Det har længe været kendt, at kosten øver indflydelse på vores sundhed, og der er stor bevågenhed omkring at fastslå, præcis hvilke fødevarer vi skal spise for at fremme sundheden.

Men kan vi finde ud af, om det at spise visse fødevarer synes at øge vores levealder, eller om de modsat synes at øge risikoen for især livsstilsrelaterede sygdomme?  

Her kan metabolomics hjælpe. Metabolomics er en metode, der kan undersøge de nedbrydningsprodukter (metabolitter), som kroppen danner under forbrænding af maden, og det kan vise sig at være et særdeles nyttigt redskab.

Hvad spiste jeg egentlig i går?

En del af vores viden om, hvordan kosten påvirker vores sundhed og kan virke sygdomsforebyggende, er baseret på såkaldte kohorte studier, hvor personer følges over en årrække og bliver bedt om at registrere, hvad de spiser.

Ved at sammenholde data på kostregistreringerne med data på personernes helbred og de sygdomme, som de måtte udvikle, kan denne type studier give indblik i sammenhængene mellem kost og sundhed.

Men en forudsætning for, at studierne tegner et retvisende billede er, at kostregistreringerne er korrekte.

Her kan flere faktorer forstyrre billedet: Det kan være svært at huske nøjagtigt, hvad man har spist, og det kan være svært at estimere, hvor meget man spist. Det kan altså let ske, at man enten bevidst eller ubevidst opgiver fejlbehæftede oplysninger om, hvad man har spist. 

Derfor har man i ernæringsforskningen spejdet efter et objektivt redskab til at fremskaffe præcise oplysninger om vores kost. Det er her, at metabolomics kommer i spil.

Kroppens metabolitter afslører din kost

Metabolomics er kort fortalt en eksplorativ metode, hvor man forsøger at måle og karakterisere en så stor og bred skare af de nedbrydningsprodukter (metabolitter), som kroppen danner under forbrænding af næringstofferne som muligt. 

Metabolomics' studier er rettet mod at undersøge kostfaktorer, og de er ofte baseret på målinger af urin og blod, men også analyser af fæces og spyt har vist sig anvendelige i visse sammenhænge. 

Målingerne af tilstedeværende metabolitter i urin og blod kan give information om, hvilke komponenter fra kosten, der er optaget i kroppen, men også hvordan kroppen omsætter dem. En meget anvendt analysemetode til metabolomics er NMR spektroskopi

Princippet i NMR spektroskopi baserer sig på atomkernernes magnetiske egenskaber. Atomkernerne kan betragtes som små magneter, der drejer om sig selv og orienterer sig tilfældigt. Placeres de i et eksternt magnetfelt, vil atomkernerne orientere sig enten parallelt eller antiparallelt med dette magnetfelt.

Man kan ved hjælp af radiofrekvenspulser forstyrre orienteringen i dette magnetfelt og opløfte atomerne fra lav-energi-tilstand til høj-energi-tilstand. Når atomerne falder tilbage til deres oprindelige energitilstand udsender de vibrationer, som optages som signal.

Ved hjælp af Metabolomics kan man blandt andet analysere blodprøver og urinprøver og få svar på, hvilke nærringsstoffer kropper har forbrændt. (Foto: Shutterstock)

Atomerne falder tilbage på forskellig vis afhængig af den molekylære struktur, og derfor kan det resulterede signal bruges til at detektere forskellige metabolitter.

Protonkernen (¹H) er den kerne, der oftest måles på ved NMR spektroskopi, da den er magnetisk aktiv og samtidig udgør hovedparten (99.98 procent) af de naturligt forekommende hydrogenatomer.

Mange flere prøver end ved andre metoder

¹H NMR spektroskopi vil i princippet detektere samtlige metabolitter, der indeholder protonkerner, i en given prøve. Da stort set alle metabolitter indeholder protonkerner, er NMR spektroskopi en særdeles velegnet og attraktiv analysemetode til omfangsrige eksplorative analyser.

Og den analysetype karakteriserer metabolomics i forhold til mere traditionelle fremgangsmåder, hvor man mere selektivt analyserer et begrænset antal metabolitter.

