Gezondheidseffecten van groente Health space model, groente technisch bekeken Marjan van Erk Research group Microbiology and Systems Biology het Nationaal Groentecongres, Broccoli voor Beginners 12 sept 2013
2
Overzicht • Meten van gezondheid !? • Het voorbeeld van 200g groente
GroentenFruit Bureau
Take home message Voeding & gezondheid = bestuderen van subtiele effecten in (relatief) gezonde mensen Systems biology aanpak kan hierbij goed helpen Veel meten
Slimme wiskunde
Biologische context
VOEDING & GEZONDHEID Waarom is het zo moeilijk om in een interventiestudie een effect van voeding aan te tonen? Subtiele en langetermijn effecten Gezonde populatie Interactie tussen ingredienten / nutrienten Meerdere mechanismes Meerdere organen
Interindividuele variatie
Keuze van referentie
Meten van Gezondheid ≠ meten van ziekte Definitie van gezondheid
How healthy ? What to measure ?
Veel meten + geïntegreerde analyse en interpretatie Niet alle mensen op een hoop maar subgroepen of zelfs ‘personalized’
How to measure ?
How to improve ?
Gezondheid
WHO definitie van gezondheid: Health is a state of complete physical, mental and social wellbeing and not merely the absence of disease or infirmity.
Huber et al., BMJ 2011:
The ability to adapt
metabolome
clinical chemistry
proteome
Veel meten (‘phenotyping’): ‘omics’ analyses
Technology: high throughput, multi organ, multi level High-end data mining and warehousing
transcriptome
Genetic data
fluxes
Data integratie en interpretatie Veel meten, biologische context, netwerk analyse
Important link!
Veel metingen
Groepjes veranderde parameters
Netwerk van interacties, gebaseerd op kennis uit literatuur
Overzicht • Meten van gezondheid !? • Het voorbeeld van 200g groente Veel meten + geïntegreerde analyse / interpretatie Dmv health space kijken naar individuele responsen
GroentenFruit Bureau
Groente Er zijn veel aanwijzingen dat eten van groente en fruit gezond is (epidemiologische studies) Mechanisme grotendeels onbekend Aanbeveling: 2 ons groente & 2 stuks fruit, want is goed voor de gezondheid. Kunnen we dat ook aantonen?
De methodiek om gezondheid te meten wordt getest met groente
Interventie studie Eten van veel groente (200 gram) vergelijken met eten van weinig groente (50 gram) Vrijwilligers met gezond gewicht en vrijwilligers met obesitas Onderzoeksvragen: 1. Kun je mbt systeem biologie aanpak gezondheidseffect van groente consumptie aantonen? 2. Is het effect van groente verschillend bij mensen met overgewicht vergeleken bij mensen met normaal gewicht?
Toelatingscriteria Gezonde mannen tussen de 18 – 45 jaar oud BMI 20.0 – 25.0 of BMI 30.0 - 34.9 kg/m2 Gebruikelijk Nederlands voedingspatroon Groenten eten en lekker vinden
Studie opzet 32 mannen: 15 normaal gewicht & 17 obees 4 weken
4 weken
200 g groente
50 g groente
50 g groente
200 g groente Veel metingen (innovatieve technologieën)
Groente consumptie Vier weken 50 gram: weinig!!!
Vier weken 200 gram: veel!!!
Vers: 2 x per week tomaat, bloemkool, groentemix (ui/paprika/wortel/prei), bietjes Blikken: 5 x per week Sperziebonen, doperwten, wortels, tuinbonen, snijbonen, en nog enkele voor de variatie 16
Na vier weken: Testdag Nuchtere bloedafname voor diverse analyses; Opvangen van een beetje urine; Invullen van diverse vragenlijsten; Meten van gewicht, taille -en heupomvang, bloeddruk; Eten van een standaard ontbijt (twee broodjes met kaas) Suikerdrankje drinken voor darmgezondheidstest; Maximaal test op de fiets -> challenge test Bloedafname na de maximaal test op de fiets Opvangen van urine (24 uur lang);
Vetbiopten: na 3 weken al afgenomen 17
Metingen Plasma: Klinische chemie: glucose, triglyceriden, vrije vetzuren, insuline, HbA1c, cholesterol, ɣ-GT, ALAT, ASAT, haematologie, creatinine, lactaat, etc Inflammatie markers: IL-1beta, IL-6, IL-8, TNF-α, IFN-ɣ, GM-CSF Uitgebreide set aminozuren (LC-MS metabolomics platform: metabolieten met amino-groep)
Set van 21 oxylipins (LC-MS metabolomics platform) Vetbiopten Microarray analyse: expressie van >20.000 genen [subset: 20 samples]
Resultaten Plasma: ASAT en ALP asparagine, leucine, threonine, methionine sulfoxide 9-HODE, prostaglandin D3, 15-HETE Inflammatie markers: geen effect Over het algemeen geen verschil tussen obese vrijwilligers en vrijwilligers met normaal gewicht
Resultaten Vetweefsel: teveel metingen om apart te analyseren – kijken naar processen
Effect groente voornamelijk op 2 processen Ontsteking (inflammatie) Energie metabolisme Verschil tussen vrijwilligers met overgewicht en vrijwilligers met normaal gewicht
Veel meten, biologische context, netwerk analyse
Important link!
Veel metingen
Groepjes veranderde parameters
Netwerk van interacties, gebaseerd op kennis uit literatuur
Data integratie Veranderingen in inflammatie – biologische context dmv netwerk analyse
plasma
Obese vrijwilligers
23
Samenvatting Effect van 200 g groente (4 weken) op plasma parameters en genexpressie in vetweefsel Verschil in response in obese vrijwilligers vergeleken met vrijwilligers met normaal gewicht, met name in vetweefsel Hypothese mbt mechanisme: inflammatie, energie metabolisme en centrale regulatoren
24
Health space: Weergeven individuele response op een interventie Groeperen van mensen op basis van de individuele response profielen
Health space: visualiseren van individuele respons voor de specifieke processen 8 parameters
Energy-metabolism Obese, high vegetables Obese, low vegetables
Normal, high vegetables Normal, low vegetables
Inflammatory processes 43 parameters
13 parameters
Focal adhesion
Clusteren van individuele responsen
Normal Metabolic
Obese All
Both Mixed
Take home message Voeding & gezondheid = bestuderen van subtiele effecten in (relatief) gezonde mensen Systems biology aanpak kan hierbij goed helpen – meer inzicht in effect van groente op gezondheid
Veel meten
Slimme wiskunde
Biologische context
Referenties: Pasman et al., Genes and Nutrition 2013 Pasman et al., Voeding Nu
29
the TNO systems biology team Clinical implementation
Albert de Graaf
Niek vd Pas
Ton Rullmann
modeling
Gerrit Beumer
Jan vd Greef
Daan van Schalkwijk
Ilse Geerars
Marvin Steijaert
Risk-benefit genomics
Nicole Cnubben
Jack Vogels
Sabine Bijlsma
Henk Hendriks
Teake Kooistra
Annelies Stroeve
Eugene van Someren
Annette Stafleu Wilrike Pasman
Bas Kremer
statistics Rob Stierum
Human studies
Carina Rubingh
Andre Boorsma
Gertruud Bakker
Ben van Ommen
Mouse studies
Lars Verschuren
Suzan Wopereis Marjan van Erk Elwin Verheij Ivana Bobeldijk Kitty Verhoeckx
metabolomics
Robert Kleemann
Systems biology Linette Pellis
Marijana Radonjic
Jildau Bouwman
Thomas Kelder
Peter Wielinga
