Hintergrund und Ziele des Forschungsprojekts
Ein DFG-gefördertes Kooperationsprojekt der Universitäten Hohenheim und Mainz widmet sich der Erforschung von Weizenunverträglichkeiten. Ziel ist es, neue Weizensorten zu entwickeln, die sowohl gut verträglich sind als auch über gute Backeigenschaften verfügen. Die Fördersumme für das Projekt beläuft sich auf insgesamt 680.000 Euro.
Bis zu fünf Prozent der Weizenkonsumenten leiden an einer Weizenunverträglichkeit, die sich in körperlichen und psychischen Beschwerden äußern kann. Als ein möglicher Auslöser werden bestimmte Proteine im Weizen diskutiert. Mediziner, Analytiker und Agrarwissenschaftler der Universitäten Mainz und Hohenheim arbeiten in diesem Projekt zusammen, um das Phänomen der Weizensensitivität zu untersuchen.
Nicht-Zöliakie-Weizensensitivität im Fokus
Die sogenannte Nicht-Zöliakie-Weizensensitivität (NCWS) ist eine bisher wenig bekannte Weizenunverträglichkeit, die durch eine angeborene Immunabwehr ausgelöst wird. Diese Reaktion wird durch Weizenproteine hervorgerufen.
Die NCWS ist nicht zu verwechseln mit einer Zöliakie – einer Glutenunverträglichkeit – oder einer Weizenallergie. Insbesondere die Zöliakie ist meist eindeutig nachweisbar.
erklärt Projektkoordinator Univ.-Prof. Dr. Dr. Detlef Schuppan, Gastroenterologe, Biochemiker und Leiter des Instituts für Translationale Immunologie der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz.
Lange Zeit war die Ursache der NCWS unklar. Im Labor von Professor Schuppan an der Harvard Medical School wurden die α-Amylase-Trypsin-Inhibitoren (ATIs) als Aktivatoren der angeborenen Immunität im Darm identifiziert. Diese Proteinfamilie steht seit Kurzem im Verdacht, die NCWS auszulösen.
Seit Kurzem steht damit diese Familie von Proteinen unter Verdacht, diese Art der Unverträglichkeit auszulösen.
bestätigt PD Dr. Friedrich Longin, wissenschaftlicher Leiter des Arbeitsgebietes Weizen an der Universität Hohenheim und Mit-Initiator des DFG-Projekts „Weizensensitivität: Einfluss von Weizensorten und Anbaubedingungen auf die angeborene Immunität“. ATIs sind natürliche Proteine im Weizen. Der genaue Umfang dieser Proteinfamilie sowie der Einfluss von Sorte und Umweltbedingungen auf deren Gehalt und Zusammensetzung sind noch nicht ausreichend erforscht.
Bei einem Teil der Bevölkerung können ATIs aus glutenhaltigen Getreiden wie Weizen ab einer bestimmten Menge entzündliche Reaktionen im Körper aktivieren oder verstärken. Dies kann zu Symptomen wie Bauchschmerzen, Benommenheit, Müdigkeit, Gelenk- und Muskelschmerzen, Hautveränderungen, depressiver Stimmung und der Verschlechterung chronischer Erkrankungen führen. In hohen Mengen aktivieren Weizen-ATIs den Teil des Immunsystems, der normalerweise für die Erkennung von Krankheitserregern zuständig ist, was zur Freisetzung entzündlicher Proteine und den damit verbundenen Beschwerden führt.
Die Bestimmung des ATI-Gehalts in Weizensorten ist daher von Bedeutung. Während jeweils etwa ein Prozent der deutschen Bevölkerung an Zöliakie oder einer Weizenallergie leidet, sind schätzungsweise mindestens fünf Prozent von der NCWS betroffen. Bisherige Untersuchungen zum ATI-Gehalt stammen aus den USA und konzentrierten sich auf eine dort heimische Weizensorte. Da das Vorkommen dieser Proteine stark von der Sorte und den Anbaubedingungen abhängt, sind spezifische und standardisierte Untersuchungen für die Weizenzüchtung in Deutschland notwendig, so Prof. Dr. Stefan Tenzer, Leiter der Core Facility für Massenspektrometrie am Institut für Immunologie der Universitätsmedizin Mainz.
Umfassende Analyse von Weizen- und Dinkelsorten
Im Rahmen des Kooperationsprojekts wurden an drei Standorten in Hohenheim 150 Weizensorten angebaut. Diese umfassen moderne Elitesorten sowie alte Weizensorten aus den 1960er bis 1990er Jahren. Zusätzlich wurden 10 verschiedene Dinkelsorten in den Versuch einbezogen. Die geernteten Proben werden nun im Labor analysiert.
Die Universitätsmedizin Mainz hat die Analytik etabliert, einschließlich der Bestimmung der biologischen Aktivität und der massenspektrometrischen Bestimmung der ATI-Proteine im Labor von Professor Tenzer. Zudem werden die krankheitsauslösenden Aktivitäten der ATIs in vivo und in klinischen Studien unter der Leitung von Professor Schuppan untersucht. Die Forscher verfolgen dabei drei Erkenntnisziele:
- Die Untersuchung des natürlichen ATI-Gehalts in verschiedenen Weizensorten, einschließlich möglicher Unterschiede zwischen alten und neuen Sorten sowie der Abhängigkeit von genetischen Faktoren und Umwelteinflüssen.
- Die Identifizierung der Proteine innerhalb der ATI-Familie in den untersuchten Weizensorten, die primär Immunantworten auslösen. Hierfür werden die Ernteproben auf ihren ATI-Gehalt analysiert und ihre immunstimulatorische Wirkung an menschlichen Zellsystemen im Labor geprüft.
- Die Klärung eines möglichen Zusammenhangs zwischen dem ATI-Gehalt und den Backeigenschaften sowie die Untersuchung der Vererbung des ATI-Gehalts in Getreiden. Dazu wird der Weizen nach klassischen Qualitätskriterien bewertet.
Das langfristige Ziel ist die Züchtung besser verträglicher Weizensorten. Dabei muss ein Gleichgewicht zwischen einem geringen ATI-Gehalt und guten Backeigenschaften gefunden werden, so PD Dr. Longin. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert dieses Projekt mit 680.000 Euro, wovon 470.000 Euro an die Universitätsmedizin Mainz und 210.000 Euro an die Universität Hohenheim gehen. Die Förderung basiert auf einem gemeinsamen Antrag von Univ.-Prof. Dr. Dr. Detlef Schuppan, PD Dr. Friedrich Longin und Prof. Dr. Stefan Tenzer.