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UMSCHAU-Kurzberichte Ernäh rungsphys iologie Erhöhter Nährstoffbedarf durch Umweltbelastung? Fremdstoffe I Pestizide I Arzneimittel I Spurenelemente I Konservierungsmittel I Krebs I Protein Der Nährstoffbedarf des Menschen ist keine statische Größe. Er wird vielmehr von sei- nen Lebensbedingungen bestimmt. Einer der bestimmenden Faktoren ist die Umwelt- belastung, die Aufnahme von Fremdstoffen. Ein Oberblick über entsprechende For- schungsergebnisse zeigt- zumindest in der Tendenz: Durch gesteigerte Fremdstoffbe- lastung erhöht sich der Bedarf an Nährstoffen, bzw. Fehlernährung verstärkt die Wir- kung von Fremdstoffen. Jeder Mensch wird sich dafür interessie- ren, welche Ernährung die für ihn ange- messene ist. Dazu eine allgemeine Ant- wort: Es Ist die Form einer Ernährung, bei der die dem Körper zugute kom- mende Menge an Kalorien und Nährstof- fen für längere Zeit weder nach oben noch nach unten so stark von einem Op- timum abweicht, daß es zu chronischen Veränderungen im Stoffwechsel und Wechselbeziehungen zwischen Fehlernährung und Fremdstoffen. äi Fremdstoff- ::: Q) ·e c äi klasse :;; äi Cl) Q) c ::: ::: 0> E ·e Cl) E e c Q) Cl) "0 E :::J äi :c., Cl) äi Cl) 0> ..... Q) <() c o- c 0 .s: c Q) ..J :.::- :::J 0 Cl) s Cl) !:! c 0 :;; Cl) :::J c.w a. c < )( .. a. c 0 öi 0 Cl) :; 0 rn ... ... :;; ö t Cl) Cl) Cl) :ii 3 Cl) >. 0 .; N Cl) C/) öi "0 Oi "0 · ;c c Cl) c c > c .s: :E ca ca 0 Nährstoff ö ca ID 0 ca a. u E .X :.:: Eiweiß + - + 0 + + + + + 0 Fett - ± + + + - Mineralstoffe + ± ± + + + Vitamin A + + + + + Thiamin - + ± ± + + Riboflavin + + ± + + Pyridoxin + + + + Vitamin C + + + + + + VitaminE + + + + Erläuterungen: + durch Mangel an betr. Nährstoff wird die toxische Wirkung verstärkt, bzw. man kann sie durch Zulagen des Nährstoffes vermindern; - durch Nährstoffmangel wird die toxische Wirkung des Fremdstoffes vermindert; ± widersprüchliche Ergebnisse; o kein Einfluß des Nährstoffmangels auf die Fremdstoffwlrkung; die Lücken zeigen an, daß keine Untersuchungen bekannt sind. Der Zusatz (DFG.) bedeutet, daß die in diesen Referaten wiederg egebenen Arbeiten von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden. 508 schließlich zu Störungen von Gesundheit und/ oder Leistungsfähigkeit kommt. Der Bedarf an Nährstoffen ist keine starre, unveränderliche Größe, sondern hängt vielmehr von den Lebensumständen ab. Kinder haben andere Nährstoffbedürf- nisse wie Erwachsene, Frauen andere wie Männer, Bergarbeiter andere wie Pförtner, Kranke andere wie Gesunde. Weithin bemerkt wird eine zunehmende Umweltbelastung. Uns stören Lärm und unreine Luft. Man hört von Fremdstoff- belasteten Nahrungsmitteln, zunehmen- den Verbrauch von Arzneimitteln und den Gefahren des Tabak- und Drogen- mißbrauchs. Gewiß könnte die Umwelt- belastung vermindert werden; es wäre jedoch ein unrealistisches Ziel, sie ganz beseitigen zu wollen. Deshalb ergeben sich Fragen, wie etwa: Welche Framd- stoffbelastung kann der Mensch tolerie- ren? Kann durch veränderte Ernährung die Zufuhr der Fremdstoffe besser tole- riert werden? Verändert die Zufuhr von Fremdstoffen den Bedarf an Nährstof- fen? Die gestellten Fragen können heute noch nicht endgültig beantwortet werden; dazu sind die zu untersuchenden Bedin- gungen bzw. die Zahl der vorkommen- den Fremdstoffe zu vielfältig. Allein aus theoretischen Überlegungen kann man herleiten, daß Fremdstoffe, da sie durch unseren Stoffwechsel mit umgesetzt werden, den Nährstoffbedarf beeinflus- sen sollten. Fremdstoffe werden vom Körper resorbiert, mikrosomsie Enzyme in der Leber können sie umwandeln, und über die Niere können sie ausgeschieden werden. Zur Erfüllung dieser Funktion benötigt der Körper Energie, und er muß über entsprechende Wirkstoffe verfügen. Wirkstoffe jedes Stoffwechsels, und so auch des der Fremdstoffe, sind Enzy me (Eiweiß), Koenzyme (Vitamine) und Ko- faktoren (Mineralstoffe). Eine kritische Analyse von mehr als 500 relevanter wissenschaftlicher Veröffent- lichungen ergibt bereits einige quali- tative Antworten. Ausgewählte Ergeb- nisse sind in der Tabelle in vereinfachen- der Form zusammengefaßt. Interessant Ist der Gesichtspunkt, daß durch Mangelernährung die toxische Wirkung eines Fremdstoffes vermin- dert, aber auch verändert werden kann. UMSCHAU 75 (1975) Heft 16

