Gesunde Ernährung ist Gen-Sache

Es kommt also nicht nur darauf an, was jemand isst, sondern auch, wer es ist, der das isst. Denn Gene sind, vereinfacht gesagt, Baupläne für bestimmte Proteine. Und dabei handelt es sich oft um Enzyme, also um Biokatalysatoren, die in den Zellen bestimmte chemische Reaktionen in Gang setzen. Was umgekehrt bedeutet, dass diese Prozesse beim Fehlen der zuständigen Enzyme nicht ablaufen können. So geht die Empfindlichkeit gegenüber Kaffee auf den Mangel an einem Enzym zurück, das Koffein abbaut. Mit der Folge, dass das Koffein länger im Organismus verbleibt und zum Ausstoß von Hormonen wie Kortisol und Adrenalin beiträgt. Und die beschleunigen den Herzschlag und treiben den Blutdruck in die Höhe. Ähnliches gilt für Alkohol. Je nach Art und Menge der abbauenden Enzyme wirkt er bei verschiedenen Menschen unterschiedlich stark und schnell. Ein Phänomen, das wir als ausgeprägte oder eben auch kaum vorhandene Trinkfestigkeit kennen.

Mit den genetischen Unterschieden und ihren Auswirkungen auf die Ernährung hat sich ein Forscherteam unter Leitung der Biologen Eran Segal und Eran Elinav vom Weizmann Institute of Science in Rehovot, Israel, intensiv beschäftigt. Mithilfe kontinuierlicher Blutzuckermessungen ermittelten die Wissenschaftler, wie diverse Lebensmittel bei verschiedenen Menschen verstoffwechselt werden und wie sich die jeweilige Mahlzeit auf den individuellen Blutzuckerspiegel auswirkt. Über den Zeitraum einer Woche maßen Geräte bei 800 Probanden, die hinsichtlich ihrer Altersverteilung, ihres Bildungsstatus und ihres sozialen Umfeldes dem Durchschnitt der israelischen Bevölkerung entsprachen, alle fünf Minuten automatisch die Zuckerkonzentration im Blut. Außerdem befragten die Forscher die Teilnehmer nach diversen Gesundheitsaspekten, notierten ihre Körpermaße, nahmen Blut- und Stuhlproben und baten sie, mittels einer Handy-App möglichst akribisch ihre Lebensgewohnheiten zu dokumentieren. Dabei zeigte sich, dass sich identische Lebensmittel auf den Blutzuckerspiegel der Probanden sehr unterschiedlich auswirkten. So schoss etwa der Glukosewert bei mehreren Versuchspersonen nach dem Genuss von Sushi in die Höhe – erstaunlicherweise aber nicht nach dem Verzehr eines üppigen Eisbechers. Bei einem Mann ließen Bananen den Blutzuckerspiegel rapide steigen, während der Genuss süßer Kekse nichts bewirkte. Und bei einer übergewichtigen Frau waren es ausgerechnet Tomaten, die ja gemeinhin als sehr gesund gelten, die den Blutzuckerspiegel in bedenkliche Höhe trieben.

Genbedingte Unverträglichkeiten

Ein bekanntes Beispiel für die unterschiedliche Verträglichkeit eines Nahrungsmittels lässt sich evolutionsbiologisch erklären. Vor rund 7500 Jahren kam es bei einem Großteil der Viehzucht betreibenden Mitteleuropäer zu einer Gen-Mutation, die es ihnen erlaubte, nicht nur als Baby, sondern auch im weiteren Leben Kuhmilch zu verdauen. Das erschloss ihnen eine wichtige Nahrungsquelle. Bei der überwiegenden Mehrzahl der Asiaten – von Nordwest nach Südost zunehmend – findet sich diese GenVariante dagegen nicht. So können mehr als 90 Prozent der Chinesen den Milchzucker Laktose nicht verwerten, da ihnen das erforderliche Enzym Laktase fehlt. Zucker gelangt daher ungespalten in den Dickdarm, wo er von den dort lebenden Bakterien verstoffwechselt wird. Die Folgen sind Blähungen, Bauchschmerzen und Durchfall.

