Fødevareforskere på jagt efter biologiske ”blodspor” afsat af musklerne – Københavns Universitet

Videresend til en ven Resize Print Bookmark and Share

FOOD > Nyheder > 2016 > Fødevareforskere på ja...

11. november 2016

Fødevareforskere på jagt efter biologiske ”blodspor” afsat af musklerne

Metabolomics

Allerede i 50 årsalderen begynder vi at tabe muskelmasse (kaldet sarkopeni), hvilket øger vores risiko for sygdomme, der betyder tab af livskvalitet og koster samfundet dyrt. Men hvis man let kunne screene alle ældre for graden af sarkopeni, ville man også kunne sætte ind med forebyggelse, der kan udsætte tilstanden og måske forhindre, at den bliver invaliderende. Derfor leder forskere på Institut for Fødevarevidenskab (FOOD) ved Københavns Universitet efter en ny biomarkør, der kan forudsige, hvor stor risiko man har for at udvikle sarkopeni på en hurtig og billig måde.

Tab af muskelmasse (sarkopeni) er til gene for mange ældre og koster også samfundet mange penge. Illustration: Newlin og Engelsen.

Det er forskerenes håb, at risikoen for aldersbetinget tab af muskelmasse i fremtiden vil kunne forudsiges ved at tage en blodprøve og lave en lipoproteinprofil. I dag måles sarkopeni med en DXA-skanning og test af fysisk styrke, fx hvor mange gange man kan rejse og sætte sig på en stol indenfor et bestemt tidsrum.

”Vores konkrete opgave er at finde en ny biomarkør for sarkopeni, som er hurtigere og billigere end den metode, vi allerede har. Lykkes vi med opgaven, vil det blive muligt at screene alle ældre for tendens til tab af muskelmasse og komme med forslag til korrigerende kost og fysisk aktivitet. I dag er sarkopeni en stor belastning for den enkelte ældre og for samfundsøkonomien,” siger professor ved FOOD Søren Balling Engelsen, der leder sektionen Kemometri og Analytisk Teknologi.

Det tager op til en uge at undersøge en blodprøve ved hjælp af ultracentrifugering, hvorimod forskerne ved hjælp af en NMR-måling af en blodprøve kan kortlægge lipoproteinprofilen på mindre end 20 minutter.

Lipoproteinprofilen afslører fordelingen af fedtpartikler i blodet herunder ”det gode” kolesterol og ”det dårlige” kolesterol. Sidstnævnte måles typisk med kliniske kits, hvilket er en hurtig, men ikke fuldt dækkende metode da den bl.a. ikke inkluderer lipoprotein-undertyper.

”Ved NMR-måling afdækker man udover de to ovennævnte hovedtyper også lipoprotein-undertyper, som formentligt samlet set kan bruges som et biomarkør-mønster – en såkaldt biocontour. For eksempel har man via undertyperne allerede fundet en biomarkør for fedme, hvilket styrker vores tro på, at vi også kan finde en biomarkør for sarkopeni,” siger Søren Balling Engelsen.

245 ældre over 65 deltager i forskningsprojektet CALM, som er et af Københavns Universitets 18 stjerneprogrammer. De ældre bliver helbredsundersøgt og er inddelt i grupper, der følger forskellige programmer med fysisk aktivitet og kostsupplementer. Illustration: Newlin og Engelsen.

245 ældre helbredsvurderes på kryds og tværs

Blodprøverne, der undersøges, og lipoproteinprofilerne der kommer ud af det, stammer fra 245 ældre over 65 år, som henover et år får valleprotein som supplement til kosten og følger tre forskellige træningsprogrammer: Ingen træning, lette hjemmeøvelser og intensiv overvåget træning. Forskningen er nemlig en del af to forskningsprojekter, CALM og COUNTERSTRIKE, der også undersøger, om proteinsupplement og/eller daglig fysisk træning kan forhindre eller udsætte sarkopeni.

De ældre er blevet helbredsundersøgt på Bispebjerg Hospital, hvor man har målt en række forskellige medicinske og fysiologiske parametre, der tilsammen giver et godt billede af hver enkelt ældres helbred og fysiske styrke. Og det er denne helbredsmæssige beskrivelse, forskerne fra FOOD nu prøver at genfinde via de ældres lipoproteinprofiler.

Helbredet beskrives også via bakterier fra tarmfloraen

Deltagernes helbred bliver både målt før og efter ”livsstilsændringerne”, og i øjeblikket er forskerne i gang med at lave et såkaldt baselinestudie, der baserer sig på helbredsundersøgelser, de ældre gennemgik, inden de gik i gang med livsstilsændringerne. Dette studie vil så senere kunne sammenlignes med resultaterne efter livsstilændringerne.

Professor Søren Balling Engelsen og hans team er nu gået i gang med at måle lipoproteinprofiler og blod-metabolomet hos de ældre for at kunne forudsige deres helbred i forhold til sarkopeni (dvs. de foretager en helbredskarakterisering ved hjælp af metabolomics – se illustrationen nedenfor).

