Entwicklung eines Biomarker-Panels zur Beurteilung des Cholin-Ernährungsstatus

Cholin (Cho) ist ein essentieller Nährstoff und die Ernährung der meisten Amerikaner erreicht nicht die empfohlene Zufuhr. Diäten mit niedrigem Cho-Gehalt werden mit Leber- und Muskelerkrankungen und mit einer suboptimalen fötalen Entwicklung in Verbindung gebracht, während Diäten mit zu hohem Cholin-Gehalt mit einem erhöhten Risiko für Herzerkrankungen verbunden sein können. Cho ist ein notwendiger Nährstoff und 1998 wurde eine angemessene Aufnahme (AI) und eine tolerierbare Obergrenze (UL) für Cho festgelegt. 2016 legte die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) eine empfohlene tägliche Aufnahme (RDI) für Cho fest zu den AIs als Teil des neuen Nährwertkennzeichens für verpackte Lebensmittel (veröffentlicht im Bundesregister am 27. Mai 2016; FDA-2012-N-1210-0875, Bundesregisternummer: 2016-11867). Der AI/RDI variiert je nach Alter und Geschlecht, beträgt aber 550 mg/Tag bei jugendlichen und erwachsenen Männern und 425 mg/Tag bei erwachsenen Frauen (mehr bei schwangeren und stillenden Frauen) und 400 mg/Tag für jugendliche Frauen.

Es gibt keinen validierten Biomarker für den Cholinstatus (die Verfügbarkeit der verschiedenen Formen von Cho, die zur Aufrechterhaltung einer optimalen Zellfunktion benötigt werden). Die Messung der Plasma-Cho-Konzentration ist nicht angemessen, da das Plasma-Cholin homöostatisch reguliert wird. Basierend auf umfangreichen vorläufigen und veröffentlichten Daten identifizierte diese Gruppe ein Panel potenzieller Biomarker, die zur Beurteilung des Cho-Status verwendet werden könnten, und schlägt nun Studien vor, um dieses Biomarker-Panel anhand von Messungen der Cho-Poolgröße unter Verwendung von Isotopenverdünnung zu validieren. Die größten Cho-Speicher befinden sich in der Leber, und in der Vergangenheit wurde die Massenresonanzspektroskopie (MRS) der Leber verwendet, um den Cho-Status beim Menschen zu beurteilen. Dieses Verfahren ist für die Verwendung als Biomarker in der klinischen oder öffentlichen Gesundheitspraxis nicht praktikabel, da es teuer ist und die Verfügbarkeit der Instrumente begrenzt ist. Eine Leberbiopsie ist riskant und nicht praktikabel, was die Messung der hepatischen Cho- und Cho-Metabolitenkonzentrationen zu einer schlechten Wahl für die Beurteilung des Cho-Status macht.

Vielleicht gibt es eine Reihe von Biomarkern, die zusammen den Cho-Status genauer und zuverlässiger widerspiegeln. Durch Messungen an Personen, die jeweils zwei Wochen lang 3 verschiedene Cho-Mengen in der Nahrung erhielten, und durch Vergleich der Biomarker-Messungen mit der Gesamt-Cho-Pool-Größe des Körpers, die unter Verwendung von Isotopenverdünnung (ein Proxy für die Verfügbarkeit der verschiedenen Formen von Cho) bewertet wurde, werden die Ermittler in der Lage sein, die Kombination aus Biomarkern und Algorithmus zur Berechnung eines Cho-Status-Scores zu identifizieren, die die Gesamtgröße des Cho-Pools am besten vorhersagt und daher den Cholin-Ernährungsstatus (die Verfügbarkeit der verschiedenen Formen von Cho, die zur Aufrechterhaltung der Zellfunktion benötigt werden) vorhersagt. In dieser Pilotstudie versuchen sie, eine Methode zur Verwendung stabiler Isotopenverdünnung zu testen, um die Cholinspeicher im Körper zu messen, und fragen dann, wie diese Messung mit einer Reihe von Biomarkern im Plasma und mit Leberfett, das mit Fibroscan® gemessen wird, korreliert. Die Verwendung der Isotopenverdünnung kann eine Schätzung der Größe des Körperpools von Cho liefern. Unser vorgeschlagenes Verfahren ist konzeptionell ähnlich dem Verfahren zum Messen des Gesamtkörperwassers aus einer Bolusdosis von markiertem Wasser. Eine ähnliche Methodik wurde kürzlich in Studien zum Stoffwechselfluss von Cho bei schwangeren Frauen verwendet. Die Isotopenverdünnung ist eine etablierte Methode zur Schätzung der Poolgröße für andere Nährstoffe wie Vitamin A. Ähnlich wie bei Vitamin A befinden sich die Hauptspeicherpools für Cho in der Leber, und eingenommenes Cho wird schnell von der Leber absorbiert und akkumuliert. Diese Pilotstudie testet eine Methode zur Verwendung stabiler Isotopenverdünnung zur Messung der Cholinspeicher im Körper und korreliert diese Messung mit einer Reihe von Biomarkern im Plasma und mit Leberfett, das mit Fibroscan® gemessen wird. Menschen, die sich cholinarm ernähren, sollten ihre Cholin (Cho)-Speicher erschöpfen, und die Messung der Cho-Pool-Größe unter Verwendung von Isotopenverdünnung sollte diese Erschöpfung widerspiegeln. Der Forscher wird ein Biomarker-Panel identifizieren, das gut mit der gemessenen Cho-Pool-Größe über den Bereich der verschiedenen Erschöpfungsgrade hinweg korreliert. MRS/MRT-Scans werden ebenfalls durchgeführt, um die Korrelation zwischen diesen „Goldstandard“-Maßnahmen und den anderen oben beschriebenen Methoden zu untersuchen.

Die Teilnehmer erhalten Mahlzeiten, die wir in zweiwöchigen Diätintervallen mit 3 verschiedenen Cholinspiegeln anbieten, mit zweiwöchigen Auswaschperioden zwischen diesen Diätintervallen. Die Teilnehmer erhalten 100 % der empfohlenen Einnahme (RDI) von Cho (550 mg Cho/Tag); 50 % der RDI von Cho (275 mg/Tag); und 25 % der RDI von Cho (137,5 mg/Tag). Die Essensreihenfolge wird nach dem Zufallsprinzip vergeben und alle Teilnehmer erhalten irgendwann in der Studie alle Diäten. Zwischen den Diätintervallen wird es mindestens eine zweiwöchige Auswaschung geben. Sowohl die Teilnehmer als auch die Forscher werden gegenüber der Diätordnung geblendet.

Die Teilnehmer haben kurze Übungsherausforderungen (Biodex), um die Muskelfunktion als zusätzlichen Prädiktor für den Cholinstatus zu beurteilen.

Um unsere Isotopenverdünnungs- und Fibroscan-Maßnahmen zu validieren, führen die Teilnehmer auch MRI/MRS-Scans durch.

Speichelproben, Urin- und Stuhlproben werden gesammelt.