Blutkarotinoide bieten das deutlichste Signal für Essgewohnheiten von Obst und Gemüse.

Selbstberichtete Ernährungsweisen treffen oft nicht ins Schwarze, aber diese Übersicht zeigt, wie Blut-, Urin- und Haut-Biomarker die Forschung zu Obst- und Gemüseaufnahme präzisieren könnten, während sie gleichzeitig zeigen, warum kein einzelner Marker allein ausreicht.

Ein narrativer Übersichtsartikel, der in der Nutrition Bulletin veröffentlicht wurde, bietet einen detaillierten Überblick über die Eigenschaften der derzeit verfügbaren Kandidaten-Biomarker zur Schätzung der Ernährungsaufnahme von Obst und Gemüse. Effektive Biomarker zu identifizieren, ist besonders wichtig, um die Aufnahme objektiver zu bewerten und die Forschung zu den gesundheitlichen Vorteilen des Verzehrs von Obst und Gemüse zu stärken.

Hintergrund

Ein hoher Verzehr von Obst und Gemüse wird konstant mit einem verminderten Risiko für mehrere chronische Krankheiten, einschließlich Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Asthma, Diabetes, Fettleibigkeit und bestimmten Krebsarten, in Verbindung gebracht. Diese gut dokumentierten Zusammenhänge haben die Aufnahme dieser Lebensmittelgruppen in nationale Ernährungsempfehlungen erheblich gefördert.

Allerdings sind die Methoden zur Bewertung der Ernährungsaufnahme, die in den meisten Ernährungsstudien verwendet werden, einschließlich Lebensmittel-Häufigkeits-Fragebögen (FFQs), 24-Stunden-Ernährungsrückblicken und Ernährungsprotokollen, anfällig für Gedächtnisfehler und andere Messfehler, die die Genauigkeit der Schätzungen der Ernährungsaufnahme und folglich die Risikoeinschätzungen aus diesen Studien verringern können.

Um die Bewertungsgenauigkeit zu verbessern, wurden mehrere Ernährungs-Biomarker identifiziert, die einen objektiveren, ergänzenden Ansatz zur Schätzung der Ernährungsaufnahme von Obst und Gemüse darstellen und möglicherweise die Gültigkeit zukünftiger epidemiologischer Studien zur Untersuchung der gesundheitlichen Vorteile dieser Lebensmittelgruppen verbessern.

Neueste Fortschritte in der Metabolomik haben die schnelle Identifizierung von Ernährungs-Biomarkern erleichtert. Allerdings hinkte die Validierung der Entdeckung hinterher, partly weil es historisch an standardisierten Validierungsprozessen mangelte.

Um die Anwendung von Biomarker-basierten Methoden in der Bewertung der Ernährungsaufnahme zu erhöhen, bietet diese Übersicht eine eingehende Analyse der aktuellen Beweise, die die Gültigkeit, Nützlichkeit, Stärken und Schwächen verschiedener Kandidaten-Biomarker für die Aufnahme von Obst und Gemüse unterstützen.

Validierungskriterien für Biomarker der Obst- und Gemüseaufnahme

Angesichts des historischen Mangels an einem standardisierten Validierungsprozess haben Forscher ein konsensbasiertes Verfahren verwendet, um eine Reihe von acht Kriterien für die systematische Validierung von Biomarkern der Nahrungsaufnahme zu entwickeln. Diese umfassen Plausibilität, Dosis-Wirkungs-Beziehung, Zeitreaktion, Robustheit, Zuverlässigkeit, Stabilität, analytische Leistung und interlaboratorische Reproduzierbarkeit.

Ein potenzieller Kandidaten-Biomarker wird anhand dieser Kriterien bewertet, um seinen Validierungsgrad zu bestimmen. Mehrere Biomarker wurden in verschiedenen Körperflüssigkeiten identifiziert, einschließlich Blut, Urin und Haut. Einige potenzielle Kandidaten-Biomarker umfassen Kalium im Urin, Flavonoide und Hippursäure, Serum- und Erythrozyten-Folat, Serum-Vitamin C sowie Carotinoide im Blut und in der Haut.