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UMSCHAU-Kurzberichte

Ernährungsphysiologie

Erhöhter Nährstoffbedarf durch Umweltbelastung?

• Fremdstoffe I Pestizide I Arzneimittel I Spurenelemente I Konservierungsmittel I Krebs I Protein

Der Nährstoffbedarf des Menschen ist keine statische Größe. Er wird vielmehr von sei­nen Lebensbedingungen bestimmt. Einer der bestimmenden Faktoren ist die Umwelt­belastung, die Aufnahme von Fremdstoffen. Ein Oberblick über entsprechende For­schungsergebnisse zeigt- zumindest in der Tendenz: Durch gesteigerte Fremdstoffbe­lastung erhöht sich der Bedarf an Nährstoffen, bzw. Fehlernährung verstärkt die Wir­kung von Fremdstoffen.

Jeder Mensch wird sich dafür interessie­ren, welche Ernährung die für ihn ange­messene ist. Dazu eine allgemeine Ant­wort: Es Ist die Form einer Ernährung, bei der die dem Körper zugute kom-

mende Menge an Kalorien und Nährstof­fen für längere Zeit weder nach oben noch nach unten so stark von einem Op­timum abweicht, daß es zu chronischen Veränderungen im Stoffwechsel und

Wechselbeziehungen zwischen Fehlernährung und Fremdstoffen.

äi Fremdstoff- ::: Q)

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Nährstoff ö ca ID 0 ca a. u E .X ~ :.::

Eiweiß + - + 0 + + + + + 0

Fett - ± + + + -

Mineralstoffe + ± ± + + +

Vitamin A + + + + +

Thiamin - + ± ± + +

Riboflavin + + ± + +

Pyridoxin + + + +

Vitamin C + + + + + +

VitaminE + + + +

Erläuterungen: + durch Mangel an betr. Nährstoff wird die toxische Wirkung verstärkt, bzw. man kann sie durch Zulagen des Nährstoffes vermindern;

- durch Nährsto ffmangel wird die toxische Wirkung des Fremdstoffes vermindert; ± widersprüchliche Ergebnisse; o kein Einfluß des Nährstoffmangels auf die Fremdstoffwlrkung;

die Lücken zeigen an, daß keine Untersuchungen bekannt sind.

Der Zusatz (DFG.) bedeutet, daß die in diesen Referaten wiedergegebenen Arbeiten von der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert werden.

