1 Einführung, Referenzwerte - univie.ac.at · 27.10.2011 1 Jürgen König, University of Vienna,...

27.10.2011

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Jürgen König, University of Vienna, Department of Nutritional Sciences, Emerging Focus Nutrigenomics, [email protected]

Lernziele

• Was sind Mikronährstoffe und was ist ihre physiologische Funktion

• Kenntnisse über Vitamine: fettlösliche und wasserlösliche

• Kenntnisse über Mineralstoffe: Mengen‐ und Spurenelemente

• Kenntnisse über Sekundäre Pflanzenstoffe

• Kenntnis über die Diagnose von Mangel‐ und Überdosierungen

Erkennen und Beurteilung der Quellen von Mikronährstoffen in der menschlichen Nahrung

Kenntnisse zur Ermittlung des Ernährungsstatus an Mikronährstoffen

Kenntnisse über die Grundlagen und Anwendung von Referenzwerten für die Nährstoffzufuhr

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Literatur

• Gibney MJ, Vorster HH, Kok FJ. Introduction to Human Nutrition. Blackwell Publishing, Oxford 2002.

• Geissler C, Powers H. Human Nutrition. Elsevier Churchill Livingston, Philadelphia 2005.

• Biesalski HK, Grimm P. Taschentatlasder Ernährung. Thieme Verlag, Stuttgart, 2007.

• Institute of Medicine. DietaryReference Intakes. National AcademyPress, Washington D.C., 2007‐2011

• Deutsche Gesellschaft für Ernährung, Österreichische Gesellschaft für Ernährung, Schweizerische Gesellschaft für Ernährungsforschung, Schweizerische Vereinigung für Ernährung. Referenzwerte für die Nährstoffzufuhr. Umschau/Baus Verlag, Heidelberg, 2000.

Vorlesungseinteilung

14.10. Einführung, Referenzwerte

21.10. Allgemeines zu fett‐ und wasserlösliche Vitaminen

28.10. Vitamin A und Carotinoide, Vitamin D und Calcium/Phosphat

4.11. Vitamin E und Vitamin K

11.11. VEÖ‐Tagung

18.11. Vitamin B1, B2

25.11. Vitamin B6, Folsäure und Vitamin B12

2.12. Pantothensäure, Niacin, Biotin, Vitamin C

9.12. Mineralstoffe und Spurenelemente allgemein

16.12. Elektrolyte Na, K, Mg, Cl

23.12. Weihnachtsferien



13.1. Eisen, Selen, Kupfer, Mangan, Zink

20.1. Molybdän, Chrom, Ultraspurenelemente und Schwermetalle

27.1. Sekundäre Pflanzenstoffe

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Narbenbildung nach Xerophthalmie in Folge eines Vitamin-A-Mangels

Pellagra infolge eines Niacin-Mangels

Knochendeformationen infolge eines Vitamin-D-

Mangels (Rachitis)

Hämorrhagien infolge eines Vitamin-C-Mangels

Klinische Nährstoffmängel

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Fortschreiten der Mangelernährung

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Methoden zur Ermittlung des Nährstoffbedarfs

• epidemiologische Studien

• Mangelexperimente

• kurative Tests

• biochemische Untersuchungen

• Bilanzstudien

• Tierversuche

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Epidemiologische Studien

Nährstoffaufnahmen verschiedener Gruppen werden verglichen

z.B. Kropfentstehungbei mangelnder Jodversorgung

Zur Absicherung sind weitere Studien nötig

MangelexperimenteKurative Tests

Mangelexperimente

• der Nährstoffbedarf wurde anhand unzureichender Nährstoff‐ bzw. Nahrungszufuhr ermittelt

• an Häftlingen oder KZ‐Insassen durchgeführt

• heute weltweit verboten

Kurative Tests

• bestehender Mangel wird behoben

• Die Hälfte der Nährstoffaufnahme, die zur Behebung des Mangels nötig ist, wird dem Bedarf gleichgesetzt.

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Biochemische Untersuchungen

Heute das Mittel der Wahl

Früherkennung von Nährstoffmangel im subklinischen Stadium

man benötigt genaue Kenntnisse über das Schicksal des Nährstoffes im Körper

Versorgungsparameter

Funktionsparameter

Bilanzstudien

Vergleich zwischen Aufnahme und Ausscheidung eines Nährstoffs

Voraussetzung: Nährstoff wird in unveränderter Form ausgeschieden oder Metabolite sind bekannt

Ausgeglichene Bilanz: Aufnahme = Ausscheidung

Positive Bilanz: Es wird mehr aufgenommen als ausgeschieden. Z.B. Wachstum, Schwangerschaft, Gewichtszunahme

Negative Bilanz: Die Ausscheidung ist größer als die Aufnahme. Z.B. Gewichtsverlust, Katabolismus

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Tierversuche

Wenn wenig Daten aus Humanstudien vorhanden sind

Rückschlüsse vom Tier auf den Menschen sind nur bedingt möglich

keine quantitativen, nur qualitative Aussagen sind möglich (z.B. Mehrbedarf an einem bestimmten Nährstoff in der Schwangerschaft)

Extrapolation ‐ Interpolation

Extrapolation

vom Nährstoffbedarf einer Gruppe wird auf eine andere Gruppe geschlossen

Z.B. aus den gut bekannten Bedarfszahlen der Säuglinge wird der Bedarf der Kleinkinder geschätzt

Interpolation

Bedarfszahlen zweier Altersgruppen sind bekannt, z.B. von Säuglingen und Erwachsenen

der Bedarf einer dritten Gruppe wird daraus ermitteltz.B. von Jugendlichen

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Nährstoffbedarf (WHO)

Grundbedarf oder Mindestbedarf = minimum requirement

Bedarf zur Gewährleistung ausreichender Speicher = normative storage requirement

Grundbedarf

Verhindert

Nährstoffmangel

(latenten und

manifesten)

Ermöglicht normales

Wachstum

Ermöglicht normale

Fortpflanzung

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normativer Speicherbedarf

Ermöglicht Nährstoffspeicher, die schnell und ohne nachfolgende Funktionseinschränkung verfügbar sind

Die Fachwelt diskutiert noch über:

Größe der Speicher undZufuhrempfehlungen

zum Erreichen der Speicher

Individueller Nährstoffbedarf

M = Median

M M Nährstoffmenge

Population%

Grundbedarf normativer Speicherbedarf

Zufuhr-empfehlung

(safe level of intake)

Der individuelle Nährstoffbedarf ist in der Regel nicht normalverteilt. Ausnahme: Energie‐ und Proteinbedarf

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Energie‐und Nährstoffbedarf der Bevölkerung

x-2sd +2sd

niedrigste Zufuhrschwelle= lowest threshold intake (LTI) Unterhalb dieser Zufuhrmenge erleiden fast alle Personen des Kollektivs Funktionsstörungen

Mittelwert = durchschnittlicher Bedarf einer Bevölkerungsgruppe= average requirement oder average intake (AI) 50 % des Kollektivs sind ausreichend mit dem Nährstoff versorgt

Bevölkerungsreferenzzufuhr = population reference intake, PRIdeckt den Bedarf praktisch aller gesunden Personen (97,5 %) einer Gruppe

-2sd +2sd

x

Durchschnittswerte für Bevölkerungs-gruppen

Vom Bedarf zu den Empfehlungen

Der durchschnittliche Bedarf einer Bevölkerungsgruppe ist die Menge, mit der 50% der ihr zugeordneten Personen ausreichend versorgt werden (x). Von diesem Wert ausgehend, werden die Empfehlungen zur Nährstoff‐ und Energiezufuhr mit Hilfe der GaußschenNormalverteilung ermittelt.

-2sd x +2sdEmpfehlungen für die Nährstoffzufuhr

x

Empfehlungen für die Energiezufuhr

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Vom Bedarf zu den Empfehlungen

Nährstoffbedarf in der Schwangerschaft und Stillzeit

Energiebedarf steigt

Proteinbedarf steigt

Fettbedarf bleibt gleich (genügend essentielle FS)

Bedarf an den meisten Vitaminen und Mineralstoffen steigt, vor allem Folsäure, Calcium, Eisen und Jod

Empfohlen wird ausreichende Ballaststoffaufnahme

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Nährstoffbedarf des Säuglings (verglichen mit Erwachsenen)

Höherer Energiebedarf

Höherer Bedarf an Fett und essentiellen FS

Höherer Proteinbedarf

Höherer Bedarf an essentiellen AS (auch Cystein und Tyrosin)

Oligosaccharide in Muttermilch –Darmflora ‐ Reifung des Immunsystems?

Kritische Nährstoffe im Säuglingsalter: Eisen, Vitamin D und Vitamin K

Nährstoffbedarf während des Wachstums

Hoher Energiebedarf (vor allem bei Wachstumsschüben)

Etwas höherer Proteinbedarf als bei Erwachsenen

Kritische Nährstoffe: Calcium, Eisen und Zink

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Nährstoffbedarf von älteren Menschen

Energiebedarf sinkt (durch sinkenden GU)

Bedarf an essentiellen Nährstoffen bleibt gleich

Referenzwerte

Empfehlungen

Schätzwerte

Richtwerte

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Empfehlungen

Werden durch experimentelle und klinische Studien ermittelt.

Wenn nicht anders möglich, werden auch Schlussfolgerungen aus Erhebungen und epidemiologischen Studien herangezogen

Schätzwerte

Geben Hinweise auf eine angemessene und gesundheitlich unbedenkliche Zufuhr

Die ermittelten Werte sind durch experimentelle Untersuchungen gestützt, aber nicht genügend abgesichert.

Zahlenwerte: n‐3 Fettsäuren, Vitamin E, Vitamin K und PantothensäureZahlenbereiche: Kupfer, Mangan, Selen, Chrom, Molybdän, β‐Carotin und Biotin

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Richtwerte

Orientierungshilfe

Für Nährstoffe, die bei mangelnder

oder überhöhter Zufuhr

problematisch sind

Mindestzufuhrempfehlung: Wasser,

Fluorid und Ballaststoffe

Höchstzufuhrempfehlung: Fett,

Cholesterin, Alkohol und Speisesalz

Upper Level, UL

genauer „tolerable upper intake level“

Der UL‐Wert wird definiert als die Grenze der dauernden Nährstoffaufnahme, unterhalb derer keine schädlichen Effekte zu erwarten sind.

Berücksichtigt wird die Aufnahme aus allen Quellen (lebensmitteleigen, zugesetzt im Rahmen der Anreicherung und als Supplement)

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Nährstoffdichte

Lässt erkennen, ob ein Lebensmittel eine gute Quelle für einen Nährstoff ist

Gut geeignet, um die Nährstoffversorgung über eine Zeitspanne zu beurteilen (Tage, Wochen)

Nährstoffdichte =Nährstoffgehalt (µg, mg, g/100g)

Brennwert (MJ/100g)

Beurteilung der Nährstoffversorgung mittels Nährstoffdichte

Ist‐Nährstoffdichte z.B.:

Tatsächliche Folsäureaufnahme anhand Ernährungsprotokoll = 365 µg Folat‐Äquivalente/Tag

Tatsächliche Energiezufuhr anhand Ernährungsprotokoll = 7,2 MJ/Tag

Ist‐NSD = 365/7,2 = 50,7 µg/MJ

Soll‐Nährstoffdichte z.B.:

Empfohlene Nährstoffzufuhr laut D‐A‐CH Referenzwerten = 400 µg Folat‐Äquivalente/Tag

Empfohlene Energiezufuhr laut D‐A‐CH Referenzwerten = 8,1 MJ/Tag

Soll‐NSD = 400/8,1 = 49,4 µg/MJ

Ist-Nährstoffdichte =Summe des Nährstoffgehaltes/Zeiteinheit

Energiezufuhr/Zeiteinheit in MJ

Soll-Nährstoffdichte =Summe des empfohlenen Nährstoffgehaltes/Zeiteinheit

Empfohlene Energiezufuhr/Zeiteinheit in MJ

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References

Institute of Medicine (U.S.). Food and Nutrition Board. Dietary Reference Intakes

• for Energy, Carbohydrate, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids (Macronutrients)

• for Thiamin, Riboflavin, Niacin, Vitamin B6, Folate, Vitamin B12, Pantothenic Acid, Biotin, and Choline

• for Vitamin C, Vitamin E, Selenium, and Carotenoids • for Water, Potassium, Sodium, Chloride, and Sulfate• for Calcium, Phosphorus, Magnesium, Vitamin D, and

Fluoride • for Vitamin A, Vitamin K, Arsenic, Boron, Chromium,

Copper, Iodine, Iron, Manganese, Molybdenum, Nickel, Silicon, Vanadium, and Zinc

References

Institute of Medicine (U.S.). Food and Nutrition Board. Dietary Reference Intakes

• A Risk Assessment Model for Establishing Upper Intake Levels for Nutrients

• Applications in Dietary Planning• Proposed Definition and Plan for Review of Dietary

Antioxidants and Related Compounds• Proposed Definition of Dietary Fiber• Guiding Principles for Nutrition Labeling and Fortification• Applications in Dietary Assessment

All at: www.nap.edu

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Definitions adapted from FNB:IOM DRI process

EAR = Estimated Average RequirementThe EAR is the median usual intake estimated to meet the requirement of half the healthy individuals in a life stage/gender group.


RDI = Recommended Dietary IntakeThe RDI is the average daily dietary intake level sufficient to meet the nutrient requirements of nearly all healthy individuals (97-98%) in a life stage/gender group.If the requirement for the nutrient is normally distributed and the standard deviation of the EAR is available, the RDI = EAR + 2 SDEAR. If data about variability are insufficient to calculate an SD, a coefficient of variation of 10% is assumed and used to estimate SD (CVEAR=SDEAR/EAR). Thus the RDI=1.2 x EAR. When nutrient requirements are not normally distributed, transformations can be used or Monte Carlo simulations summing components of the variability.

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AI = Adequate IntakeWhere an EAR (and therefore an RDI) for the nutrient cannot be determined because of limited or inconsistent data then an Adequate Intake (AI) is determined. The AI can be used as a goal for individual intake but is based on experimentally derived intake levels or approximations of observed mean nutrient intakes by a group of apparently healthy people maintaining a defined nutritional state.


EER = Estimated Energy RequirementThe average dietary energy intake that is predicted to maintain energy balance in a healthy adult of defined age, gender, weight, height and level of physical activity, consistent with good health. In children and pregnant and lactating women, the EER is taken to include the needs associated with the deposition of tissues or the secretion of milk at rates consistent with good health.

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UIL = Upper Intake LimitHighest level of continuing daily nutrient intake likely to pose no adverse health effects in almost all individuals.


EERM = Estimated Energy Requirement Estimated Energy Requirement for Maintenance (EERM, or actual energy requirement) is the dietary energy intake that is predicted to maintain energy balance (plus extra needs for pregnancy, lactation and growth) in healthy (i.e., no chronic illness) individuals or groups of individuals at current levels of body size and level of physical activity

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DERM = Desirable Energy Requirement The Desirable Estimated Energy Requirement (DEER, or energy “reference value”) is the dietary energy intake that is predicted to maintain energy balance (plus extra needs for pregnancy, lactation and growth) in healthy individuals or groups of individuals of a defined gender, age, weight, height and level of physical activity consistent with good health and/or development.


PAL = Physical Activity Level

Description of lifestyle Examples ofoccupations

PAL

1. At rest, exclusively sedentary or lying (chairbound or bed-bound)

Old, infirm individuals. Unable to move around freely or earn a living.

1.2

2. Exclusively sedentary activity/seated work with little or no strenuous leisure activity

Office employees, precision mechanics

1.4-1.5

3. Sedentary activity/seated work with some requirement for occasional walking and standing but little or no strenuous leisure activity

Laboratory assistants, drivers, students, assembly line workers

1.6-1.7

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PAL = Physical Activity Level

Description of lifestyle Examples ofoccupations

PAL

4. Predominantly standing or walking work

Housewives, salespersons, waiters, mechanics, traders

1.8-1.9

5. Heavy occupational work or highly active leisure

Construction workers, farmers, forest workers, miners, high performance athletes

2.0-2.4

6. Significant amounts of sport or strenuous leisure activity in addition to 2, 3 or 4 above

Laboratory assistants, drivers, students, assembly line workers

add extra units*

* for sports and strenuous leisure activities (30–60 minutes, 4–5 times per week) add 0.3 PAL units per day, or work out how much extra PAL to add from data in Chapter 12 of US/Canadian DRI report


AMDR = Acceptable Macronutrient Distribution RangeEnergy contribution of carbohydrates, fats, and protein to total intake in % of energy

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Reference Weight

Gender Age reference weight (kg)m f

both 2-6 months 7both 7-11 months 9both 1-3 years 13both 4-8 years 22males 9-13 years 40 40

14-18 years 64 57>19 years 76 61

Other Definitions for NRV

ExtrapolationExperimental data is often only available for a limited age/gender group. In order to set recommendations for other groups data may have to be extrapolated. This is sometimes done in relation to energy requirements but more commonly on a metabolic body weight basis. In extrapolating data from one group to another, unless otherwise indicated in the text, the processes and formulae used were those developed by the US:Canadian DRI panels.

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ExtrapolationExtrapolations from adult data to children’s requirements were mostly done using the formula:

EARchild = EARadult x Fwhere F = (Weight child/Weight/adult) 0.75 x (1+ growth factor).The growth factors used were 0.3 from 7 months to 3 years of age and 0.15 for 4-13 years of age for both genders. For boys aged 14-18 years, the growth factor used was 0.15 but for girls of this age the growth factor was set at zero.


ExtrapolationWhen extrapolating from younger infants aged 0-6 months, to older infants aged 7-12 months, the formula used was:AI7-12 months = AI0-6 months x Fwhere F = (Weight 7-12 months / Weight 0-6 months)0.75

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ExtrapolationWhen estimating the Upper Intake Limit for children, the UIL was extrapolated down from the adults UIL using the formula:UILchild = UILadult x Weightadult/Weightchild

This allows for both body mass and metabolic differences between adults and children to be incorporated as necessary. For more details please refer to the methodology sections of the United States/Canadian FNB:IOM reports.

Applying the DRI

When assessing and planning diets, it is important to be mindful of the limitations in the data that underpin the DRIs and their application, which include thefollowing:• The Estimated Average Requirements (EARs) may

be based on data from a limited number of individuals.

• For most nutrients, the precise variation in requirements is not known but is approximated.

• In the absence of evidence to the contrary, variation in individual requirements is assumed to follow a normal distribution.

• The EAR is often extrapolated from one population group to another.

• The degree of uncertainty associated with the EAR has not been specified

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Applying the DRI

Applying the DRI

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Applying the DRI

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KEY POINTS FOR WORKING WITH GROUPS

• The goal of assessing nutrient intakes of groups is to determine the prevalence of inadequate (or excessive) nutrient intakes within a particular group of individuals.

• Assessment of groups should always be performed using intakes that have been adjusted to represent a usual intake distribution.

• The probability approach and the EAR cut‐point method are two statistical methods of determining the prevalence of inadequacy in a group. The EAR cut‐point method is a simple method derived from the probability approach.

Hausaufgabe

• Durcharbeiten von Part I: Development andApplication, download unter http://download.nap.edu/cart/download.cgi?&record_id=11537&free=1

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