AktivitätenAktivitäten - Unsere bisherige Erfolgsbilanz
In diesem Abschnitt werden die Kernpunkte unserer Arbeit in ihrem Zusammenhang erläutert. Dies soll unter anderem als Orientierungshilfe für die Liste der Publikationen dienen. Die Themen werden unter zwei Überschriften präsentiert: 1.) Eisen und verwandte Probleme und 2.) Ernährungsverhalten in Drittweltländern.
1. Eisen und verwandte Probleme
1.1 Probleme der Eisenversorgung
Ein Strang unserer Aktivitäten formt sich um das facettenreiche Problem der Eisenversorgung. Mit dem Durchbruch genetischer Methoden hat sich das Verständnis der wechselseitigen Interaktionen zwischen den bedarfsgerecht angepassten molekularen Mechanismen der Eisenresorption und -verteilung und zum Beispiel der Entwicklung und Intensität von Entzündungen erheblich verfeinert, wodurch sich Perspektiven für einen diätetischen Zugang zur Behandlung solcher Entzündungen öffnen. Der Erkenntnisstand zu diesen Mechanismen und die Konsequenzen für die täglichen Zufuhrempfehlungen wurden in einer Reihe von Übersichtsarbeiten zusammengefasst (R1, R2, R3, R4, R6, R7).
Die Entwicklung und Validierung einer Methode zur Bestimmung der Verteilung von Eisenisotopen in Mäusen reiht sich hier ein, wobei das Problem gelöst wurde, die Aktivität des Eisenisotops 59Fe in den Geweben von der Aktivität in roten Blutkörperchen zu unterscheiden (I1,I2), die sich zum Zeitpunkt des Todes im Gewebe befanden. Auf dieser Grundlage konnte ein Computermodell für die Eisenverteilung entwickelt werden (I8), mit dessen Hilfe man Veränderungen der Eisenverteilung bei Fehlen bestimmter Proteine in Knock-out-Mäusen oder nach deren genetischer Modifikation unmittelbar untersuchen kann.
In Eisensupplementierungsprogrammen werden gut bioverfügbare Eisenpräparate eingesetzt, was zu überschießender Resorption von Eisen und zu schädlichen Wirkungen führen kann (R1). Vor allem bei Säuglingen und Kleinkindern kommt es bei fehlender Ausreifung der Regelmechanismen für die Resorption und Verteilung von Eisen und Eisengaben ohne entsprechenden Bedarf zu Wachstumsdefiziten (R9). Eine jüngste, von der Stiftung geförderte Mausstudie half die mechanistischen Vorstellungen zur Eisenresorption zu erweitern und belegte, dass das Speicherprotein Ferritin in der Mucosa erforderlich ist, um eine überschießende Eisenresorption und ihre schädlichen Konsequenzen zu vermeiden (I11).
1.2 Eisen und Entzündungsvorgänge
In einem Mausmodell für die Colitis ulcerosa konnte die Intensität der Entzündung durch eisenarme Ernährung signifikant gesenkt werden (I5) und bleibt auch dann niedrig, wenn das fehlende Eisen durch Injektion zugeführt wird (I12). Zudem konnten molekulare Mechanismen der Entzündungsentstehung, wie oxidativer Stress und ER-Stress, und die bevorzugte Verteilung von Eisen in entzündliches Gewebe hinein erhellt werden (I6, I12), was Perspektiven für künftige therapeutische Ansätze öffnet.
Der oxidative Stress im Lumen des Enddarms spielt bei der Pathogenese entzündlicher Darmerkrankungen und von Colontumoren eine Rolle. Die Hildegard-Grunow-Stiftung fördert die Entwicklung einer Methode, diesen oxidativen Stress in Stuhlproben zu bestimmen. Orale Eisensupplemente in der von der WHO empfohlenen Dosierung steigern den oxidativen Stress im Darmlumen signifikant, was jedoch durch gleichzeitigen Verzehr antioxidativer Nahrungsbestandteile, wie z.B. Bestandteilen des Palmöls, ausgeglichen werden kann (I7).
