@phdthesis{Hass2023,
  author    = {Haß, Ulrike},
  title     = {Vergleich anti-inflammatorischer Ern{\"a}hrungsstrategien auf Inflammation und Muskelfunktion bei {\"a}lteren Erwachsenen},
  doi       = {10.25932/publishup-61197},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-611976},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {VIII, 101, XV},
  year      = {2023},
  abstract  = {Mit dem Alter kann eine Zunahme leichtgradiger Entz{\"u}ndungsprozesse beobachtet werden, von denen angenommen wird, dass sie den typischen, altersbedingten Verlust an Muskelmasse, -kraft und -funktion „befeuern". Diese als Inflammaging bezeichneten Prozesse k{\"o}nnen auf ein komplexes Zusammenspiel aus einem dysfunktionalen (viszeralen) Fettgewebe, einer Dysbiose und damit einhergehender mikrobiellen Translokation und geringeren Abwehrf{\"a}higkeit sowie einer insgesamt zunehmenden Immunseneszenz zur{\"u}ckgef{\"u}hrt werden. In Summa beg{\"u}nstigt ein pro-inflammatorisches Milieu metabolische St{\"o}rungen und chronische, altersassoziierte Erkrankungen, die das Entz{\"u}ndungsgeschehen aufrechterhalten oder vorantreiben. Neben einem essenziellen Bewegungsmangel tr{\"a}gt auch eine westlich gepr{\"a}gte, industrialisierte Ern{\"a}hrungsweise zum Entz{\"u}ndungsgeschehen und zur Entwicklung chronischer Erkrankungen bei. Daher liegt die Vermutung nahe, dem Entz{\"u}ndungsgeschehen mit ausreichend Bewegung und einer anti-inflammatorischen Ern{\"a}hrung entgegenzuwirken. In dieser Hinsicht werden insbesondere Omega-3-Fetts{\"a}uren (Omega-3) mit anti-inflammatorischen Eigenschaften verbunden. Obwohl ein Zusammenhang zwischen dem ern{\"a}hrungsbedingten Inflammationspotenzial bzw. der Zufuhr von Omega-3 und dem Inflammationsprofil bereits untersucht wurde, fehlen bislang Untersuchungen insbesondere bei {\"a}lteren Erwachsenen, die den Link zwischen dem Inflammationspotenzial der Ern{\"a}hrung und Sarkopenie-relevanten Muskelparametern herstellen. Aufgrund des Proteinmehrbedarfs zum Erhalt der funktionellen Muskulatur im Alter wurde bereits eine Vielzahl an Sport- und Ern{\"a}hrungsinterventionen durchgef{\"u}hrt, die eine Verbesserung des Muskelstatus mit Hilfe von strukturiertem Krafttraining und einer proteinreichen Ern{\"a}hrung zeigen. Es gibt zudem Hinweise, dass Omega-3 auch die Proteinsynthese verst{\"a}rken k{\"o}nnten. Unklar ist jedoch, inwiefern eine anti-inflammatorische Ern{\"a}hrung mit Fokus auf Omega-3 sowohl die Entz{\"u}ndungsprozesse als auch den Muskelproteinmetabolismus und die neuromuskul{\"a}re Funktionalit{\"a}t im Alter g{\"u}nstig unterst{\"u}tzen kann. Dies vor allem im Hinblick auf die Muskelleistung, die eng mit der Sturzneigung und der Autonomie im Alltag verkn{\"u}pft ist, aber in Interventionsstudien mit {\"a}lteren Erwachsenen bisher wenig Ber{\"u}cksichtigung erhielt. Dar{\"u}ber hinaus werden h{\"a}ufig progressive Trainingselemente genutzt, die nach Studienabschluss oftmals wenig Anschluss im Lebensalltag der Betroffenen finden und somit wenig nachhaltig sind. Ziel dieser Arbeit war demnach die Evaluierung einer proteinreichen und zus{\"a}tzlich mit Omega-3 supplementierten Ern{\"a}hrung in Kombination mit einem w{\"o}chentlichen Vibrationstraining und altersgem{\"a}ßen Bewegungsprogramm auf Inflammation und neuromuskul{\"a}re Funktion bei {\"a}lteren, selbst{\"a}ndig lebenden Erwachsenen. Hierzu wurden zun{\"a}chst m{\"o}gliche Zusammenh{\"a}nge zwischen dem ern{\"a}hrungsbedingten Inflammationspotenzial, ermittelt anhand des Dietary Inflammatory Index, und dem Muskelstatus sowie dem Inflammationsprofil im Alter eruiert. Dazu dienten die Ausgangswerte von {\"a}lteren, selbst{\"a}ndig lebenden Erwachsenen einer postprandialen Interventionsstudie (POST-Studie), die im Querschnitt analysiert wurden. Die Ergebnisse best{\"a}tigten, dass eine pro-inflammatorische Ern{\"a}hrung sich einerseits in einem st{\"a}rkeren Entz{\"u}ndungsgeschehen widerspiegelt und andererseits mit Sarkopenie-relevanten Parametern, wie einer geringeren Muskelmasse und Gehgeschwindigkeit, ung{\"u}nstig assoziiert ist. Dar{\"u}ber hinaus zeigten sich diese Zusammenh{\"a}nge auch in Bezug auf die Handgreifkraft bei den inaktiven, {\"a}lteren Erwachsenen der Studie. Anschließend wurde in einer explorativ ausgerichteten Pilot-Interventionsstudie (AIDA-Studie) in einem dreiarmigen Design untersucht, inwieweit sich eine Supplementierung mit Omega-3 unter Voraussetzung einer optimierten Proteinzufuhr und altersgem{\"a}ßen Sportintervention mit Vibrationstraining auf die neuromuskul{\"a}re Funktion und Inflammation bei selbst{\"a}ndig lebenden, {\"a}lteren Erwachsenen auswirkt. Nach acht Wochen Intervention zeigte sich, dass eine mit Omega-3 supplementierte, proteinreiche Ern{\"a}hrung die Muskelleistung insbesondere bei den {\"a}lteren M{\"a}nnern steigerte. W{\"a}hrend sich die Kontrollgruppe nach acht Wochen Sportintervention nicht verbesserte, best{\"a}tigte sich zus{\"a}tzlich eine Verbesserung der Beinkraft und der Testzeit beim Stuhl-Aufsteh-Test der {\"a}lteren Erwachsenen mit einer proteinreichen Ern{\"a}hrung in Kombination mit der Sportintervention. Dar{\"u}ber hinaus wurde deutlich, dass die zus{\"a}tzliche Omega-3-Supplementierung insbesondere bei den M{\"a}nnern eine Reduktion der pro-inflammatorischen Zytokine im Serum zur Folge hatte. Allerdings spiegelten sich diese Beobachtungen nicht auf Genexpressionsebene in mononukle{\"a}ren Immunzellen oder in der LPS-induzierten Sekretion der Zytokine und Chemokine in Vollblutzellkulturen wider. Dies erfordert weitere Untersuchungen.},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Markova2016,
  author    = {Markova, Mariya},
  title     = {Metabolic and molecular effects of two different isocaloric high protein diets in subjects with type 2 diabetes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-394310},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {x, 127},
  year      = {2016},
  abstract  = {Ern{\"a}hrung stellt ein wichtiger Faktor in der Pr{\"a}vention und Therapie von Typ-2-Diabetes dar. Fr{\"u}here Studien haben gezeigt, dass Hochproteindi{\"a}ten sowohl positive als auch negative Effekte auf den Metabolismus hervorrufen. Jedoch ist unklar, ob die Herkunft des Proteins dabei eine Rolle spielt. In der LeguAN-Studie wurden die Effekte von zwei unterschiedlichen Hochproteindi{\"a}ten, entweder tierischer oder pflanzlicher Herkunft, bei Typ-2-Diabetes Patienten untersucht. Beide Di{\"a}ten enthielten 30 EN\% Proteine, 40 EN\% Kohlenhydrate und 30 EN\% Fette. Der Anteil an Ballaststoffen, der glyk{\"a}mischer Index und die Fettkomposition waren in beiden Di{\"a}ten {\"a}hnlich. Die Proteinaufnahme war h{\"o}her, w{\"a}hrend die Fettaufnahme niedriger im Vergleich zu den fr{\"u}heren Ern{\"a}hrungsgewohnheiten der Probanden war. Insgesamt f{\"u}hrten beide Di{\"a}tinterventionen zu einer Verbesserung der glyk{\"a}mischen Kontrolle, der Insulinsensitivit{\"a}t, des Leberfettgehalts und kardiovaskul{\"a}rer Risikomarkern ohne wesentliche Unterschiede zwischen den Proteintypen. In beiden Interventionsgruppen wurden die n{\"u}chternen Glukosewerte zusammen mit Indizes von Insulinresistenz in einem unterschiedlichen Ausmaß, jedoch ohne signifikante Unterschiede zwischen beiden Di{\"a}ten verbessert. Die Reduktion von HbA1c war ausgepr{\"a}gter in der pflanzlichen Gruppe, w{\"a}hrend sich die Insulinsensitivit{\"a}t mehr in der tierischen Gruppe erh{\"o}hte. Die Hochproteindi{\"a}ten hatten nur einen geringf{\"u}gigen Einfluss auf den postprandialen Metabolismus. Dies zeigte sich durch eine leichte Verbesserung der Indizes f{\"u}r Insulinsekretion, -sensitivit{\"a}t und -degradation sowie der Werte der freien Fetts{\"a}uren. Mit Ausnahme des Einflusses auf die GIP-Sekretion riefen die tierische und die pflanzliche Testmahlzeit {\"a}hnliche metabolische und hormonelle Antworten, trotz unterschiedlicher Aminos{\"a}urenzusammensetzung. Die tierische Hochproteindi{\"a}t f{\"u}hrte zu einer selektiven Zunahme der fettfreien Masse und Abnahme der Fettmasse, was nicht signifikant unterschiedlich von der pflanzlichen Gruppe war. Dar{\"u}ber hinaus reduzierten die Hochproteindi{\"a}ten den Leberfettgehalt um durchschnittlich 42\%. Die Reduktion des Leberfettgehaltes ging mit einer Verminderung der Lipogenese, der Lipolyse und des freien Fetts{\"a}ure Flux einher. Beide Interventionen induzierten einen moderaten Abfall von Leberenzymen im Blut. Die Reduktion des Leberfetts war mit einer verbesserten Glukosehom{\"o}ostase und Insulinsensitivit{\"a}t assoziiert. Blutlipide sanken in allen Probanden, was eventuell auf die niedrigere Fettaufnahme zur{\"u}ckzuf{\"u}hren war. Weiterhin waren die Spiegel an Harns{\"a}ure und Inflammationsmarkern erniedrigt unabh{\"a}ngig von der Proteinquelle. Die Werte des systolischen und diastolischen Blutdrucks sanken nur in der pflanzlichen Gruppe, was auf eine potentielle Rolle von Arginin hinweist. Es wurden keine Hinweise auf eine beeintr{\"a}chtigte Nierenfunktion durch die 6-w{\"o}chige Hochproteindi{\"a}ten beobachtet unabh{\"a}ngig von der Herkunft der Proteine. Serumkreatinin war nur in der pflanzlichen Gruppe signifikant reduziert, was eventuell an dem geringen Kreatingehalt der pflanzlichen Nahrungsmittel liegen k{\"o}nnte. Jedoch sind l{\"a}ngere Studien n{\"o}tig, um die Sicherheit von Hochproteindi{\"a}ten vollkommen aufkl{\"a}ren zu k{\"o}nnen. Des Weiteren verursachte keine der Di{\"a}ten eine Induktion des mTOR Signalwegs weder im Fettgewebe noch in Blutzellen. Die Verbesserung der Ganzk{\"o}rper-Insulinsensitivit{\"a}t deutete auch auf keine Aktivierung von mTOR und keine Verschlechterung der Insulinsensitivit{\"a}t im Skeletmuskel hin. Ein nennenswerter Befund war die erhebliche Reduktion von FGF21, einem wichtigen Regulator metabolischer Prozesse, um ungef{\"a}hr 50\% bei beiden Proteinarten. Ob hepatischer ER-Stress, Ammoniumniveau oder die Makron{\"a}hrstoffpr{\"a}ferenz hinter dem paradoxen Ergebnis stehen, sollte weiter im Detail untersucht werden. Entgegen der anf{\"a}nglichen Erwartung und der bisherigen Studienlage zeigte die pflanzlich-betonte Hochproteindi{\"a}t keine klaren Vorteile gegen{\"u}ber der tierischen Di{\"a}t. Der ausgepr{\"a}gte g{\"u}nstige Effekt des tierischen Proteins auf Insulinhom{\"o}ostase trotz des hohen BCAA-Gehaltes war sicherlich unerwartet und deutet darauf hin, dass bei dem l{\"a}ngeren Verzehr andere komplexe metabolische Adaptationen stattfinden. Einen weiteren Aspekt stellt der niedrigere Fettverzehr dar, der eventuell auch zu den Verbesserungen in beiden Gruppen beigetragen hat. Zusammenfassend l{\"a}sst sich sagen, dass eine 6-w{\"o}chige Di{\"a}t mit 30 EN\% Proteinen (entweder pflanzlich oder tierisch), 40 EN\% Kohlenhydraten und 30 EN\% Fetten mit weniger ges{\"a}ttigten Fetten zu metabolischen Verbesserungen bei Typ-2-Diabetes Patienten unabh{\"a}ngig von Proteinherkunft f{\"u}hrt.},
  language  = {en}
}
@misc{WeiskirchenWeiperTolbaetal.2020,
  author    = {Weiskirchen, Sabine and Weiper, Katharina and Tolba, Ren{\´e} H. and Weiskirchen, Ralf},
  title     = {All you can feed},
  series = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  journal   = {Postprints der Universit{\"a}t Potsdam : Mathematisch-Naturwissenschaftliche Reihe},
  number    = {1066},
  issn      = {1866-8372},
  doi       = {10.25932/publishup-47246},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-472460},
  pages     = {42},
  year      = {2020},
  abstract  = {The laboratory mouse is the most common used mammalian research model in biomedical research. Usually these animals are maintained in germ-free, gnotobiotic, or specific-pathogen-free facilities. In these facilities, skilled staff takes care of the animals and scientists usually don't pay much attention about the formulation and quality of diets the animals receive during normal breeding and keeping. However, mice have specific nutritional requirements that must be met to guarantee their potential to grow, reproduce and to respond to pathogens or diverse environmental stress situations evoked by handling and experimental interventions. Nowadays, mouse diets for research purposes are commercially manufactured in an industrial process, in which the safety of food products is addressed through the analysis and control of all biological and chemical materials used for the different diet formulations. Similar to human food, mouse diets must be prepared under good sanitary conditions and truthfully labeled to provide information of all ingredients. This is mandatory to guarantee reproducibility of animal studies. In this review, we summarize some information on mice research diets and general aspects of mouse nutrition including nutrient requirements of mice, leading manufacturers of diets, origin of nutrient compounds, and processing of feedstuffs for mice including dietary coloring, autoclaving and irradiation. Furthermore, we provide some critical views on the potential pitfalls that might result from faulty comparisons of grain-based diets with purified diets in the research data production resulting from confounding nutritional factors.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Wittenbecher2017,
  author    = {Wittenbecher, Clemens},
  title     = {Linking whole-grain bread, coffee, and red meat to the risk of type 2 diabetes},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-404592},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {XII, 194, ii},
  year      = {2017},
  abstract  = {Background: Consumption of whole-grain, coffee, and red meat were consistently related to the risk of developing type 2 diabetes in prospective cohort studies, but potentially underlying biological mechanisms are not well understood. Metabolomics profiles were shown to be sensitive to these dietary exposures, and at the same time to be informative with respect to the risk of type 2 diabetes. Moreover, graphical network-models were demonstrated to reflect the biological processes underlying high-dimensional metabolomics profiles. Aim: The aim of this study was to infer hypotheses on the biological mechanisms that link consumption of whole-grain bread, coffee, and red meat, respectively, to the risk of developing type 2 diabetes. More specifically, it was aimed to consider network models of amino acid and lipid profiles as potential mediators of these risk-relations. Study population: Analyses were conducted in the prospective EPIC-Potsdam cohort (n = 27,548), applying a nested case-cohort design (n = 2731, including 692 incident diabetes cases). Habitual diet was assessed with validated semiquantitative food-frequency questionnaires. Concentrations of 126 metabolites (acylcarnitines, phosphatidylcholines, sphingomyelins, amino acids) were determined in baseline-serum samples. Incident type 2 diabetes cases were assed and validated in an active follow-up procedure. The median follow-up time was 6.6 years. Analytical design: The methodological approach was conceptually based on counterfactual causal inference theory. Observations on the network-encoded conditional independence structure restricted the space of possible causal explanations of observed metabolomics-data patterns. Given basic directionality assumptions (diet affects metabolism; metabolism affects future diabetes incidence), adjustment for a subset of direct neighbours was sufficient to consistently estimate network-independent direct effects. Further model-specification, however, was limited due to missing directionality information on the links between metabolites. Therefore, a multi-model approach was applied to infer the bounds of possible direct effects. All metabolite-exposure links and metabolite-outcome links, respectively, were classified into one of three categories: direct effect, ambiguous (some models indicated an effect others not), and no-effect. Cross-sectional and longitudinal relations were evaluated in multivariable-adjusted linear regression and Cox proportional hazard regression models, respectively. Models were comprehensively adjusted for age, sex, body mass index, prevalence of hypertension, dietary and lifestyle factors, and medication. Results: Consumption of whole-grain bread was related to lower levels of several lipid metabolites with saturated and monounsaturated fatty acids. Coffee was related to lower aromatic and branched-chain amino acids, and had potential effects on the fatty acid profile within lipid classes. Red meat was linked to lower glycine levels and was related to higher circulating concentrations of branched-chain amino acids. In addition, potential marked effects of red meat consumption on the fatty acid composition within the investigated lipid classes were identified. Moreover, potential beneficial and adverse direct effects of metabolites on type 2 diabetes risk were detected. Aromatic amino acids and lipid metabolites with even-chain saturated (C14-C18) and with specific polyunsaturated fatty acids had adverse effects on type 2 diabetes risk. Glycine, glutamine, and lipid metabolites with monounsaturated fatty acids and with other species of polyunsaturated fatty acids were classified as having direct beneficial effects on type 2 diabetes risk. Potential mediators of the diet-diabetes links were identified by graphically overlaying this information in network models. Mediation analyses revealed that effects on lipid metabolites could potentially explain about one fourth of the whole-grain bread effect on type 2 diabetes risk; and that effects of coffee and red meat consumption on amino acid and lipid profiles could potentially explain about two thirds of the altered type 2 diabetes risk linked to these dietary exposures. Conclusion: An algorithm was developed that is capable to integrate single external variables (continuous exposures, survival time) and high-dimensional metabolomics-data in a joint graphical model. Application to the EPIC-Potsdam cohort study revealed that the observed conditional independence patterns were consistent with the a priori mediation hypothesis: Early effects on lipid and amino acid metabolism had the potential to explain large parts of the link between three of the most widely discussed diabetes-related dietary exposures and the risk of developing type 2 diabetes.},
  language  = {en}
}