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Hintergrund:
Chronische Entzündungen auf niedrigem Niveau gelten als Hauptmerkmal verschiedener Stoffwechselkrankheiten, einschließlich Adipositas. Daher sind Lebensstilmaßnahmen wie eine gesunde Ernährung und körperliche Betätigung von entscheidender Bedeutung für die Kontrolle des Körpergewichts und die Verringerung des Morbiditäts- und Mortalitätsrisikos im Zusammenhang mit Stoffwechselkrankheiten.
Es ist bekannt, dass pflanzliche Polyphenole mit hohen antioxidativen Eigenschaften positive Auswirkungen auf den Stoffwechsel haben. Mechanistisch gesehen hemmen Polyphenole wichtige epigenetische Regulatoren wie DNA-Methyltransferasen (DNMT) oder Methylentetrahydrofolatreduktase (MTHFR), um den Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsel und Methylierungsprozesse zu modulieren. Außerdem spielen Folsäure und B-Vitamine als Methyl-Donatoren eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von DNA- und Histon-Methylasen.
Die randomisierte kontrollierte Studie „Dietary Intervention Polyphenols Unprocessed“ (DIRECT PLUS) wurde 18 Monate lang durchgeführt, um die metabolischen Auswirkungen von gesunden Ernährungsrichtlinien (HDG), der mediterranen Ernährung (MED) und einer modifizierten, mit Polyphenolen angereicherten MED-Diät (Green-MED) zu untersuchen.
Die Ergebnisse dieser randomisierten, kontrollierten Studie haben gezeigt, dass beide MED-Diäten eine mäßige Auswirkung auf die Gewichtsabnahme und eine starke Auswirkung auf den Abbau von Leberfett haben. Insbesondere wurde festgestellt, dass die grüne MED, die große Mengen an Walnüssen und Mankai (Wasserlinsen) enthält, den größten Rückgang des Taillenumfangs, des Serumspiegels an Lipoprotein niedriger Dichte, des diastolischen Blutdrucks, des C-reaktiven Proteins und des viszeralen Fettgewebes bewirkt. Sowohl Walnuss als auch Mankai sind reiche Quellen für Folat und B-Vitamine.
In der aktuellen Studie haben die Wissenschaftler untersucht, ob die in der Studie beobachteten Verbesserungen des Stoffwechsels durch die Green-MED-Diät mit ihren Auswirkungen auf die genomweite DNA-Methylierung und die mRNA-Expressionsmuster zusammenhängen.
Aufbau der Studie
Die Studienpopulation umfasste 260 Teilnehmer (Durchschnittsalter: 51 Jahre; Body-Mass-Index: 31 kg/m²) aus der DIRECT PLUS-Studie. Sie wurden nach dem Zufallsprinzip in drei Interventionsgruppen eingeteilt, darunter die HDG-, die MED- und die Green-MED-Diät-Gruppe. Die MED-Diät enthielt 440 mg Polyphenole, die zusätzlich in Walnüssen enthalten waren, während die Green-MED-Diät 1240 mg Polyphenole enthielt, die zusätzlich in Walnüssen, grünem Tee und Mankai enthalten waren.
Die von den Teilnehmern entnommenen Blutproben wurden auf genomweite DNA-Methylierungs- und mRNA-Expressionsmuster zu Beginn und nach Abschluss des 18-monatigen Interventionszeitraums analysiert.
Wichtige Beobachtungen
Die Analyse der genomweiten DNA-Methylierungsmuster vor und nach den Ernährungsinterventionen ergab 1.573 unterschiedlich methylierte Regionen in der Green-MED-Gruppe, 377 in der HDG-Gruppe und 174 in der MED-Gruppe. Diese Ergebnisse entsprachen 1753 unterschiedlich exprimierten Genen in der Green-MED-Gruppe, 738 in der HDG-Gruppe und nur 7 in der MED-Gruppe.
Der Verzehr einer polyphenolreichen grünen MED-Diät über einen Zeitraum von 18 Monaten führte zu signifikant höheren Folsäure- und Vitamin B-12-Spiegeln im Serum im Vergleich zu anderen Ernährungsinterventionen. Die höheren Folsäure- und Vitamin-B-12-Werte, die bei den Teilnehmern der MED-Gruppe zu Beginn der Studie beobachtet wurden, könnten auf geringere epigenetische Veränderungen zurückzuführen sein, die in dieser Gruppe nach der Ernährungsintervention beobachtet wurden.
Der hohe Anteil an Walnüssen, grünem Tee und Mankai in der Green-MED-Diät stand in direktem Zusammenhang mit dem erhöhten Gehalt an Ein-Kohlenstoff-Vorläufern (Folsäure und Vitamin B-12) bei Teilnehmern, die diese spezielle Diät zu sich nahmen. Diese Beobachtungen deuten insgesamt darauf hin, dass die durch die Green-MED-Diät vermittelten Veränderungen der DNA-Methylierungsmuster mit erhöhten Serumspiegeln von Folsäure und Vitamin B-12 einhergehen.
Die polyphenolreiche Green-MED-Diät hatte nicht nur erhebliche Auswirkungen auf Ein-Kohlenstoff-Vorläufer, die mit De-novo-Methylierungsprozessen in Verbindung gebracht werden, sondern zeigte auch eine direkte Wirkung auf die Methylierung und Transkription von Genen, die für epigenetische Modulatoren kodieren, darunter Lysin-Demethylase 2B, Lysin-Demethylase 5B und Histon-Lysin-Methyltransferase.
Gewichtete Cluster-Netzwerkanalyse
In der Studie wurde eine gewichtete Cluster-Netzwerkanalyse durchgeführt, um die wichtigsten Faktoren für phänotypische Veränderungen im Zusammenhang mit dem Verzehr von grüner MED-Diät zu ermitteln. Es wurden drei Hauptmodule identifiziert, die die meisten Gene der unterschiedlich methylierten Regionen enthalten. Von diesen Modulen war eines signifikant mit dem C-reaktiven Protein, der Folsäure, dem Interleukin 6 (IL-6) und der Veränderung der Fläche des tief-subkutanen Fettgewebes assoziiert, eines mit dem Taillenumfang und eines mit der Veränderung des Taillenumfangs und des Körpergewichts.
Im ersten Modul zeigte die mRNA-Expression des Gens KIR3DS1 eine negative Assoziation mit Veränderungen der Polyphenole, aber eine positive Assoziation mit Veränderungen der oberflächlich-subkutanen Fettgewebefläche, des Körpergewichts und des Taillenumfangs. KIR3DS1 ist ein Killerzellen-Immunglobulin-ähnlicher Rezeptor, der mit Autoimmunkrankheiten in Verbindung gebracht wird.
Zu diesem Modul gehörte auch das Gen Cystathionin-Beta-Synthase, ein Enzym, das für die Senkung des Homocysteinspiegels verantwortlich ist, und zwar in einer differenziell methylierten Region. Die mRNA-Expression dieses Gens wurde mit Veränderungen der Polyphenole in Verbindung gebracht.
Bedeutung der Studie
Die Studie unterstreicht, dass eine polyphenolreiche MED-Diät die DNA-Methylierungsmuster erheblich regulieren kann, indem sie wichtige epigenetische Faktoren wie Folsäure und Vitamin B-12 erhöht. Darüber hinaus haben die in der Ernährung enthaltenen Polyphenole eine hohe Wirksamkeit bei der Regulierung des Ein-Kohlenstoff-Stoffwechsels mit Auswirkungen auf Autoimmunreaktionen.
Quelle: NEWS MEDICAL