Eten volgens je genenpakket

van Hans Kraak (Voeding Nu April 2008)

Hoe lang duurt het nog voordat we aan de hand van ons individuele genenpakket boodschappen kunnen gaan doen; dat we in de winkel als ‘geautomatiseerd’ de keuze voor de beste voeding voor onszelf kunnen maken, ter voorkoming van ziekten of andere ongemakken? Met de ontrafeling van alle basenparen van het menselijke DNA (het genoom) in het jaar 2001, leek dit toekomstbeeld sneller dichterbij te komen, maar volgens hoogleraar voeding, metabolisme en genomics Michael Müller (52) van de Wageningen Universiteit, lopen bedrijven die nu al dieetadvies geven aan de hand van genentests te ver voor de muziek uit.

Sinds zeven jaar doet Müller in Wageningen onderzoek in het nutrigenomics veld. Met zijn team onderzoekt hij op moleculair niveau hoe stoffen uit de voeding invloed hebben op de expressie van genen. ‘In de kern komt het erop neer dat we in kaart willen brengen hoe voeding precies werkt’, zegt hij. ‘Wat gebeurt er nu precies in de lever of in de darm als wij eten? Biochemie en celbiologie is ons startpunt. Er bestaat nu nog geen volledig l plaatje van de cel en van alle voeding gerelateerde processen die zich daarin afspelen. Wij proberen in kaart te brengen welke mechanismen zich op celniveau afspelen, om uiteindelijk te kunnen voorspellen wat er in ons lichaam gebeurt als we wat eten. Zoals in de farma, waar de pathways en targets van de moleculen in geneesmiddelen voor een groot deel bekend zijn, proberen wij het zelfde ook voor voeding te bereiken.’

Hoewel bekend is dat medicijnen in ongeveerde een derde van de gevallen ook niet optimaal aanslaan, onder meer door inter-persoonlijke verschillen, zijn nutrigenomics onderzoekers gericht op evidence based nutrition. Dat blijkt geen sinecure, want de mechanismen die zich in het lichaam afspelen zijn zeer complex. ‘Het verschil met de farma is dat we niet te maken hebben met maar een puur stof die zich, veelal in een lage concentratie, met een relatief groot effect, richt op beperkte biologische doelen. Wij moeten ons richten op kleine afwijkingen in de homeostase van een lichaam, die een kenmerk zijn van een vroeg stadium van ziekten die gerelateerd kunnen zijn aan voeding. Het is niet eenvoudig deze fase (pre-disease state) aan te wijzen. We zijn ook nog op bezoek naar de biomerkers die hierbij horen. We denken dat de vroege fasen waarin aan de voeding gerelateerde ziekten ontstaan, betrekking hebben op chronische ontsteking en metabole stress. We willen dat onderzoeken bij gezonde proefpersonen, maar een bijkomend probleem is dat we niet in gezonde mensen invasief kunnen ingrijpen om aan de hand van biologische monsters onderzoek te doen; we kunnen soms bloed of urine afnemen en soms een spier- of vetbiopt doen, maar in de voedingswetenschap zijn deze biologische monsters beperkter voorhanden en mogelijk, dan in het farmacologisch (patiënten)onderzoek. Daarom is het zeer belangrijk om steeds meer informatie uit bloed monster te halen door bv gebruik te maken van PBMC gen expressie data of metaboliet profielen.’

PPAR’s

Het nutrigenomics onderzoek is erop gericht om aan de hand van een blueprint van het genenpakket van individuen voorspellingen te kunnen doen over het effect van voeding op het fenotype van een individu, zeg maar de biologische vertaling van de genen van een mens en de invloed van voeding hierop. De belangrijke vraag welke deel van deze genotype-fenotype relatie is door voeding te beïnvloeden en dan het liefst op een positieve manier. Hiervoor moet blootgelegd worden welke mechanismen op cel- en genniveau werkzaam zijn bij het tot stand komen van het fenotype. Om hierin inzicht te krijgen wordt aan de Wageningen Universiteit veel onderzoek gedaan naar de zogenaamde PPAR’s (peroxisome proliferator-activated receptors). Er zijn 3 PPARs en deze zijn lid van de grote groep van nucleair hormoon receptoren waarvan er zo’n 48 zijn waaronder andere misschien meer bekende zoals de Vitamine D of de oestrogeen receptor. Deze PPARs zijn transcriptie factoren en in staat genen te activeren, ze controleren de transcriptie van een behoorlijk deel van ons erfelijk materiaal. Ze doen dat onder invloed van door vooral onverzadigde vetzuren uit onze voeding. Ongeveer 10 procent van het genoom wordt op die manier meer of minder afgelezen door de invloed van onverzadigde vetzuren. ‘PPARs werken als sensors voor vetzuren, waarna ze een gen al dan niet kunnen activeren’, licht Müller toe. ‘Wij hebben inmiddels een kleine 4000 genen geïdentificeerd die tot expressie kunnen komen via PPARα. Vele van de processen onder de controle van PPARa spelen zich voornamelijk in de lever af, zoals vetzuuroxidatie en eiwitmetabolisme. Inmiddels is duidelijk geworden dat lever PPARα direct de expressie van genen veroorzaakt die betrokken zijn bij de regeling van gluconeogenese en het glycerolmetabolisme. We komen zo meer te weten komen over de impact van vetzuren op het fenotype.’

De groep van Müller onderzoekt signaalmoleculen zoals leptine, of nieuwe plasma eiwitten die in verband worden gebracht met stofwisselingsziekten. Daarbij wordt steeds meer bekend over de rol die stoffen hebben in de communicatie tussen organen, zoals de lever, de darm en het hart. ‘ANGPTL4 is een voorbeeld van stoffen die als het ware communiceren tussen organen. Ze helpen ons ontdekken waar in een vroeg stadium het misgaat als de homeostase van mensen uit balans raakt. Wanneer is er sprake van metabole stress of wanneer ontstaat insulineresistentie precies. Aan de andere kant weten we nu ook al, en daar zullen sommige gezondheidsvoorlichters niet blij mee zijn, dat je ook gezond dik kunt zijn, als via bv. de PPAR afhankelijke mechanismen op celniveau de metabole stress en ontstekingsprocessen onder controle kunnen worden gehouden.’

Samenwerkingsverbanden

Het onderzoek naar de expressie van genen door PPAR’s vindt onder meer plaats met knock-out muizen, met een door de onderzoekers via een dieet die rijk is aan verzadigt vet geïnduceerde metabool syndroom. De expressie van genen wordt via de micro-arraytechniek gemeten. ‘De relaties naar voedingsstoffen en genexpressie zijn erg complex en de technieken die we gebruiken leveren zoveel data op dat het ondoenlijk is voor individuele onderzoekers of faculteiten om nutrigenomics onderzoek alleen uit te voeren. Hiervoor zijn samenwerkingsverbanden met verschillende disciplines en instituten wereldwijd noodzakelijk. Ons Nederlandse Nutrigenomics Consortium, een van de centras van de Nederlandse Genomics Initiatief is daar een voorbeeld van. Zonder deze samenwerking die door het TIFN en de overheid wordt gefinancierd is het een onmogelijke opgave om uiteindelijk producten te ontwikkelen die een preventieve werking hebben en ziekten helpen voorkomen. Wij hebben een database opgebouwd met de gegevens van rond 4000 microarrays waar wij in de volgende jaren samen met de industriële partners nieuwe biomerkers en interessante pathways willen extraheren. Er is veel potentie in het nutrigenomics onderzoek, maar we moeten met realistische ogen naar de ontwikkelingen voor de toekomst kijken. Bedrijven die nu al via internet genetische tests aanbieden voor een dieetadvies zijn niet realistisch, het voorspelen van de fenotype uit een klein set aan genen is niet mogelijk zonder veel extra informatie, daroom focusseren wij ook meer op fenotype metingen en gebruiken hier alle mogelijkheden van de moderne wetenschap. Dat is goed voor de voedingswetenschap en ook voor de consument die zo erachter kan komen hoe gezond die is’, aldus Müller.