1.3 Die Optimierung von Eisen-Interventionsprogrammen bei Kindern und Erwachsenen
Um die Zahl der bei Kindern in Südostasien verbreiteten Anämien zu senken, förderte die Stiftung unter Leitung der Gesellschaft für Technische Zusammenarbeit (GTZ) die Erprobung von „Foodlets“ in Kambodscha. „Foodlets“ sind eine von uns mitentwickelte neue Darreichungsform für Mikronährstoffe, die den Gerichten auf dem Teller beigemengt werden. Durch Einsatz solcher „Foodlets“, die die von der WHO empfohlene tägliche Zufuhrmenge (RDA) für Eisen enthielten, ließen sich Schwere und Häufigkeit der Anämien signifikant senken. Der Zusatz von 11 essenziellen Mikronährstoffen (0,5 RDA/d) im selben „Foodlet“ senkten die Anämie nicht weiter, reduzierten aber die Häufigkeit von Durchfall und grippalen Infekten in der Eisengruppe signifikant. Anämien durch die in Südostasien häufigen Hämoglobinopathien sprachen bei gleichzeitigem Eisenmangel ebenfalls auf Eisengaben an (I4). Eisenmangelanämien ließen sich bei kambodschanischen Schulkindern durch Würzen der Speisen mit eisenfortifizierter Fischsauce senken, wobei eine neue Methode zur Fortifikation mit FeSO4 und Zitrat zu demselben Ergebnis führte wie die mit dem gebräuchlicheren, aber erheblich teureren NaFeEDTA (I4).
Eisen, das in Form von Pflanzenferritin zum Beispiel in schnell wachsenden Pflanzenteilen wie Sojasprossen reichlich vorkommt, verursacht keinen oxidativen Stress im Darmlumen und scheint langsamer resorbiert zu werden. In Zusammenarbeit mit E. Theil vom CORI in Kalifornien und F. Pizzaro in Chile förderte de Hildegard-Grunow-Stiftung Untersuchungen zur Resorption von Pflanzenferritin, die als Ganzes resorbiert zu werden scheinen (I20).
1.4 Eisen und Malaria
Eine Eisensupplementierung verschlimmert den klinischen Verlauf der durch den Parasiten P. Falziparum verursachten Malaria, wenn sie nicht ausschließlich im Eisenmangel gegeben wird. Dadurch verbietet sich die ungezielte Gabe von Eisensupplement in Malariagebieten, da sie bei dem ausreichend mit Eisen versorgten Teil der Bevölkerung zu schweren Krankheitsverläufen und ggf. zum Tode führen kann. Ohne Gabe von Eisen anderseits kommt es bei Kindern zur Störung der physischen und geistigen Entwicklung und bei Schwangeren zu gehäuften Aborten (R2). Die Hildegard-Grunow-Stiftung unterstützt die Suche nach einem Ausweg aus diesem Dilemma. Zum einen werden preiswerte und feldtaugliche Methoden zur Bestimmung des Hämoglobin- und Eisenstatus getestet, die überdies nicht invasiv sein sollten, um die Verbreitung von Aids und Hepatitis durch Blutentnahme zu vermeiden. In diesem Zusammenhang fördert die Hildegard-Grunow-Stiftung die Testung von Geräten zur nicht-invasiven, transkutanen, fotometrischen Hämoglobinbestimmung. Einige Ergebnisse sind vielversprechend, wenn auch bisher noch kein Durchbruch erzielt wurde (I10, I19, I22). Um bei Vorliegen einer Anämie zwischen Entzündung und Eisenmangel als Ursache unterscheiden und damit über Vor- oder Nachteile von Eisengaben entscheiden zu können, wurde die Eignung von 25-Hepcidin im Urin zur nicht-invasiven Abschätzung des Entzündungsstatus erprobt (I14).
Alternativ könnte ein Ausweg in der Nutzung von Eisenpräparaten liegen, die ihr Eisen sehr langsam freigeben, so dass es eher der Hämoglobinbildung des Wirtes als den Malaria-Plasmodien zugänglich wird. Orale Eisenpolymaltose-Supplemente und der zur Eisenfortifikation eingesetzte Komplex NaFe-EDTA setzen ihr Eisen langsam frei und fördern die Bildung von Hämoglobin.Sie steigern dabei sowohl die Gesamtkonzentration von Eisen im Plasma als auch die des nicht an das Transportprotein Transferrin gebundenen Anteils („Non-Transferrin-Bound-Iron“ = NTBI) signifikant weniger als die Gabe von FeSO4 (I19). Da dem NTBI eine Schlüsselrolle für die Schädlichkeit des Eisens bei Malaria zugeschrieben wird, wird die Stiftung Studien dieser Art weiter unterstützen.
1.5 Zink-Supplementierung in der Dritten Welt
Das Spurenelement Zink ist für den Menschen essenziell. Darüber hinaus zeigten sich Zink-Supplemente hilfreich bei der Behandlung von Durchfallerkrankungen. Deshalb wurde der Einfluss von Zink auf den Verlauf von Malaria in zwei Gruppen der Pemba-Studie getestet. Die Zinkkonzentration im Plasma stieg dabei weit weniger an als der Dosis entsprechend erwartet. Die Stiftung untersuchte daraufhin die Bioverfügbarkeit des Zink aus den von der WHO eingesetzten Nutriset-Zn-Tabletten und fand sie im Vergleich zu einer wässrigen Zinklösung signifikant niedriger. Das stellt die Bioverfügbarkeit des Zink aus diesen Präparaten in Frage, nicht aber ihren therapeutischen Effekt bei Durchfall, der auf Wirkungen im Darmlumen zurückgeführt wird (I9).
1.6 Mechanismen der Blei-Resorption
Die Bleibelastung von Kindern aus Nahrung und Umwelt ist in vielen Regionen der Dritten Welt noch immer ein beträchtliches Problem. Die Bleiresorption liegt bei Kindern erheblich höher als bei Erwachsenen, wobei die zu Grunde liegenden Mechanismen unvollständig verstanden werden; sie scheint im Eisenmangel gesteigert. Von der Stiftung geförderte Untersuchungen zeigten, dass es hier zwei unabhängige Resorptionsmechanismen zu geben scheint. Einer arbeitet im Duodenum und ist im Eisenmangel gesteigert, wenn auch erheblich weniger als die Resorption von Eisen. Ein zweiter Mechanismus ist unabhängig vom Eisenstatus und arbeitet im erheblich längeren unteren Dünndarmabschnitt. Die Zusammensetzung der Nahrung und der Nahrungsliganden scheinen zu bestimmen, in welchem Umfang Blei bereits im Duodenum bzw. erst im unteren Dünndarm resorbiert wird, woraus sich die z.T. widersprüchlichen Befunde zum Einfluss des Eisenstatus auf die Bleiresorption erklären (I14).
1.7 DNA-Analysen in Speichelproben zur Ermittlung von Polymorphismen des Vitamin A-Metabolismus
Die Hildegard-Grunow-Stiftung unterstützte die Erprobung einer neuen, nicht-invasiven Methode zum Nachweis von Polymorphismen im Vitamin A-Metabolismus in Speichelproben guatemaltekischer Schulkinder. Die Resultate zeigten, dass die Häufigkeit bestimmter Mutationen (single-nucleotide-polymorphisms = SNIP) im ß-Caroten-Metabolismus von Maya-stämmigen Kindern mit der bei Japanern und Han-Chinesen übereinstimmt, sich aber von der bei Europäern beobachteten Häufigkeit unterscheidet (I16). Diese Mutationen erlauben eine effizientere Spaltung von pflanzlichen ß-Carotenen zur Vitamin A-Bereitstellung und bieten so einen Vorteil bei überwiegend pflanzlicher Ernährung. Sie sind vermutlich auf die frühe Entwicklung agrarischer Lebensweisen in diesen Regionen zurückzuführen, während in Europa Vitamin A noch länger überwiegend aus Jagdbeute gewonnen wurde.
2. Ernährungsgewohnheiten in Ländern der Dritten Welt
Die Hildegard-Grunow-Stiftung unterstützt Untersuchungen zu Ernährungsgewohnheiten, Wasserkonsum und Kalorienzufuhr mit Getränken in Ländern der Dritten Welt. Ziel dieser Untersuchungen ist, Grundlagen für eine Verbesserung der Kost zu schaffen. Hier haben sich drei Schwerpunkte gebildet.
2.1 Ernährung und Krebs
Ein Schwerpunkt liegt auf der Frage, inwieweit die Ernährungsweisen im Einklang mit den Empfehlungen des „World Cancer Research Funds“ und des „American Institute for Cancer Research“ zur Reduzierung des Krebsrisiko stehen (N1). Zu diesem Zweck bestimmten wir den Anteil pflanzlicher Nahrungsmittel in Mittags- und Abendmahlzeiten mithilfe einer von uns für Schulkinder entwickelten piktografischen Methode (N15) und untersuchten so die Konkordanz der Nahrungsaufnahme in den unteren und oberen sozioökonomischen Bevölkerungsschichten Guatemalas mit den einzelnen Komponenten der Zufuhrempfehlungen (N3). Bei Vergleich mit entsprechenden Daten aus Mexiko, Schottland und Holland (N13) fand sich eine Übereinstimmung mit den Empfehlungen umgekehrt proportional zu der ökonomischen Situation der betroffenen Bevölkerung – d.h. ärmere Menschen konsumieren zum Beispiel mehr das Krebsrisiko senkende pflanzliche Nahrungsmittel. In der Reihenfolge Guatemala > Mexiko > Schottland > Holland zeigte sich eine stärkere Übereinstimmung mit den diätetischen Empfehlungen zur Krebsvermeidung (N13, N14). Die Suche nach einer vorgegebenen Auswahl von Nahrungsmitteln, deren Verzehr mit einem geringerem Krebsrisiko assoziiert wird, ist ein Beispiel für den Ansatz der „positiven Abweichung“ (= positive deviance), die als Muster für eine aus Sicht der Krebsvermeidung gesunden Ernährung dienen kann (N14).
2.2 Wasserkonsum und Kalorienaufnahme über Getränke bei guatemaltekischen Kindern
Selbst in den unteren Einkommensgruppen nehmen guatemaltekische Säuglinge im Alter von 6-12 Monaten über Stillen und Beikost ausreichend Flüssigkeit auf (N11). Bei Dritt- und Viertklässlern fanden wir stark schwankende Angaben über Menge und Häufigkeit der Flüssigkeitsaufnahme, die mithilfe von Darstellungen und gezeichneten Bildern ermittelt wurden und die in einem Zusammenhang mit dem kostenlosen Zugang zu gutem und sicheren Trinkwasser in den Schulen standen (N8). Fast die Hälfte der Flüssigkeitsaufnahme erfolgte über andere Getränke als Wasser und fast 1/3 mit der Nahrung (N7). Etwa 21% der gesamten Kalorienaufnahme wurde über gesüßte Getränke aufgenommen, was für die Entwicklung des im Lande häufigen Übergewichts bei Kindern und auch wegen der unzureichenden Dichte an Mikronährstoffen problematisch ist (N9).
2.3 Nahrungsaufnahme und –auswahl
Besonders auf dem Land werden häufig Breichen als Beikost verwendet. Die Zufuhr von Mikronährstoffen erreicht dabei fast die in den WHO/FAO-Richtlinien von 2004 vorgegebenen Werte, mit Ausnahme von Kalzium, Eisen und Zink, deren Zufuhrshöhe sich als problematisch erwies (N12). Wir verglichen, in welchem Maße moderne bzw. traditionelle Nahrung zum Einsatz kam und ob die Nahrung hochgradig mit oder kaum verarbeitet, kommerziell oder selbst angebaut und fortifiziert oder nicht angereichert war. Dabei zeigte sich, dass Kleinkinder im Alter von 9-12 Monaten häufig spezielle für sie zubereitete Nahrung erhielten, obwohl sie auf dem Land häufiger als in der Stadt das Essen der Erwachsenen mitaßen (N4).
Für Schulkinder sind kommerzielle, tischfertige Cerealien die Hauptquelle für Mikronährstoffe; der Konsum lag jedoch bei Kindern an privaten Schulen deutlich höher als bei Kindern an öffentlichen Schulen, vor allem wenn diese in den ärmeren Stadtteilen lagen (N6). Dabei ließ sich die Aufnahme von Makro- und Mikronährstoffen mithilfe der bereits genannten piktografischen Methode gut erfassen (N5). Das gilt auch für die Häufigkeit und Größe von Mahlzeiten und Zwischenmahlzeiten in Kindertagesstätten in Guatemala City, die erhebliche Unterschiede in Qualität und Menge aufwiesen (N16). Entsprechende Untersuchungen an Dritt- und Viertklässlern (8-10 Jahre) zeigten eine zu niedrige Zufuhr von Fetten und essenziellen Fettsäuren, was durch eine Steigerung des Angebots an Fisch und Meeresfrüchten zu beheben wäre (N10).
