Identifizierung neuer Biomarker für die Bananen- und Tomatenaufnahme (BioBanaTom)

Der Aufstieg der Metabolomik zusammen mit verschiedenen Plattformen wie Flüssigchromatographie-Massenspektrometern (LC-MS) hat die gleichzeitige Bewertung Tausender Metaboliten in biologischen Proben und die Erkennung von Mustern ermöglicht, die einen Fingerabdruck der Aufnahme verschiedener Lebensmittel darstellen können. Jüngste Studien haben das große Potenzial der Metabolomik zur Entdeckung neuer Biomarker für die Aufnahme in Interventions- und Kohortenstudien gezeigt. Die Vielfalt der in der Lebensmittelmetabolomik gefundenen Verbindungen stellt eine große Herausforderung dar, weshalb die Food Biomarkers Alliance in einem internationalen Bemühen zur Verbesserung der Identifizierung und Validierung von Ernährungsbiomarkern arbeitet (FOODBALL) wurde erstellt. In diesem Projekt werden 22 Institutionen aus 11 verschiedenen Ländern an drei Hauptaufgaben zusammenarbeiten: 1) Entdeckung neuer Ernährungsbiomarker mithilfe eines metabolomischen Ansatzes, 2) systemische Validierung bestehender und neu entdeckter Biomarker, um eine gute Abdeckung der Nahrungsaufnahme in verschiedenen europäischen Ländern zu erreichen Populationen und 3) Erforschung biologischer Wirkungen mithilfe von Biomarkern der Aufnahme (http://foodmetabolome.org/). Mit letzterem ergibt sich die Notwendigkeit, eine chemische Bibliothek aufzubauen, die die Verwendung von Standards zur weiteren Identifizierung ermöglicht. Zusammen mit FOODBALL zielt The Food Compound Exchange (FoodComEx) darauf ab, die Verfügbarkeit von Analysestandards für biologische Verbindungen zu verbessern, um eine bessere und einfachere Identifizierung von Biomarkern zu erreichen (http://foodcomex.org/).

Im Rahmen der INRA-Zusammenarbeit mit FOODBALL und FoodComEx versucht das vorliegende Projekt, Biomarker für die Aufnahme von Bananen und Tomaten zu identifizieren, indem das Serum- und Urinmetabolom von 12 Probanden untersucht wird, die diese Lebensmittel nach einem randomisierten, kontrollierten Crossover-Design konsumierten. Die vorliegende Studie umfasste drei verschiedene Interventionszeiträume und eine Auswaschphase von mindestens drei Tagen zwischen den Interventionen. Die Interventionszeiträume umfassten 2 Einlauftage, 1 Interventionstag und 1 Postinterventionstag. Am ersten Tag der Einlaufphase wurden die Probanden angewiesen, den Verzehr von Bananen, Tomaten oder deren Produkten zu vermeiden; Am Tag vor der Intervention wurden die Freiwilligen gebeten, den Verzehr von Nahrungsmitteln und Getränken, die reich an sekundären Pflanzenstoffen sind, wie Wein, Kaffee, Schokolade, Tee und anderen pflanzlichen Nahrungsmitteln wie Bananen und Tomaten, zu vermeiden. Am Morgen der Intervention trafen die Tagesprobanden ein Fastenzustand um 7.30 Uhr zum Forschungszentrum. Die Freiwilligen wurden nach dem Zufallsprinzip einer der drei Interventionen zugeteilt: Fresubin® 2 kcal Ballaststoffe, 240 g Banane plus Kontrollgetränk oder 300 g Tomate plus Kontrollgetränk plus 12 g raffiniertes Sonnenblumenöl. Während der gesamten Intervention hatten die Probanden freien Zugang zu Wasser, maximal 250 ml Wasser pro Stunde, bis 6 Stunden nach der Einnahme des Testfutters.

Ein ausgebildeter Phlebotomiker platzierte vor der Einnahme der Testnahrungsmittel einen Katheter am Arm des Probanden, um die Basisprobe zu entnehmen. Anschließend wurden vier weitere Proben postprandial nach 1 Stunde, 2 Stunden, 4 Stunden und 6 Stunden entnommen. Insgesamt wurden 7 Urinproben gesammelt. Der erste Hohlraumurin wurde von den Probanden zu Hause am Morgen des dritten Tages und die restlichen Proben nach der Einnahme der Testnahrungsmittel wie folgt gesammelt: 0–1 Std., 1 Std.–2 Std., 2 Std.–4 Std., 4 Std.–6 Std. Die Urinproben, die dem 6- bis 12-Stunden-Intervall und dem 12- bis 24-Stunden-Intervall entsprachen, wurden von Freiwilligen zu Hause bis zum Morgen nach der Nahrungsaufnahme gesammelt.

Nach der 6-stündigen Blutentnahme wurde der periphere Katheter entfernt und die Probanden aßen ein Mittagessen bestehend aus Weißbrot und gekochten Nudeln. Anschließend durften die Probanden nach Hause gehen. Vor dem Verlassen des Untersuchungszentrums wurden die Teilnehmer angewiesen, ein standardisiertes Abendessen aus gebratenem Hühnchen mit Butter und gekochtem Reis mit Salz zuzubereiten. Den Freiwilligen war es nicht gestattet, außer Wasser und dem standardisierten Abendessen etwas zu essen oder zu trinken.

Am Morgen des Post-Interventionstages kamen die Probanden im nüchternen Zustand im Forschungszentrum an, um die 24-Stunden-Blutprobe abzugeben und die 06-12-Stunden- und 12-24-Stunden-Urinsammlung abzugeben. Anschließend wurde den Probanden im Forschungszentrum das Frühstück serviert und sie nahmen ihre normale Ernährung bis zum nächsten Lauf in den Tagen des nächsten Interventionszeitraums wieder auf.

Urinproben und Serumproben wurden aliquotiert und bis zur Analyse bei -80 °C gelagert.