Metabolomics undersøger omsætningen af stoffer (metabolitter) – fx stoffer fra maden – i biologiske væv/væsker (fx fra et menneskes urin, afføring og blod). I blodet er der tale om en kollektiv karakterisering og kvantificering af alle metabolitter samt blodets indhold af lipoproteiner. Resultatet af en metabolomics-undersøgelse er et fysisk kemisk fingeraftryk af, hvad der er sket i kroppen. Dette fingeraftryk kan bruges til at afsløre afvigelser fra en given normaltilstand ved hjælp af multivariat databehandling (kemometri). NMR er bare en af flere analytiske metoder, der benyttes til metabolomics; to andre meget udbredte metoder er gaskromatografi koblet med massespektrometri (GC-MS) samt væskekromatografi koblet med massespektrometri (LC-MS). Illustration: Newlin og Engelsen.

Deltagernes helbred er tilsvarende blevet målt via bakteriefordelingen i deres tarmflora (mikrobiomet). Et menneske har typisk 1 kg bakterier i tarmsystemet, og sammensætningen af bakterierne er mindst lige så vigtig for metaboliseringen af kosten som vores indre organer. Karakteriseringen af bakterierne i deltagernes tarmflora ledes af lektor Dennis Sandris Nielsen fra FOOD-sektionen Mikrobiologi og Fermentering.

I blodet kan man ikke bare finde metabolitter, der stammer fra celler og indre organer, men også metabolitter, der stammer fra kostens nedbrydning, samt metabolitter der produceres via kostens nedbrydning af bakterierne i tarmen. Forskerne håber, at blodets metabolom kan verificeres og komplementeres med resultaterne fra tarmens mikrobiom, og de kan allerede ud fra baselinestudiet i nogen grad bekræfte irske forskningsresultater, der viser, at der blandt ældre er en ret tæt forbindelse mellem tarmfloraens sammensætning og fx fysisk styrke.

”Men vi er endnu ikke færdige med karakteriseringen og mangler at målrette vores undersøgelser mere mod de klassiske mål for sarkopeni som fx DXA-scanning (skanning af lårmuskel og knogle, red.) og en række fysiske parametre, der fx handler om, hvor mange gange deltagerne kan rejse og sætte sig inden for et bestemt tidsrum, hvor hårdt deres håndtryk er med mere,” siger Søren Balling Engelsen.

Illustrationen viser et NMR-spektrum af blodplasma. Øverst i venstre hjørne ses opbygningen af et lipoprotein.

Størrelsen på lipoproteinerne fortæller om helbredet

Man ved, at lipoproteinernes størrelse og densitet er afgørende for, hvor godt omsætningen af fedt og energi i kroppen foregår, og for om blodårerne fedter til (forkalker).

Det er også størrelsen på lipoproteinerne, der får fedtsignalet til at flytte sig ved NMR-måling – nogle udsving, der så kan sammenlignes med en model af lipoproteinprofilen, som den ser ud, når man er ”rask”. NMR-målingerne af blodet tolkes ved hjælp af multivariat databehandling (kemometri), og resultatet visualiseres som en lipoproteinprofil (se illustration). Indtil NMR-metoden er grundigt valideret sammenholdes NMR-resultaterne med de resultater, man får ved at kortlægge lipoproteinprofilen via ultracentrifugering af blodprøverne, som er den veletablerede kliniske metode.

”Afvigelser i lipoproteinprofilen kan potentielt definere en biomarkør – og vi leder derfor efter afvigelser i profilen, der evt. sammen med andre informationer, kan vise, om en person er på vej mod sarkopeni. En biomarkør behøver altså ikke at være et enkelt stof (fx kolesterol, blodsukker eller en anden blodmetabolit), men vil langt mere sandsynligt være et mønster i lipoproteinprofilen – også kaldet en bicontour,” siger Søren Balling Engelsen.

Professor Søren Balling Engelsen ved NMR-scanneren på Institut for Fødevarevidenskab ved Københavns Universitet. Foto: Lene Hundborg Koss.

En holistisk forskningstilgang

”Det er svært stof – ikke mindst fordi CALM og COUNTERSTRIKE er tværfaglige forskningsprojekter – så der er jo tale om, at vi som teknologer arbejder sammen med humanister mod nogle fælles mål, og vi skal afklare resultater med hinanden for at komme videre. Det er bl.a. denne tværfaglighed, som gør projekterne til de mest interessante, jeg har været med i,” siger Søren Balling Engelsen.

Det handler ikke kun om at finde en metode, der kan vise, om en person er på vej til at udvikle sarkopeni. Eller om at man kan sætte ind med forebyggelse i form af proteintilskud, kostændringer og fysisk aktivitet.

”Vi skal være i stand til at formidle vores viden til de ældre på en måde, så de får lyst til at ændre vaner, og ved hvorfor og hvordan det gavner dem, og emner som ”den gode alderdom” og ”den gode død” bliver livligt diskuteret i disse projekter, og facitterne er bestemt ikke oplagte,” siger Søren Balling Engelsen.

Udover at afspejle de ældres helbred via metabolom og mikrobiom og holde resultaterne op mod helbredsundersøgelserne fra Bispebjerg Hospital, undersøges også andre aspekter på FOOD. Bl.a. undersøges det proteinsupplement, som deltagerne drikker, for smag og accept i FOOD-sektionen Design og Forbrugeradfærd. Denne forskning ledes af lektor Armando Perez-Cueto.

Se SCIENCE-foredrag om metabolomics med professor Søren Balling Engelsen: