Mithilfe von Computersimulationen können Wissenschaftler die Wechselwirkungen zwischen Proteinen aus Lebensmitteln und Levodopa untersuchen.
Levodopa ist seit mehr als vierzig Jahren der Goldstandard für die Behandlung der Parkinson-Krankheit. Es wird verwendet, um den Dopaminspiegel wiederherzustellen - den chemischen Botenstoff, welcher im Gehirn von Parkinson-Patienten fehlt und motorische Symptome verhindert. Levodopa wird oral eingenommen und daher können bestimmte Arten der Ernährung, insbesondere proteinhaltige Lebensmittel wie Fleisch, Eier, Milchprodukte und Meeresfrüchte, die Aufnahme im Darm behindern. Dies liegt daran, dass das Medikament über dieselben Transporter wie Aminosäuren, die Bausteine von Proteinen, in der Nahrung aus dem Darminneren in den Blutkreislauf transportiert wird. Daher kann eine proteinreiche Ernährung zu einem Wettbewerb um den Eintritt durch diesen Transporter führen und weniger Levodopa kann das Blut und in der Folge das Gehirn erreichen. Dies führt zu Schwankungen der motorischen Symptome, insbesondere bei Patienten im Spätstadium.
Prof. Ines Thiele und Marouen Ben Guebila, beide Forscher des Luxembourg Centre for Systems Biomedicine der Universität Luxemburg, haben kürzlich die biologischen Mechanismen mithilfe von Computermodellen und verschiedene Ernährungsempfehlungen untersucht, die diese Probleme verringern könnten. „Wir haben ein detailliertes Modell entwickelt, das den menschlichen Magen-Darm-Trakt darstellt und beschreibt, wie sich Nährstoffe und Levodopa durch den Darm bewegen und absorbiert werden“, erklärt Prof. Thiele. Diese verfeinerte Darstellung des Innenlebens des menschlichen Körpers bietet ein leistungsstarkes Werkzeug zur Beantwortung mehrerer Fragen: Warum interagieren Aminosäuren mit dem Medikament? Wann treten diese Wechselwirkungen auf?
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass besonders Patienten im Spätstadium von einer Nahrungsergänzung mit ausgewählten Nahrungsmitteln oder Aminosäuren profitieren würden“, erläutert Marouen Ben Guebila. „Ihr Magen-Darm-Transit ist langsamer und Levodopa kann in Magen und Darm abgebaut werden. Infolgedessen erreicht die Konzentration des Arzneimittels nach einer proteinreichen Mahlzeit nicht das für diese Patienten erforderliche Niveau. “ In Übereinstimmung mit klinischen Beobachtungen zeigen die Simulationen auch, dass der Verzehr von Proteinen nur am Abend (Proteinumverteilungsdiät) wirksamer ist als die generelle Reduzierung der Proteinmenge für jede Mahlzeit (proteinarme Diät).
Ist es auch wichtig, welches Protein wir essen? Nach dem Computermodell haben verschiedene Aminosäuren unterschiedliche Auswirkungen auf die Levodopa-Absorption. Serin, eine in Sojabohnen vermehrt vorkommende Aminosäure, konkurriert nicht mit dem Medikament im Darm, stimuliert jedoch seine Sekretion in den Blutfluss und verbessert auch die dopaminergen Wege. Daher könnte eine serinreiche Ernährung die Effizienz von Levodopa erhöhen und eine bessere Kontrolle der motorischen Symptome ermöglichen. Eine klinische Studie mit Patienten im Spätstadium, die verschiedene Diäten befolgten, bestätigte die Computervorhersagen.
Diese Studie zeigt, dass Computermodelle wertvolle Werkzeuge für die Entwicklung von Ernährungsstrategien sind: Sie stellen einen ersten Schritt zur Optimierung der Ernährungsempfehlungen in Bezug auf Menge, Zusammensetzung und Zeitpunkt dar. Vor allem aber zeigen diese Ergebnisse erneut, dass die Ernährung ein wichtiger Bestandteil der Parkinson-Behandlung ist, insbesondere in den fortgeschrittenen Stadien der Krankheit.