Neue Testmethode: Im Reagenzglas simulieren, was mit Proteinen im Menschen passiert

Bern, 19.03.2019 - Man nehme Proteine – zum Beispiel in Form von Magermilchpulver – und gebe eine Prise davon in ein Reagenzglas. Um zu bestimmen, wie effizient dieses Nahrungsprotein in körpereigenes Protein umgewandelt wird, wende man im Labor Schritt für Schritt das im Online-Wissenschaftsmagazin «Nature Protocols» beschriebene Rezept an. Und schon steht seine Wertigkeit – also der Nutzen dieses Proteins für den Menschen – fest. Einem Team internationaler Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen ist es gelungen, eine harmonisierte Methode für die in-vitro-Verdauung von Proteinen zu entwickeln. Federführend im 15 Nationen umfassenden Forschungsteam: Irland, Spanien und die Schweiz mit Agroscope.

Proteine, Peptide, freie Aminosäuren lauten die drei Stufen in der Proteinverdauung. Nach der Zerkleinerung im Mund laufen diese Verdauungsschritte beim Menschen wie beim Schwein vor allem im Magen und Dünndarm ab. Das nun vorliegende international veröffentlichte Protokoll beschreibt, wie diese Verdauschritte im Reagenzglas (in-vitro) nachvollzogen werden können; die Methode ist «physiologisch», das heisst, sie widerspiegelt die natürlichen Bedingungen im Verdauungstrakt.

Menschliche Ernährung möglichst exakt in-vitro nachbilden

Die in-vitro-Verdauungsmethode für Nahrungsproteine ist das Resultat einer internationalen Zusammenarbeit mit Agroscope-Beteiligung im Rahmen der COST-Action Infogest von 2011 bis 2015. Infogest ist ein offenes Forschungsnetzwerk mit über 260 Spezialistinnen und Spezialisten im Bereich Lebensmittel, Biochemie, Ernährung und Gesundheit von 90 Institutionen aus 32 Ländern; die in «Nature Protocols» publizierte Methode wurde durch eine Infogest-Subgruppe bestehend aus Forschenden aus 15 Ländern verfasst. Das Hauptziel: Die Wirkung von Nahrungsmitteln auf die menschliche Gesundheit verstehen.

In der Lebensmittelforschung zielte die COST-Action Infogest darauf ab, mit einem einfachen System, die menschliche Ernährung möglichst exakt in-vitro nachzubilden. Die in den verschiedenen Partnerländern verwendeten Methoden sollten angepasst und harmonisiert werden, damit die Forschenden die Ergebnisse vergleichen und austauschen können. Dazu verglichen sie die Resultate der Verdauungsprotokolle der verschiedenen Infogest-Mitglieder mit Magermilchpulver und leiteten davon ein harmonisiertes Protokoll ab. In dieser Forschungsarbeit zentral sind die von Agroscope entwickelten Methoden zur Kontrolle der einzelnen Verdauschritte, wie zum Beispiel die Darstellung der durch den Proteinabbau entstehenden Peptidmuster (amino-acid-counting-Methode), die heute international anerkannt und verwendet wird.

Für die Validierung der neuen in-vitro-Methode testeten die Forschenden, wie genau sie die natürliche Verdauung widerspiegelt. Parallel im Labor und bei Schweinen durchgeführte Versuche zeigten eine sehr hohe Übereinstimmung der Resultate. Fazit: Das in-vitro-System erlaubt detaillierte physiologische Aussagen zu machen; es eignet sich hervorragend, um Verdauungsvorgänge zu simulieren und sie sowohl qualitativ wie quantitativ zu beurteilen.

Methode erlaubt, Tierversuche zu ersetzen

«Nature Protocols», in dem die in-vitro-Methode zur Proteinverdauung publiziert wurde, ist ein online Wissenschaftsmagazin der Nature Publishing Gruppe. Es veröffentlicht ausschliesslich qualitativ hochwertige, zitierbare, international geprüfte (peer-reviewed) Protokolle, die wissenschaftliche Methoden im Rezeptformat beschreiben. Die soeben publizierte Methode ist eine Neuauflage eines bereits 2014 veröffentlichten Prototyps und beinhaltet Verbesserungsvorschläge und detailliertere Erklärungen der einzelnen Schritte. «Eine im ‘Nature Protocols’ publizierte Methode muss weltweit verwendet werden und anerkannt sein, aber dennoch etwas Neues beinhalten», erklären Charlotte Egger und Reto Portmann, die bei Agroscope für das Infogest-Projekt arbeiten. «Das jetzt publizierte Protokoll beschreibt eine viel zitierte Methode; der Prototyp der vom gleichen internationalen Autorenteam 2014 publizierten Methode, wurde bereits über 500mal zitiert». Die Methode könnte es zudem in Zukunft ermöglichen, verschiedene Human- und Tierversuche zu ersetzen; dies ganz im Sinne des 3R-Prinzips bezüglich Tierversuchen «Replace, Reduce, Refine – ersetzen, reduzieren, verbessern».

Die internationale Forschung im Bereich der Proteinverdaulichkeit geht weiter. Nach der Entwicklung der Methode zur in-vitro-Verdauung und der internationalen Publikation des Protokolls dazu steht nächstes Jahr deren Weiterentwicklung zu einer internationalen Norm gemäss ISO-IDF-Standard an. Bei Agroscope startete 2018 zudem eine Doktorarbeit mit dem Ziel, diese in-vitro-Methode im Dienste der Praxis einsetzen zu können. Vorerst wird die Wertigkeit von zehn verschiedenen Proteinquellen getestet. Diese Proteine sollen dann zu neuen internationalen Standards werden. Das Fernziel dieser Arbeiten ist einerseits, die Ernährungsempfehlungen für Menschen zu verbessern aber auch den ökologischen Fussabdruck von Nahrungsmitteln über deren Wertigkeit zu bestimmen. Erste Resultate dazu sind im Jahr 2021 zu erwarten.

Link auf Protokoll in «Nature Protocols»

https://rdcu.be/brEMd


Adresse für Rückfragen

Charlotte Egger
Biochemie der Milch und Milcherzeugnisse
Schwarzenburgstrasse 161, 3003 Bern / Schweiz
charlotte.egger@agroscope.admin.ch
+41 58 463 81 65

Christine Caron-Wickli
Mediensprecherin
Schwarzenburgstrasse 161, 3003 Bern / Schweiz
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