Urin-Kalium

Da Kalium reichlich in Obst und Gemüse vorhanden ist und seine Homöostase im Körper hauptsächlich durch renale Ausscheidung aufrechterhalten wird, gelten die Kaliumwerte im Urin als potenzieller Biomarker für die Obst- und Gemüseaufnahme. Die Kaliumwerte im Urin korrelieren besser mit der Kaliumaufnahme über die Nahrung als Serum- oder Plasmakaliumwerte.

Studien, die Kalium im Urin als potenziellen Biomarker untersuchen, haben jedoch gezeigt, dass es signifikant und dosisabhängig mit der Gemüseaufnahme korrelieren kann, jedoch nicht konsistent mit der Obstaufnahme oder der Gesamtaufnahme von Obst und Gemüse.

Mehrere Faktoren können die renale Kaliumausscheidung beeinflussen, einschließlich der Einnahme bestimmter Medikamente, dem Vorhandensein bestimmter Krankheiten und endogenen Hormonspiegeln. Diese Faktoren können die Fähigkeit von Urin-Kalium verringern, als Biomarker für die Obst- und Gemüseaufnahme zu fungieren.

Obwohl Urin-Kalium über längere Zeit stabil bleibt, ist die Sammlung von 24-Stunden-Urinproben zeitaufwendig und für viele Personen möglicherweise nicht realisierbar. All diese Faktoren verringern gemeinsam das Potenzial von Urin-Kalium, ein effektiver Biomarker für die Gesamtaufnahme von Obst und Gemüse zu sein.

Urin-Flavonoide

Flavonoide sind bioaktive polyphenolische Verbindungen, die reichlich in Obst und Gemüse vorkommen. Die Konzentrationen von Flavonoiden und deren Metaboliten in 24-Stunden-Urinproben gelten als vielversprechende kurzfristige Biomarker-Kandidaten zur Bewertung der kürzlichen Aufnahme von Obst und Gemüse.

Mehrere Studien haben berichtet, dass die Summe bestimmter urinarer Flavonoid-Metaboliten als vielversprechender Biomarker für die Gesamtaufnahme von Obst und Gemüse dienen kann. Diese Flavonoid-Metaboliten sind jedoch nicht exklusiv für Obst und Gemüse, und ihre Konzentrationen in Urinproben können als Reaktion auf den Verzehr von Tee, Schokolade, Kaffee, Gewürzen und Wein variieren. Diese Einschränkung verdeutlicht die Notwendigkeit, spezifische Flavonoide in Obst und Gemüse zu identifizieren und zu standardisieren.

Die Urinkonzentration von Hippursäure, einem der Hauptmetaboliten von Flavonoiden, zeigt ebenfalls vielversprechendes Potenzial als Biomarker für Obst und Gemüse. Trotz der Hinweise auf signifikante dosisabhängige Zusammenhänge in einigen Studien zwischen der 24-Stunden-Hippursäurekonzentration im Urin und der selbstberichteten Obst- und Gemüseaufnahme wurde die meiste Forschung zu diesem Kandidaten-Biomarker an Kindern und Jugendlichen durchgeführt.

Serum- und Erythrozyten-Folat

Obst und Gemüse sind reichhaltige Quellen für Folat, und Serum- sowie Erythrozytenkonzentrationen dieses B-Vitamins werden als potenzielle Biomarker der Nahrungsaufnahme angesehen. Vorliegende Beweise deuten darauf hin, dass Serum-Folat als Indikator für Veränderungen der Folataufnahme in den vergangenen Tagen agiert, während Erythrozyten-Folat als langfristiger Indikator für die Folataufnahme über die letzten 3-4 Monate fungiert. Serum-Folat hat sich jedoch als besserer Indikator für die Aufnahme von Obst und Gemüse erwiesen als Erythrozyten-Folat.

Trotz der Hinweise auf eine dosisabhängige Assoziation zwischen Serum-Folat und der Obst- und Gemüseaufnahme gibt es eine wesentliche Einschränkung: Folat ist nicht ausschließlich in Obst und Gemüse enthalten, und seine Konzentration kann in Reaktion auf andere Lebensmittel, insbesondere Supplemente und angereicherte Lebensmittel, variieren.

