akkor jelenik meg, ha speciális korai étrendet kap.

A takarmányban lévő anyagok így biokémiai jelátviteli utakat váltanak ki, amelyek biztosítják a gének hosszú távú be- vagy kikapcsolását. Ezt az epigenetikai jelenséget embereknél is megfigyelik. "Egy megfigyeléses tanulmányban a korai terhesség étrendjét olyan epigenetikai mintákhoz kapcsolták, amelyek előre jelezték az iskoláskorú gyermekek testzsírtartalmát" - mondja Koletzko. Az orvos azt gyanítja, hogy az anyai szervezetben a táplálkozás által kiváltott anyagcsere-körülmények okozzák az epigenetikai aláírások átírását a gyermek genomjának egyes részein. Mégis kiderülhet, hogy ez a hipotézis nem életképes.

Tudás a megelőző egészségfejlesztéshez
Milyen molekuláris mechanizmusok okozzák az epigenetikai változásokat és milyen hatásai vannak a különböző étrendeknek, az egy fontos kutatási kérdés, amelyben Koletzko és munkacsoportja szorosan együttműködik Lattka Évával és Sonja Zeilingerrel a neuherbergi Helmholtz Környezetvédelmi és Egészségügyi Központból. "Ennek ismeretében potenciálisan jelentősen javulhat a megelőző egészségfejlesztés." Nem utolsósorban egy nagy projektben, amelyet az Európai Kutatási Tanács (ERC) finanszírozott mintegy 2,5 millió euróval, Koletzko deklarált célja a gyermeknövekedés szabályozásával kapcsolatos kulcsfontosságú kérdések kezelése. pontosítani és hozzájárulni a jobb étrendi ajánlásokhoz.

Az anyagcsere-kutatók ma már tudják, hogy az anya súlya is befolyásolja gyermekei későbbi súlyát. Ez a megfigyelés egyértelműen igazolható, még akkor is, ha még csak most kezdik megérteni, hogy az anya zavart anyagcseréje mely molekuláris útvonalat vonja be gyermekei biológiai memóriájába. Nagy előnye lenne azonban ismerni azokat az anyagokat, amelyek védenek a betegségekkel szemben. Mint az anyatej faktor, amely védekezni látszik az elhízás és egyéb betegségek ellen. Koletzkónak már van egy konkrét gyanúja, és tanulmányokat tervez, amelyek igazolhatják gyanúját.

Koletzko a táplálkozási és anyagcsere tényezők hatásait is tanulmányozza a perinatális periódus után. Az egyik kérdés az, hogy a magas zsírtartalmú, magas láncú omega-3 zsírsavtartalmú halak fogyasztása befolyásolja-e a gyermekek agyi funkcióit. Egy randomizált vizsgálatban a kisgyermekes családok elkészített ételeket kaptak tengeri halakkal vagy anélkül. A vizsgálat elején és végén a gyerekek egy szabványosított tesztprogramban vesznek részt, amelyen általában nagyon jól szórakoznak, és amelynek célja a lehetséges hatások rögzítése. Itt a munkacsoportnak sikerült megmérnie a diéta anyagcsere-hatását a gyermekek számára teljesen ártalmatlan pofacsontokból.

Koletzko és alkalmazottai számára különös kihívást jelent a modern, rendkívül érzékeny elemzési módszerekkel kapott igen kiterjedt adathalmazok értékelése. Mintegy 250 különböző anyagcsere-anyag számszerűsíthető a vizsgálatban részt vevő gyermek minden egyes vérmintájából. Az összegyűjtött genetikai és epigenetikai adatok még szélesebb körűek. "Az egyik nehézség itt az, hogy nem ül le véletlenszerű különbségekre a vérminták között, hanem inkább azonosítja azokat, amelyeknek valóban biológiai jelentősége van" - mondja az orvos. Ennek értékelése nagyon időigényes, ezért különösen fontos az adatelemzés minősége.

Ha az emberi anyagcserét kapcsolási rajzként próbálja megrajzolni, akkor kémiai reakciók zavaros hálózata keletkezik, amelyek időnként köztes lépéseken keresztül kapcsolódnak egymáshoz. Még nem lehetséges minden folyamatot egyszerre rögzíteni. A kutatók ezért a biokémiai hálózat viszonylag kis szakaszaira koncentrálnak, de soha nem szabad szem elől téveszteniük az anyagcsere általános képét. Ez az egyetlen módja annak, hogy megtanulják, hogyan emlékeznek 70 év után is az emberek teste az életük első heteiben történtekre.
Hanno Charisius (Insights 1/2014. Folyóirat)

Prof. Dr. Berthold Koletzko gyermekgyógyász professzor, az anyagcsere és táplálkozásgyógyászat tanszék vezetője Dr. az LMU Klinika von Haunersche Gyermekkórháza és tagja az LMU Haladó Tanulmányok Központjának. Koletzko, aki 1954-ben született, a münsteri egyetemen humán orvoslást tanult. Gyermekgyógyászati ​​és serdülőkori képzése többek között Dél-Afrika, Tanzánia és Kanada klinikáira vitte. A habilitációt a düsseldorfi egyetemen végezte. 2012-ben az Európai Kutatási Tanács fejlett nyomozók ösztöndíját ítélte oda neki.