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schließlich zu Störungen von Gesundheit und/ oder Leistungsfähigkeit kommt. Der Bedarf an Nährstoffen ist keine starre, unveränderliche Größe, sondern hängt vielmehr von den Lebensumständen ab. Kinder haben andere Nährstoffbedürf­nisse wie Erwachsene, Frauen andere wie Männer, Bergarbeiter andere wie Pförtner, Kranke andere wie Gesunde. Weithin bemerkt wird eine zunehmende Umweltbelastung. Uns stören Lärm und unreine Luft. Man hört von Fremdstoff­belasteten Nahrungsmitteln, zunehmen­den Verbrauch von Arzneimitteln und den Gefahren des Tabak- und Drogen­mißbrauchs. Gewiß könnte die Umwelt­belastung vermindert werden; es wäre jedoch ein unrealistisches Ziel , sie ganz beseitigen zu wollen. Deshalb ergeben sich Fragen, wie etwa: Welche Framd­stoffbelastung kann der Mensch tolerie­ren? Kann durch veränderte Ernährung die Zufuhr der Fremdstoffe besser tole­riert werden? Verändert die Zufuhr von Fremdstoffen den Bedarf an Nährstof­fen? Die gestellten Fragen können heute noch nicht endgültig beantwortet werden; dazu sind die zu untersuchenden Bedin­gungen bzw. die Zahl der vorkommen­den Fremdstoffe zu vielfältig. Allein aus theoretischen Überlegungen kann man herleiten, daß Fremdstoffe, da sie durch unseren Stoffwechsel mit umgesetzt werden, den Nährstoffbedarf beeinflus­sen sollten. Fremdstoffe werden vom Körper resorbiert, mikrosomsie Enzyme in der Leber können sie umwandeln, und über die Niere können sie ausgeschieden werden. Zur Erfüllung dieser Funktion benötigt der Körper Energie, und er muß über entsprechende Wirkstoffe verfügen. Wirkstoffe jedes Stoffwechsels, und so auch des der Fremdstoffe, sind Enzyme (Eiweiß), Koenzyme (Vitamine) und Ko­faktoren (Mineralstoffe). Eine kritische Analyse von mehr als 500 relevanter wissenschaftlicher Veröffent­lichungen ergibt bereits einige quali­tative Antworten. Ausgewählte Ergeb­nisse sind in der Tabelle in vereinfachen­der Form zusammengefaßt.

• Interessant Ist der Gesichtspunkt, daß durch Mangelernährung die toxische Wirkung eines Fremdstoffes vermin­dert, aber auch verändert werden kann.

UMSCHAU 75 (1975) Heft 16

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Dies trifft z. B. für das Pestizid Hepta­chlor(Aidrln) und auch fürdas Schimmel­pilzprodukt Aflatoxln zu. Durch Eiweiß­mangel werden weniger Stoffwechsel­produkte von belden Fremdstoffen ge­bildet. Die Metaboliten von Heptachlor sind aber toxischer als Heptachlor selbst. Aflatoxin hat stark akut toxische Eigen­schaften, seine Metaboliten dagegen zeigen stark kanzerogene Wirkung. So beobachtet man bei Eiweißmangel weni­ger häufig Krebs, dafür aber verstärkt akut toxische Wirkungen. Durch die tabellarische Darstellung er­scheint die Situation relativ abgeklärt zu sein. Deshalb muß weiterhin auf fol­gende Tatbestände hingewiesen werden:

• Die berichteten Ergebnisse sind fast ausschließlich aus Tierexperimenten ab­geleitet worden. Es fehlen meist die ent­sprechenden Untersuchungen am Men­schen, z. B. durch epidemiologische Studien, die schwierig durchführbar und teuer sind.

• Wesentliche Wissenslücken gibt es ge­nerell z. B. hinsichtlich einiger Pestizid­gruppen (organische Phosphatester), wichtiger toxischer Spurenelemente (Blei, Kadmium, Quecksilber). haloge­nierter Kohlenwasserstoffe (PCB), aber

Transplantation

auch so einfachen Verbindungen wie Kohlenmonoxid und Sulfit.

• Es gibt fast keine Erfahrungen hin­sichtlich von Langzelteffekten oder auch der Bedeutung des Alters des Organis­mus.

• Die Auswirkungen von Fremdstoff­Kombinationen bei den verschiedenen Formen von Fehlernährung sind eben­falls fast unbekannt.

Untersuchungsergebnlsse, die für spe­zielle Laborbedingungen mit Isoliertem Nährstoffmangei gelten, können für un­sere natürliche, komplexe Lebenssitua­tion nicht als relevant angesehen wer­den. Trotz dieser Einschränkungen er­scheint folgende Schlußfolgerung statt­haft. Durch Fehlernährung verstärkt sich meistens die Wirkung von Fremdstoffen.

• Durch erhöhte Umwelt· bzw. Framd­stoffbelastung Ist mit einem gesteiger­ten Bedarf an allen Nährstoffen, beson· ders Jedoch der VItamine und Mineral· stoffe, zu rechnen.

Quantitative Angaben für diese Aussa­gen sind jedoch bisher fOr die meisten Fälle nicht möglich.

Übertragung von weißen Blutkörperchen, Blut­plättchen und Knochenmark

• Leukozyten- I Thrombozytensubstitution I Knochenmarkstransplantation I Gewebs­verträglichkelt

Es gibt gewisse Krankheltsprozesse, welche die roten und weißen Blutkßrperchen so­wie die Blutplättchen beeinträchtige,;., sei es, daß sie geschädigt werden, oder daß Ihre Neubildungsrate vermindert Ist. Da diese Blutzellen lebenswichtige Funktionen haben, können derartige Krankheiten rasch lebensbedrohend werden. De man in den meisten FIJ/Ien die Ursache der zugrunde liegenden Krankheit nur langfristig oder überhaupt nicht behandeln kann, gibt es praktisch nur eine Möglichkeit, um den Organismus am Leben zu erhalten: Ersatz funktionsfähiger Blutzellen. Hier entstehen zahlreiche Pro­bleme, die unter anderem Im Rahmen des Sonderforschungsbereiches 68, Tellbereich 111, der Deutschen Forschungsgemeinschaft, bearbeitet werden.

Die im menschlichen Blut zirkulierenden Zellelemente sind lebenswichtige Funk­tionsbestandteile des Sauerstofftrans­ports (rote Blutkörperchen, Erythrozy­ten), der Infektabwehr (weiße Blutkör­perchen, Leukozyten) und des Gerin­nungssystems (Blutplättchen, Thrombo­zyten). Krankheitsprozesse, welche die Blutzellen qualitativ oder quantitativ - in Ihrer Bildung und/oder ln Ihrem Ver­brauch - beeinträchtigen, können daher rasch lebensbedrohend werden. Ist eine kausale Therapie der Grundkrankheit nur langfristig oder überhaupt nicht möglich, so kann nur durch Substitution

UMSCHAU 75 (1975) Heft 16

funktionsfähiger Blutzellen die Lebens­fähigkeit des Organismus erhalten wer­den. ln unserer Klinik wird die Lösung dieses therapeutisch wichtigen Problems Im Rahmen des Sonderforschungsbereichs 68 der DFG auf zwei Ebenen untersucht: 1. Übertragung funktionell ausgerelfter Zellelemente (Biutzelltransfuslon), 2. Übertragung des für die Blutzellproduk­tion verantwortlichen Organs (Kno­chenmarkstransplantatlon). ad 1: Funktionell ausgerelfte Zellen wer­den aus Spenderblut gewonnen. Die un­terschiedlichen Umsatzraten der elnzel-

Oltersdorf, U.; Miltenberger, R.: Erhöhter Nährstoffbedarf durch Umweltbelastung? UM­SCHAU 75 (1975) Heft 16, S. 508-509.

Summary:

The human nutrient requirement is notastalle unlt. 1t depends on environmental conditions. One of the relevant factors is pollution. by the incorporation of chemical agents. A revlew of the research into these interrelationships indi­cates an increased nutrient requirement cau­sed by an increased intake of pollutants, or, in malnutrltion the pollutants are more toxlc.

Literatur:

[1) Boyd. E. M.: Diet and drug toxiclty. Clln. Toxlcol. 2 (1969) s. 423-433.

[2) Cempbe/1, T. C.; Heyes, J. R.: Role of nutri­tion in the drug metabolizing system. Pharmecol. Rev. 26 (1974) S. 171 - 197.

[3) MoLean, A. E. M.; McLean, E. K.: Diet and toxiclty. Brit. med. Bull. 25 (1969) S. 278- 281 .

(4) Oral contraceptive agents and vitamins. Nutr. Rev. 30 (1972) S. 2.29- 231 .

Dr. U. Oltersdorf, Lebensmittelchemiker R. Mlltenberger,

Institut für Ernährungswissenschaft I an der Universität Gießen

nen Blutzellen (Lebensspanne Im Blut­strom für rote Blutkörperchen 120 Tage, für Blutplättchen 10 Tage, für weiße Blutkörperchen 10 Stunden) machen eine wirksame Substitution aller drei Zellsysteme durch Übertragung von Vollblut unmöglich.

• Nur die Transfusion von Zellfraktio­nen ln Zeltlntervallen, welche den Je­welligen Umsatzraten engepaßt sind, kann hier zum Ziel führen.

Die Gewinnung solcher Zellfraktionen ist heute in weit größerem Umfang als frü­her mit Hilfe von Durchlaufzentrifugen möglich [1]. Bei diesem Verfahren wer­den die Blutzellen des Spenders bei kon­tinuierlichem extrakorporalem Blutfluß Im Schwerefeld eines Zentrifugentopfes getrennt, die gewünschten Zellfraktio­nen abgesaugt und alle übrigen Blutbe­standteile dem Spender wieder zuge­führt (rückinfundiert). Mit dieser Technik gelang es uns, für eine wirksame Substl· tutlon ausreichende Mengen von Leuko-

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ln diesem Heft lesen Sie: UMSCHAU in Wissenschaft und Technik 75 (1975) Heft 16, S. 489- 520

Gen-Manipulationen ist eigentlich nichts anderes als ein Reizwort, wenn heute in der Presse über biochemische Arbeiten an oder mit Genen berichtet wird. Mit Genen mani­pulieren Genetlker, seit es diese Wissenschaft gibt: jeder Getreidezüchter manipuliert schließlich Gene. ln diesem Heft befassen sich gleich zwei Beiträge mit Gen-Manipula­tionen: der Aufsatz aufS. 501 mit genetischen Manipulationen an höheren Pflanzen und damit also in lebenden Systemen, das aktuelle Interview aufS. 491 mit der Neuverknüp­fung von Genen im Reagenzglas. Vor einem Jahr haben amerikanlsche Wissenschaftler einen freiwilligen Versuchsstopp vereinbart, bis man sich darüber klar würde, wie evtl. Risiken und Gefahren für den Menschen ausgeschlossen werden können. Nunmehr wurden auf einer internationalen Konferenz entsprechende Richt Iinien erlassen und der Versuchsstopp damit wieder aufgehoben. Da Versuche mit der Neuverknüpfung von Genen auch in Deutschland durchgeführt werden, hat die Deutsche Forschungsge­meinschaft eine Kommission berufen, die sich mit dem Schutz der Umwelt vor neuver­knüpften Genen befaßt, die sich unbeabsichtigterweise selbständig machen könnten.

Titelbild Die bemannten Mondlandungen stellten einen gewaltigen Schritt der Menschheit in den Weltraum dar. Zugleich offenbarten sie, zu welchen Leistungen menschliche Intel­ligenz und Technik fähig sind. Diese inzwischen verbfaßten Pioniertaten legten aber den Grundstein zu wesentlich kühneren Projekten. Auf der Basis der heutigen Techno­logie könnte die Menschheit in den Weltraum auswandern. Das Projekt einer Weltraum­kolonie wurde von Gerard 0 ' Neill an der Princeton-University entwickelt. Das Titelbild zeigt die für 200000 bis 20 Mio. Personen ausgefegten Doppe/zylinder, die je 32 km lang, 6,4 m weit sind und mit 0,5 U/min rotieren . Die Zylinder sind zur dynamischen Stabilisierung miteinander gekoppelt und erhalten ihr Sonnenlicht Im Inneren durch die gezeigten Spiegelflächen und Fenster. Ein Ring aus Industrie- und Landwirtschaftsmoduln umgibt jeden Zylinder. Die gezeigte Anlage, das (endgültige) ,. Modell 4", ist Gegenstand langfristiger technischer NASA-Studien. Zur Ergänzung zeigt das untenstehende Bild eine Innenansicht der O'Neil/schen Weltraumkolonie. Die durch die transparenten ,. Fenster"-Fiächen gebildeten drei ,.Kontinente" lassen die Gestaltung einer sorgfältig geplanten, sauberen und ästhetischen Umwelt aus Erde, Wasser, Vegetation und Zivilisation zu. Die Sonne spiegelt sich in den drei Reflektor­flächen, die ,.nachts" geschlossen werden können. Da die Kolonie an einem der Lagrangeschen Librationspunkte schwebt, permanent zur Sonne ausgerichtet, sind Erde und Mond in einem der Fenster sichtbar. (Beide Bilder: NASA.) S. 493.

489 Kurz-Nachrichten

490 Photo der Woche

Das aktuelle Interview 491 Risiken belder Neuverknüpfung

von Genen The risk of genetic engineerlng Prof. Dr. P. Star/inger

Aufsätze 493 Nach Apollo/ Sojus: Die Zukunft

Im Weltraum After Apollo/Soyuz: The future in space Dlp/.-lng. J. v. Puttkarner

501 Genetische Manipulation an höheren Pflanzen Genetic manlpulation with higher plants Prof. Dr. D. Heß

Kurzberichte

508 Erhöhter Nährstoffbedarf durch Umweltbelastung? lncreased nutrient requirement as a consequence of environmental pollution? Dr. U. Oltersdorf, Lebensmittel­chemiker R. Miltenberger

509 Übertragung von weißen Blut­körperchen, Blutplättchen und Knochenmark Transfer of leucocytes, platelets and bone marrow in man Prof. Dr. med. R. Gross, Dr. med. D. Gerecke

510 Unerlaubt hohe Pestizid­Rückstände ln Waldbeeren Illegal residues of pestleidas in wood-berrles Prof. Dr. Dr. G. Wellenstein

512 Altersbestimmungen an Tiefsee­sedimenten Dating of deep sea sediments Dr. D. Heye

Nachrichten

513 20fache größere Reichweite von Radiowellen Twentyfold range of radio signals

513 Größte Erdöllagerung ln Kavernen Biggest oll storage caverns

515 DFG: Neue Antibiotika Im Kampf gegen Infektionskrankheiten

517 Wissenschaft in Funk und Fer{'lsehen

519 Korrespondenz

520 Vor 75 Jahren ln der UMSCHAU

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Herauegeber-Kolleglum:

Prof. Dr. Gerhard W. Becker, Prbldent der Bundeunatalt für Materialprüfung, Berlln

Prof. Dr. Günter Haase, Diraletor dea lnatituta fOr WlaaanachafUicha Photographie der Technlachen Unlveraltlt MOnehen

Prof. Dr. Herfrled Holnkes, t Voratand d• lnatltuta für Metaorologie und Geophysik der Unlveraltlt lnnabruck

Prof. Dr. Plerre Jacqulnot, Dlractaur du Laboratolra Alm6 Cotton du C.N.R.S., Oraay

Prof. Dr. Helnz Maler-Lelbnltz, Prbldent der Oeutachan Forachung• gemalnachaft Bonn-Bad Godelbarg

Prof. Or.-lng. Eduard Pestel, Mitglied daa Club of Roma, Lahratuhl A fOr Mechanik dar Tac:hnlachan Unlveraltlt Hannover

Prof. Or. Joseph Rutenfranz, lnatltut fOr Arbait8phyalologle an dar Unlvereltlt Dortmund

Prof. Dr. Arnulf SchiOter, Dlraktor dn Max-Pianck-lnatltuta fOr Plumaphyalk. MOnchan-Garchlng

· Prof. Dr. Frederlck Seltz, Prbldent dar Rockefeiler Unlvereltlt, Naw York City

Prof. Or. med. Dietrich Schmäh! Diraletor dee lnatiMa fOr Toxikologie ' und Chemotherapie dea Oeutachan Krebaforachungezentruma Heldeiberg

Prof. Sir Harold Thompson, C.B.E., D. Sc., F.R.S., St. John'a Collage, Oxford

Prof. Dr. Max Waldmeler, Dlraktor der EldgenOaalachen Sternwarte, ZOrlch

Dr. Klaus Welsaermel, Mitglied dea Voratanda dar Hoechat AG Frankfurt/Maln-H6chat

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Prof. Dr. Dr.-lng. Heinrich Welker, Direktor dar Forachungalaboratorlen der Slemena AG. Erlangen

Prlv.-Doz. Or. Wolfgang Wickler, Max-Pianck-tnatltut fOr Verhaltenlphylio­logla, Saawteeen Ober StambargJObb.

Prof. Dr. Theodor Wleland, Dlraktor der Abteilung Chemie am Max-Pianck-lnatltut fOr medizinlache Forachung, Heldeibarg

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