Eine weitere Einschränkung ist, dass mehrere Faktoren jenseits der Folataufnahme die Serum- und Erythrozyten-Folatkonzentrationen erheblich beeinflussen können, einschließlich Geschlecht, Alter, Energieaufnahme, Rauchen, Alkoholkonsum und Rasse oder Ethnizität.

Serum-Vitamin C

Obst und Gemüse sind die Hauptnahrungsquellen für Vitamin C, und dessen Serumkonzentration kann stark die Nahrungsaufnahme dieser Lebensmittelgruppen widerspiegeln. Eine potenzielle Einschränkung dieses Kandidaten-Biomarkers ist, dass eine Blutkonzentration von 200–400 Milligramm Vitamin C bei gesunden Personen erreicht wird.

Eine verringerte Responsivität über diese Aufnahmen hinaus kann die Empfindlichkeit von Serum-Vitamin C als Biomarker zur Erkennung von Veränderungen in der Obst- und Gemüseaufnahme verringern, insbesondere wenn die Ernährung dieses Vitamins aus Supplementen und angereicherten Lebensmitteln sehr hoch ist.

Insgesamt deutet vorhandenes Material darauf hin, dass Serum-Vitamin C als nützlicher Biomarker für die Obst- und Gemüseaufnahme in Populationen dienen kann, in denen Supplemente und der Konsum von Vitamin C-angereicherten Lebensmitteln begrenzt sind und die durchschnittlichen Aufnahmen unter den Blut-Sättigungsniveaus liegen.

Blut-Carotinoide

Carotinoide sind in vielen verbreiteten Obst- und Gemüsesorten enthalten und können im menschlichen Körper nicht synthetisiert werden. Diese Faktoren machen Blut-Carotinoide zu einem vielversprechenden Kandidaten-Biomarker. Die Gesamtsumme der Carotinoide im Blut steigt signifikant als Reaktion auf sowohl kurzfristige als auch langfristige Aufnahmen von Obst und Gemüse.

Das Gremium für diätetische Antioxidantien und verwandte Verbindungen des Institutes für Medizin betrachtet derzeit die Blutkonzentrationen von Carotinoiden als den besten Biomarker für die Obst- und Gemüseaufnahme, da eine große Menge an Beweisen deren Vorteile gegenüber anderen getesteten Kandidaten-Biomarkern zeigt. Allerdings ist die Blutentnahme invasiv, einige Obst- und Gemüsesorten enthalten nur wenige Carotinoide, und die interlaboratorische Reproduzierbarkeit muss weiter untersucht werden.

Haut-Carotinoide haben ebenfalls das Potenzial, einen alternativen Biomarker zu Blut-Carotinoiden darzustellen und bieten mehrere Vorteile, darunter reduzierte Zeit, Kosten und Invasivität. Allerdings erfordern Haut-Carotinoide zusätzliche Validierung durch kontrollierte klinische Studien in unterschiedlichen Populationen.

Zusammenfassung

Aktuelle Forschung identifiziert einige Biomarker, die helfen können, kurzfristige oder gewohnheitsmäßige Aufnahmen von Obst und Gemüse zu schätzen. Serum-Vitamin C, Serum-Folat, Urin-Hippursäure, Urin-Kalium und Urin-Flavonoide scheinen besser geeignet zu sein, um kurzfristige Änderungen oder die Einhaltung von Ernährungsvorgaben zu verfolgen, während Blut- und Haut-Carotinoide sowie Erythrozyten-Folat besser geeignet sind, um die gewohnheitsmäßige Aufnahme zu bewerten. Allerdings sind weitere Forschungen erforderlich, um einige potenzielle Einschränkungen zu adressieren, einschließlich Faktoren, die die Konzentrationen dieser Biomarker beeinflussen, die Standardisierung geeigneter analytischer Methoden und die Effektivität dieser Biomarker in verschiedenen Populationen. Kombinierte Biomarker-Panels könnten die Schätzungen der Obst- und Gemüseaufnahme auf Gruppenebene verbessern, erfordern jedoch noch weitere Validierung und könnten noch nicht präzise genug für die Beurteilung auf individueller Ebene sein.

Quellen: