Gängige Lebensmittelzusatzstoffe können Asthma bei Kindern auslösen

Mithilfe modernster Metabolomik- und Mausmodelle haben Wissenschaftler herausgefunden, wie alltägliche Lebensmittelzusatzstoffe in Snacks und Getränken die Immunabwehrwege verändern können – und liefern neue Hinweise darauf, warum Asthma bei Kindern zunimmt.

Eine aktuelle Studie veröffentlicht in Grenzen in der Immunologie nutzten die Metabolomik, um die Mechanismen zu untersuchen, die dem Zusammenhang zwischen Lebensmittelzusatzstoffen und Asthma bei Kindern zugrunde liegen.

Lebensmittelzusatzstoffe und Asthma

Lebensmittelzusatzstoffe wie Süßstoffe, Farbstoffe und Konservierungsstoffe werden Lebensmitteln zu verschiedenen Zwecken zugesetzt, beispielsweise um die Haltbarkeit von Produkten während der Herstellung zu verlängern oder zu bewahren. Umfangreiche Untersuchungen zeigen, dass Kinder häufig mehr hochverarbeitete Lebensmittel (UPFs) konsumieren als Erwachsene und gleichzeitig empfindlicher auf die negativen Auswirkungen von Lebensmittelzusatzstoffen reagieren, darunter Asthma, Allergien und ein höheres Risiko für eine Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung.

Allergien der Haut, der Schleimhäute und des Darms bei Kindern werden direkt auf den Verzehr von Natriumbenzoat, Gelborange S, Erythrosin, Tartrazin und anderen Zusatzstoffen zurückgeführt. Es wurde auch über Asthmaanfälle nach Exposition gegenüber Methylparaben und Propylparaben berichtet. Tatsächlich besteht bei Frauen, die mehr künstlich gesüßte kohlensäurefreie Getränke konsumieren, ein höheres Risiko, dass bei ihren Kindern Asthma im Kindesalter diagnostiziert wird.

Trotz dieser Beobachtungen bleibt der Zusammenhang zwischen Asthma bei Kindern und der Exposition gegenüber Lebensmittelzusatzstoffen in China sowie die Mechanismen, durch die Lebensmittelzusatzstoffe zur Entwicklung von Asthma bei Kindern beitragen, unklar.

Über die Studie

Die aktuelle Studie quantifizierte Korrelationen zwischen Asthma bei Kindern und Lebensmittelzusatzstoffen mithilfe logistischer Regressionsanalysen und Chi-Quadrat-Tests. Die Forscher führten außerdem ein nicht gezieltes Stoffwechselprofil von Serumproben durch, die von Kindern im Alter von 15 Jahren und jünger entnommen wurden. Es wurden Asthma-bezogene Metaboliten identifiziert und Modelle entwickelt, um zu klären, wie die Differenzierung von CD4+-T-Zellen und dendritischen Zellen (DCs) durch Lebensmittelzusatzstoffe beeinflusst wird.

Die Serumkonzentrationen von zehn Lebensmittelzusatzstoffen wurden mittels Ultrahochdruckflüssigkeitschromatographie (UPLC) und Massenspektroskopie (MS)/MS gemessen. Diese zehn Zusatzstoffe waren Neotam, Aspartam, Natriumsaccharin, Ponceau 4R, Sucralose, Benzoesäure, Cyclamat, Acesulfam, Dehydroessigsäure und Sonnenuntergangsgelb.

Die Autoren stellten außerdem fest, dass bestimmte Zusatzstoffe, wie Aspartam, Neotam, Sucralose und Gelborange S, im Serum schlecht nachgewiesen wurden, da sie nur minimal absorbiert und im Darm schnell abgebaut werden und nicht in der Ernährung von Kindern fehlen.

Asthma-assoziierte Metaboliten wurden identifiziert und auf Mediationseffekte und Signalweganreicherung untersucht. Andere Metaboliten, die Atemwegsentzündungen, Immunzelldifferenzierung, Immunglobulin E (IgE), Interleukin-4 (IL-4), IL-17A und CD4+-T-Zell-Metabolomics-Profilen entsprechen, wurden ebenfalls gemessen.

Studienergebnisse

Dehydroessigsäure, Benzoesäure und Cyclamat wurden mit den höchsten Raten von 99,58 %, 99,17 % bzw. 69,17 % nachgewiesen. Aspartam und Neotam wurden nicht nachgewiesen, während für Natriumsaccharin, Sucralose, Acesulfam, Ponceau 4R und Gelborange S niedrige Nachweisraten beobachtet wurden.

In der Asthmagruppe waren die mittleren Konzentrationen an Dehydroessigsäure und Benzoesäure deutlich höher als in der Kontrollgruppe. Chi-Quadrat-Tests und logistische Regressionsanalysen zeigten signifikante Zusammenhänge zwischen Asthma bei Kindern und der Exposition gegenüber Dehydroessigsäure, Benzoesäure und Acesulfam.

Die multivariate Analyse führte zur Identifizierung von 73 statistisch signifikanten Asthma-assoziierten Metaboliten. Mehrere dieser Metaboliten vermittelten den Zusammenhang zwischen Asthma bei Kindern und der Exposition gegenüber Benzoesäure und Dehydroessigsäure, darunter PC (14:0/14:0), Glycerophosphocholin, Glutamin, Histidin, Spermin, LysoPC (17:0), Acetylcholin und andere.

In einem Mausmodell wurde in den mit Lebensmittelzusatzstoffen behandelten Gruppen im Vergleich zu den Kontrollen ein signifikanter Anstieg der Entzündungszellen beobachtet. Der Anteil eosinophiler Granulozyten und IL-17A in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit (BALF) war in den mit Lebensmittelzusatzstoffen behandelten Gruppen signifikant höher, ebenso wie die IgE-Spiegel in BALF und Serum sowie die IL-4-Serumspiegel.

Mäuse, die Lebensmittelzusatzstoffe konsumierten, wiesen auch höhere Anteile an allergischen DCs, Th2-Zellen und Th17-Zellen auf. Zusammenfassend deuten die In-vivo-Ergebnisse darauf hin, dass Lebensmittelzusatzstoffe die Differenzierungswege der Immunzellen stören und möglicherweise eine abnormale Differenzierung von T-Helferzellen induzieren können, was die Entwicklung von Asthma begünstigen könnte.

Bei der Isolierung von CD4+-T-Zellen aus dem mesenterialen Lymphknoten (MLN) und der Durchführung einer Metabolomics-Analyse wurden unterschiedliche Metaboliten identifiziert. Beispielsweise zeigte die mit Acesulfam behandelte Gruppe im Vergleich zur oralen Verträglichkeits- und Kontrollgruppe niedrigere Cer(d18:2/20:0)-Werte und höhere Werte an Fettacylen, Glycerophospholipiden und Aminen.

Die mit Natriumsaccharin behandelte Gruppe wies niedrigere Werte an L-Tyrosin und höhere Werte an Aminen, Glycerophospholipiden, Nukleotiden und spezifischen Lipidmetaboliten auf. Bei Mäusen, die Nahrungszusatzstoffe zu sich nahmen, wurden auch signifikante Veränderungen in der Phenylalanin-, Tryptophan-, Tyrosin-Biosynthese und im Glycerophospholipid-Stoffwechsel beobachtet.

Die Autoren schlugen außerdem vor, dass diese Immun- und Stoffwechselveränderungen durch Wechselwirkungen entlang der Darm-Lungen-Achse beeinflusst werden könnten, bei denen Lebensmittelzusatzstoffe die Darmpermeabilität und die Mikrobiota verändern, wodurch entzündliche Metaboliten und Immunzellen das Immungleichgewicht der Lunge beeinflussen können.

Die Haupteinschränkung der aktuellen Studie ist die mangelnde Generalisierbarkeit, da die Stichprobenkohorte ausschließlich aus Nanjing, China, rekrutiert wurde. Die Regressionsanalyse konnte auch keine Störfaktoren wie das Rauchen der Eltern und den Body-Mass-Index (BMI) berücksichtigen, die die Ergebnisse beeinflussen könnten.

Die aktuelle Studie untersuchte Zusammenhänge zwischen Asthma bei Kindern und der Exposition gegenüber Lebensmittelzusatzstoffen; Es wurden jedoch keine kausalen Erklärungen für diese Zusammenhänge geliefert. Die Autoren betonen, dass die zukünftige Forschung breitere Populationen, zusätzliche Arten von Zusatzstoffen und eine direkte mechanistische Validierung metabolischer Auswirkungen auf Immunwege umfassen sollte.

Schlussfolgerungen

Asthma im Kindesalter kann durch den Kontakt mit Lebensmittelzusatzstoffen verschlimmert werden, die die Homöostase zwischen Antigen-präsentierenden Zellen und T-Helferzellen metabolisch stören können.

Diese Ergebnisse legen nahe, dass Stoffwechsel- und Immunstörungen, die durch bestimmte Konservierungsstoffe und Süßstoffe verursacht werden, durch gestörte Immuntoleranz und Darm-Lungen-Interaktionen zu Atemwegsentzündungen beitragen könnten, obwohl weitere Studien erforderlich sind, um die Kausalität zu bestätigen.

Quellen: