INS INNRE WALTEN DER NATUR

Innovationskolleg erforscht Wirkungsmechanismen von Fremdstoffen in der Nahrung auf den Menschen

„Hier thront der Mann auf einem Sitze Und ißt zum Beispiel Hafergrütze.

Der Löffel führt sie in den Mund,

Sie rinnt und rieselt durch den Schlund, Sie wird, indem sie weiter läuft,

Sichtbar im Bäuchlein angehäuft.- So blickt man klar, wie selten nur,

Ins innre Walten der Natur.

Ganz so einach wie es 1884 Wilhelm Busch in seiner Bildergeschichte „Maler Klecksel“ darstellt, sind die Vorgänge bei der Nah­rungsaufnahme nicht. „Der Schlund" leitet die Hafergrütze zunächst in den Magen. Hier wird sie stark angesäuert, und die Ei­weiße werden durch zwei Enzyme partiell gespalten. Die nächste Station ist der Dünn­darm, wo fett-, protein- und kohlenhydrat­spaltende Enzyme die Nährstoffe weiter zerlegen, und diese Bestandteile sowie Vit­amine und Mineralstoffe.aus dem Darm via Darmwand in die Blutbahn gelangen kön­nen. Mit dem Blut werden sie zur Leber transportiert und dort entsprechend den Bedürfnissen des Körpers umgebaut. Die Bestandteile der Hafergrütze, die die Darm­wand nicht passieren können - beispiels­weise Baiaststoffe - kommen in den Dick­darm, wo sie teilweise doch noch verdaut und resorbiert werden. Die Reste wandern wieder nach draußen.

Gänzlich außer acht gelassen wurden bei dieser Skizzierung diejenigen Nahrungs­bestandteile, die vom Körper nicht verwer­tet werden. Sie werden als nicht-nutritive Inhaltsstoffe bezeichnet. Ihr Schicksal im Magen-Darmtrakt sowie die Rolle, die sie für den Organismus spielen, sind weitest-

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Mit der Nahrung werden auch Fremdstoffe auf­genommen. Welche Prozesse laufen dabei ab? Diese Frage beschäftigt unter anderem Wissen- schaftler des Innovationskollegs. Foto: Fritze

Zeichnung: Kuno Klecksel N.

gehend unbekannt. Um auch hier einmal klar ins innre Walten der Natur zu sehen, gibt es seit November 1995 ein Innovations­kolleg am Institut für Ernährungswissen­schaft der Universität Potsdam. Das For­schungsprogramm wird gemeinsam von der Universität und dem Deutschen Institut für Ernährungsforschung (DIfE) durchge­führt und für zunächst drei Jahre von der Deutschen Forschungsgemeinschaft mit rund 2,75 Millionen DM finanziert. Die Mit­tel stehen für die Bezahlung von Geräten, die Einrichtung von Promotionsstellen, Ein­ladung von Gastwissenschaftlern und die Besetzung einer C4-Professur - geplant ist die Professur für Ernährungstoxikologie - zur Verfügung. Titel des Innovationskollegs: „Mechanismen der gastrointestinalen Bio- aktivierung und -inaktivierung 11 .

Pflanzen bestehen zu etwa 10 Prozent aus nicht-nutritiven Stoffen. Dies sind zum Bei­spiel natürliche Insektizide oder Photosyn­thesekomponenten. Aber auch FYemdstoffe, die der Mensch verursacht, wie Pestizid­rückstände, gehören dazu. Werden diese Fhemdstoffe mit der Nahrung aufgenom­men, so müssen sie auch wieder über die Nieren oder den Darm ausgeschieden wer­den. Bis das aber so weit ist, haben sie Zeit, auf den Organismus einzuwirken. Denn vie­le der Fremdstoffe gehen nicht einfach „durch den Körper durch“, sondern wirken auf die Nährstoffe, Verdauungssekrete, die Darmflora oder auf die Rezeptoren der Darmwandzellen. Umgekehrt werden sie teilweise auch durch die Enzyme des Men­schen und die seiner Darmbakterien umge­wandelt. Dies geschieht meist, um die Fremdstoffe in besser wasserlösliche Pro­dukte überzuführen, damit sie leichter aus­geschieden werden können. Dabei kann es aber auch zu „Betriebsunfällen" kommen: die Umwandlungsprodukte wirken stärker

auf den Organismus ein, als die Ausgangs­stoffe - und das nicht immer in günstiger Weise. Insbesondere können sich Produk­te bilden, die mutagen, kanzerogen oder allergen wirken. In dem Innovationskolleg sollen nun zum einen die Umwandlungs­mechanismen und zum anderen die Wir­kungsweisen der Fremdstoffe oder der aus ihnen gebildeten Verbindungen untersucht werden. Beispielsweise interessiert, wel­che Rolle die Darmflora bei der Umwand­lung von Fremdstoffen spielt. Im Dickdarm gibt es rund 10‘ 4 Darmbakterien, die zu etwa 400 Bakterienarten gehören. Diese Bakterien stellen teilweise Enzyme her, die an der Umwandlung von Fremdstoffen be­teiligt sind. Allerdings weiß man nicht, wel­che Fremdstoffe tatsächlich erst im Dick­darm umgewandelt werden und welche Bakterienarten daran beteiligt sind, Dazu werden ausgesuchte Fremdstoffe auf Nähr­böden mit Darmbakterien versetzt, und man beobachtet, ob eine Umwandlung stattfindet. Ist das der Fall, so werden zum einen die Aüsgangsprodukte bezüglich ei­ner toxischen oder protektiven Wirkung auf den Organismus untersucht. Zum anderen wird die hauptsächlich an der Umwandlung beteiligte Bakterienart identifiziert.

In einem letzten Schritt wird überprüft, ob die beobachtete Reaktion auch in Ratten stattfindet. Dazu verwendet man zwei „Ar­ten" von Ratten, die sich bezüglich ihrer Darmflora unterscheiden: Die einen sind mit menschlichen Darmbakterien besie­delt, so daß man die Ergebnisse besser auf den Menschen übertragen kann. Die ande­ren sind unter strikt keimfreien Bedingun­gen so gezüchtet, daß sie überhaupt keine Darmbakterien besitzen. Verfüttert man die Tfestsubstanzen sowohl an die einen als auch an die anderen Ratten und analysiert die unterschiedlichen Umwandlungspro­dukte, die nach der Fässage des Verdau­ungstraktes vorliegen, so kann man auf die von den Darmbakterien verursachten Um­wandlungen schließen.

In einem anderen TMprojekt geht es gezielt um Fremdstoffe, die in Kohlgemüsen Vor­kommen, die sogenannten Glukosinulate. Von ihnen weiß man, daß sie mit Jod beim Einbau in die Schilddrüse konkurrieren. Bei Jodmangel (aber nur dann) kann es zur Kropfbildung kommen. Es ist aber auch be­kannt, daß einige der Zerfallsprodukte, die beim Kochen entstehen, mit Eiklar reagie­ren. Dabei entstehen unter anderem Verbin­dungen, die als Fungizide eingesetzt wer­den. Hier möchte man herausbekommen, wie diese Verbindungen im Magen-Darm- Trakt wrken, wie sie abgebaut werden und

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PUTZ 2/96