Und es sind offenbar Gen-Varianten, die dafür sorgen, dass Menschen Mineralstoffe wie Kalzium und Natrium unterschiedlich gut aus der Nahrung resorbieren, was unter anderem erklären könnte, dass Kochsalz bei etwa einem Drittel der Menschen in Europa den Blutdruck steigen lässt, während dieser Effekt bei den übrigen zwei Dritteln nicht zu beobachten ist. Und etwa jeder Dritte hat Probleme mit der Aufnahme von Fruchtzucker (Fruktose), der, wie der Name verrät, vor allem in Früchten vorhanden ist. Bei den Betroffenen fehlen aufgrund genetischer Varianten bestimmte Transportmoleküle, die den Zucker aus dem Darm ins Blut befördern. Mit der Folge, dass die Fruktose bei ihnen im Darm verbleibt und den dort lebenden Bakterien als Nahrung dient, was sich ähnlich wie bei der Laktose-Intoleranz äußert.

Neigung zu Fettleibigkeit

Ein Thema, bei dem die Bedeutung des Erbguts eine besondere Rolle spielt, ist die sehr unterschiedlich ausgeprägte Neigung, Fett anzusetzen und dick zu werden (medizinisch: eine Adipositas zu entwickeln). Dabei stehen mehrere Gene als mögliche Mitverursacher im Verdacht. Da ist zunächst einmal das sogenannte FTO-Gen (fat mass and obesity-associated gene). Eine bei fast der Hälfte der Europäer vorkommende Mutation begünstigt im Körper die Entwicklung weißer Fettzellen, die im Gegensatz zu ihren braunen Verwandten Fett speichern, anstatt es in Wärme zu verwandeln. Dabei handelt es sich allerdings nicht um ein Gen im klassischen Sinn, sondern um einen Abschnitt auf Chromosom 16, der 47.000 DNA-Bausteine umfasst. Die Forscher, die insgesamt 87 Varianten dieses „Gens“ entdeckt haben, weisen allerdings darauf hin, dass viele davon zwar das Risiko für eine Adipositas erhöhen, aber niemals der alleinige Grund dafür sind. Vielmehr scheint die individuelle Lebensführung, nicht zuletzt das Ausmaß der täglichen Bewegung, eine mindestens ebenso große Rolle zu spielen.

Eine andere Gen-Variante, die ursächlich mit Adipositas in Zusammenhang gebracht wird, ist APOA2 (Apolipoprotein A2). Sie sorgt dafür, dass die betroffenen Menschen Fette auf eine ganz besondere Art verarbeiten: Je nachdem, ob sie mehr gesättigte oder ungesättigte Fette zu sich nehmen, fördert APOA2 bei ihnen die Fettleibigkeit oder schützt sie davor. Denn speziell gesättigte Fette, wie sie etwa in Butter, Wurst oder Käse vorkommen, verwerten diese Menschen viel intensiver als ungesättigte, die sich hauptsächlich in pflanzlichen Ölen finden. Spielen die gesättigten Fette daher in ihrer Ernährung eine große Rolle, nehmen sie stark an Gewicht zu, während sie im Durchschnitt fünf Kilo weniger auf die Waage bringen, wenn sie – bei gleicher Kalorienzahl – den überwiegenden Teil der Fette in ungesättigter Form zu sich nehmen, was im Übrigen im Sinne einer gesunden Ernährung generell empfohlen wird.

Ein und dasselbe Gen ist oft an mehreren körperlichen Prozessen beteiligt. So lässt die Variante APOE4 bei den Betroffenen den Blut-Cholesterin-Spiegel steigen – mit der Gefahr einer Arterienverengung und -verhärtung (Atherosklerose), die wiederum massiv das Risiko für einen Herzinfarkt oder Schlaganfall erhöht. Das zu wissen, kann für Menschen, die bereits einen Herzinfarkt oder Schlaganfall erlitten haben, lebenswichtig sein und sie veranlassen, bestimmte fetthaltige Lebensmittel zu meiden. Klarheit schafft hier eine Gen-Untersuchung. Doch das ist nicht unproblematisch: APOE4 gilt auch als wichtigster genetischer Risikofaktor für eine Alzheimer-Erkrankung. Gegenüber einem Nicht-Gen-Träger besteht eine etwa doppelt so hohe Erkrankungswahrscheinlichkeit. Und das könnte bei den Betroffenen, die an ihrem Erbgut ja nichts ändern können, starke Ängste hervorrufen. Der Arzt steht also vor dem Dilemma: Soll er seinem Patienten im Rahmen einer Ernährungsberatung den Befund zu APOE4 mitteilen?

Gene und Darmflora

Ein wichtiger Punkt bei alledem ist, dass Gene keine Einzelkämpfer sind, sondern mit vielen anderen Genen auf höchst komplizierte Weise zusammenarbeiten, sich in ihrer Wirkung ergänzen oder hemmen. An zahlreichen Stoffwechselprozessen sind mehrere Dutzend Gene beziehungsweise die von ihnen kodierten Enzyme beteiligt. Und da dieses Zusammenspiel bislang allenfalls annähernd verstanden ist, besteht grundsätzlich die Gefahr, dass das Drehen an einer einzelnen Schraube eine Vielzahl von – in der Regel kaum vorhersehbaren – Auswirkungen nach sich zieht.

Was die Erforschung der von Mensch zu Mensch unterschiedlichen Reaktionen auf bestimmte Nahrungsmittel zudem kompliziert macht, ist die Tatsache, dass dabei noch ein weiterer Faktor eine ganz entscheidende Rolle spielt: die unterschiedlich zusammengesetzte bakterielle Besiedelung des Darms. Das legen Analysen nahe, die Forscher an Bakterienarten aus Stuhlproben durchgeführt haben. Schon länger ist bekannt, dass die Zusammensetzung der Darmflora maßgeblich beeinflusst, wie Nahrungsmittel verwertet werden. Umgekehrt hängt die individuelle Mikrobengesellschaft des Darms von dem ab, was jemand zu sich nimmt. „Unter Ernährungsspezialisten und Ärzten ist bekannt, dass Patienten sehr unterschiedlich auf verordnete Diäten ansprechen“, erklärt Weizmann-Biologe Segal dazu. „Deshalb helfen bestimmte Empfehlungen einigen von ihnen, während sie bei anderen wirkungslos bleiben.“

Mäuse testen mediterrane Küche

Bestätigt werden die Ergebnisse der israelischen Untersuchung durch ein Forscherteam um den Ernährungswissenschaftler William Barrington von der texanischen A&M University. Bei Fütterungsversuchen an vier Stämmen von Labormäusen, die als Modell für individuelle genetische Unterschiede dienten, wirkte sich das identische Futterangebot auf Körpergewicht und Herzgesundheit höchst unterschiedlich aus. Es sei daher fraglich, erklärten die Forscher auf einer Konferenz der Genetics Society of America in Orlando, ob es gerechtfertigt sei, eine bestimmte Ernährungsform generell als gut oder schlecht zu beurteilen.

Die Wissenschaftler testeten die Auswirkungen von vier verbreiteten Ernährungsformen: mediterrane Küche, traditionelle japanische Kost, fett- und kohlenhydratreiche Speisen westlicher Industrieländer sowie eine spezielle Form der Atkins-Diät mit hohem Fett- und geringem Kohlenhydrat-Anteil. Das japanische Essen wirkte sich auf die Gesundheit der meisten Stämme positiv aus. Dagegen hatte die in Westeuropa übliche Kost für die Nager überwiegend negative Folgen: Etliche Mäuse wurden fettleibig, ihr Cholesterinspiegel stieg massiv an – und damit auch das Risiko für Herz- und Gefäßkrankheiten. Allerdings waren diese Effekte bei den Nagern unterschiedlich stark ausgeprägt. Während die Mäuse eines Stammes auf Veränderungen im Speiseplan heftig reagierten, hatten diese auf das Wohlbefinden eines anderen Stammes so gut wie keinen Einfluss. So führte die Atkins-Diät bei den meisten Mäusen einer Population zu Fettleibigkeit und anderen Stoffwechselstörungen, während die Tiere einer anderen Population davon weitgehend unbehelligt blieben.

Das Fazit der Forscher: Es ist davon auszugehen, dass die individuell unterschiedlichen Reaktionen auf diverse Nahrungsmittel bei uns ähnlich ausgeprägt sind wie bei Mäusen. Deshalb wäre es ideal, wenn die optimale Ernährung eines Menschen mittels eines Gen-Tests ermittelt würde. Erst dann wären zuverlässige Empfehlungen möglich, welche Kost für ihn mehr oder weniger gut geeignet ist.

Personifizierte Diäten

Doch davon sind wir noch weit entfernt. Speziell wenn es um die Bekämpfung von Fettsucht oder auch nur um das leidige Abnehmen geht, finden sich im Internet eine Vielzahl von Anbietern, die versprechen, mithilfe eines Gen-Tests das Problem zu lösen. Nach Einsenden einer Speichelprobe, in der sich genügend Zellen der Mundschleimhaut mit DNA befinden, und Bezahlung von 300 bis 500 Euro liefern sie konkrete und vor allem individuelle Ernährungsempfehlungen, um das Körpergewicht zu senken. Ähnliche Ratschläge gibt es auch im Hinblick auf die Entstehung von Bluthochdruck, Atherosklerose und sogar Krebserkrankungen. All diese Probleme sollen sich angeblich mit einer aufgrund des Gen-Tests entwickelten personalisierten Ernährung in den Griff bekommen lassen.

Aber Wissenschaftler warnen: Für derartige Gen-Diäten gebe es derzeit keine solide Grundlage. Zwar deuten Studienergebnisse darauf hin, dass beispielsweise sowohl das FTO- als auch das sogenannte Melatonin-4-Rezeptor-Gen in engem Zusammenhang mit der Energieaufnahme stehen, doch 2018 kamen Forscher der Technischen Universität München nach einer umfangreichen Auswertung zahlreicher Untersuchungen zu dem Schluss, dass es nach dem aktuellen Erkenntnisstand nicht möglich ist, aus genetischen Informationen individuelle Ernährungsratschläge abzuleiten. Die Gesellschaft für Humangenetik (GfH) bewertet die potenziellen Gefahren ernährungsbedingter Gen-Untersuchungen wegen der möglichen Fehl- und Überinterpretationen sogar als deutlich höher als deren Nutzen.

Doch Nutrigenetiker halten es für möglich, dass mit zunehmendem Wissen über die komplexen Zusammenhänge zwischen dem Erbgut und den individuellen Wirkungen von Nahrungsbestandteilen in Zukunft personifizierte Diäten empfohlen werden können. Möglicherweise wird es eines Tages Smartphone-Apps geben, die den Kunden beim Einkauf im Supermarkt oder beim Speisen im Restaurant dabei unterstützen, optimale Entscheidungen zu treffen, indem sie etwa berechnen, welche Nährstoffe er an diesem Tag bereits zu sich genommen hat, ob noch Vitamine fehlen oder ob er beim Abendessen besser auf das Nachsalzen verzichten sollte. Doch bis es soweit sein wird, ist jeder gut beraten, die Empfehlungen für eine gesunde Ernährung zumindest im Kopf zu haben.