En anden væsentlig egenskab ved NMR spektroskopi er, at metoden ikke kræver en intens prøvetilberedning, men derimod næsten kan udføres direkte på for eksempel en urinprøve. Dette gør NMR spektroskopi attraktiv som en såkaldt hurtigmetode (high-throughput method), hvor man analyserer et stort antal prøver.

Bøf, kylling eller lammekoteletter? 

En af de komponenter i vores kost, der især tiltrækker opmærksomhed i forhold til at forstå indvirkningen på vores sundhed, er kød.  Der er midlertidig mange ubekendte faktorer omkring kød og især hvilke typer af kød, der spiller hvilken rolle i forhold til sundhed.

Studier har peget på, at rødt kød (oksekød, lammekød, svinekød, and og vildt kød) og hvidt kød (fjerkræ), har forskellige egenskaber i forhold til, hvordan det påvirker vores sundhed, formentlig fordi jernindholdet i det røde kød kan inducere nogle oxidationsprocesser.

Der er dog et grundlæggende behov for, at dette bliver bedre belyst, og vi lavede derfor i samarbejde med forskere fra Ghent Universitet i Belgien et studie, hvor rotter under kontrollerede forhold blev fodret med enten rødt oksekød eller hvidt fjerkrækød. 

Ved indtag af rødt kød, som indeholder karnitin, vil tarmbakterierne nedbryde karnitin til trimethylamin. Derefter vil leveren via et enzym omdanne trimethylamin til TMAO, der udskilles i urinen (Figur: Hanne Christine Bertram og Louise Margrethe Arildsen Jakobsen).

Urinprøver blev indsamlet fra dyrene, og ved hjælp af NMR metabolomics-analyser undersøgte vi, hvordan kødkilden influerede de tilstedeværende metabolitter i rotternes urin.

Som pionerer på området identificerede vi, hvordan udskillelsen af specifikke metabolitter i urinen ændres afhængig af kødkilden.

Vi viste, at indtag af oksekød i rotterne var forbundet med en øget udskillelse af metabolitterne karnitin, karnosin, trimethylamin (TMA) og trimethylamin N-oxide (TMAO), og at indtag af kyllingekød i rotterne var forbundet med en øget udskillelse af metabolitterne acetat og anserin. 

Disse metabolitter stammer alle fra kroppens eller tarmfloraens nedbrydning af kødet. Et vigtigt resultat er, at studiet dermed tyder på, at disse specifikke metabolitter kan bruges som markører på indtag af henholdsvis rødt og hvidt kød.

Er der karnosin i din urin, peger det mod rødt kød i din kost, mens anserin i urinen peger mod fjerkræ. Disse resultater er altså lovende, fordi vi med markører vil kunne bestemme, hvad folk rent faktisk har spist – i modsætning til de fejlbehæftede kostregistreringer.

Vi arbejder i øjeblikket på supplerende studier for at fastslå, om metabolitterne også vil fungere som markører, når baggrundskosten varierer, hvorfor forskellige kostkilder kan interferere og forstyrre billedet.

Et lovende redskab i ernæringsforskningen

Ud over at metabolomics kan fungere som et redskab til at identificere og etablere markører for indtag af specifikke kostkomponenter, kan teknikken også generere vigtig viden om kroppens og tarmfloraens omsætning af kosten.  

Et godt eksempel på dette er resultatet omkring en øget udskillelse af metabolitten TMAO i forbindelse med indtag af rødt kød.

Vores tarmflora spiller nemlig en afgørende rolle i dannelsen af TMAO. Ved indtag af rødt kød, som indeholder karnitin, vil tarmbakterierne nedbryde karnitin til trimethylamin. Derefter vil leveren via et enzym omdanne trimethylamin til TMAO, der udskilles i urinen (se figur).

Der er videnskabelige studier, der peger på en sammenhæng mellem TMAO og risiko for at udvikle hjertekarsygdomme. Derfor er det

relevant at undersøge tarmfloraens dannelse af TMAO og forstå, hvordan TMAO dannelsen påvirkes af kosten og andre faktorer. Det kan metabolomics hjælpe med.

Metabolomics er således et lovende redskab i ernæringsforskningen, der kan blive betydningsfuldt i forhold til at opnå en langt større forståelse for det samspil, der er mellem kosten, kroppen og tarmfloraen – og dermed i sidste ende sætte lys på hvordan kosten påvirker vores sundhed.