Medizinische Studien

Für die biozoom Messgeräte wurde bislang keine Medizingerätezulassung beantragt. Sie dürfen daher auch nicht zu medizinischen Diagnosen genutzt werden. Gleichwohl werden sie von renommieren Kliniken eingesetzt, um in der medizinischen Forschung spezifische Fragestellungen zu klären. Dies hat mehrere Gründe: Einerseits liegt es an der hohen Messgenauigkeit beim Detektieren von Biomarken wie den Carotinoiden und andererseits an der nicht-invasive Messtechnik des MSRRS Sensors. Denn diese Messtechnik erlaubt den Forschern mehr Daten zu generieren, als bei der klassischen Analyse durch Blutentnahme möglich wäre. Dies ist ein großer Vorteil, denn je mehr Daten im Rahmen einer Studie gesammelt werden können, umso genauer lassen sich die medizinischen Fragestellungen beantwortet. Hinzu kommt, dass gegen eine zu häufige Blutentnahme ethische Gesichtspunkte und die damit verbundenen höheren Kosten sprechen.

Der Einsatz der biozoom Messgeräte bei klinischen Fragestellungen ist breit gestreut. Er reicht von der neonatalen Forschung über Ernährungsstudien bis zu Fragestellungen in der Weltraumforschung. Die nachfolgende Kurzdarstellung der Studienergebnisse basiert in den meisten Fällen auf dem in den Studien publizierten Abstracts.

Wissenschaftliche Validierung des biozoom Sensors mit Gitterspektrometer - 2012

Basierend auf wichtigen In-vivo- und In-vitro-Studien an der menschlichen Haut wird davon ausgegangen, dass die durch freie Radikale induzierten Schäden, einschließlich vorzeitiger Hautalterung und der Entwicklung von Hautkrankheiten wie Krebs, durch Carotinoide als leistungsstarke Antioxidantien verhindert werden können. Zu den verfügbaren Techniken, die sich für die nicht-invasive Bestimmung von Carotinoiden in der menschlichen Haut eignen, gehören die Resonanz-Raman-Spektroskopie (RRS) und die Reflexionsspektroskopie (RS). Für die RS wurde ein LED-basiertes miniaturisiertes spektroskopisches System (MSS) für die nicht-invasive Messung von Carotinoiden in menschlicher Haut entwickelt. Die Optimierung und anschließende Kalibrierung des MSS wurde mithilfe der RRS durchgeführt. Eine starke Korrelation, zwischen der RS und der mit RRS-System bestimmten Carotinoid-Konzentration konnte für menschliche Haut in vivo (R = 0,88) und für Rindereuterhaut in vitro (R = 0,81) gezeigt werden. Darvin, M.; Sandhagen, C.; Köcher, W.; Sterry, W.; Lademann, J.; Meinke, C.; "Comparsion of two methods for noninvasive determination of carotenoids in human and animal skin: Raman spectroscopy versus reflection spectroscopy"; Journal of Biophotonics 2012 Jul;5(7):550-8.

Studie zum Einfluss des Stressors Schichtarbeit auf das antioxidative Niveau - 2013

Laserspektroskopische Methoden, wie z. B. die Resonanz-Raman-Spektroskopie und die Reflexionsspektroskopie, erlauben es uns erstmals, den antioxidativen Status in der menschlichen Haut nicht-invasiv durch Messung der Carotinoid Konzentration zu untersuchen. Die individuelle antioxidative Konzentration der menschlichen Haut wird zum einen durch die Ernährungsgewohnheiten und zum anderen durch Stressoren, wie z. B. Schichtarbeit, bestimmt. Schichtarbeit wird aufgrund der Störung des zirkadianen Rhythmus und der Melatonin Sekretion u. a. mit Schlaflosigkeit und gastrointestinalen Störungen in Verbindung gebracht. In der vorliegenden Studie wurde erstmals die kutane Antioxidantien-Konzentration von Hebammen mittels Reflexionsspektroskopie bestimmt und die Ergebnisse mit der Schichtarbeit in Beziehung gesetzt. Sieben Hebammen nahmen an der Studie teil. Für die nicht-invasive Messung von Carotinoiden in der menschlichen Haut wurde ein kompaktes, LED-basiertes Scanner System eingesetzt. Das Messprinzip basiert auf der Reflexion Spektroskopie. Die vorliegende Studie legt nahe, dass der kutane antioxidative Status durch Schichtarbeit negativ beeinflusst werden kann. Trotz zahlreicher internationaler Strategien von Programmen, die zu einer gesünderen Ernährung auffordern, gibt es nur wenige Maßnahmen, die auf Stressreduktion und Stressmanagement abzielen. In diesem Bereich könnte der Einsatz von Reflexions-spektroskopischen Untersuchungsmethoden in Zukunft eine wesentliche Rolle spielen könnte. Maeter, H.; Briese, V.; Gerber, B.; Darvin, M. E.; Lademan, J.; Olbertz, D. M.; "Case study: in vivo stress diagnostics by spectroscopic determination of the cutaneous carotenoid antiodidant concentration in midwives depending on shift work"; Laser Physics Letters, 2013, 10.

Schulstudie - 2014

Die kutane Carotinoid Konzentration korreliert mit dem gesamten antioxidativen Status einer Person und kann als Biomarker für Ernährung und Lebensstil gesehen werden. 50 Gymnasiasten wurden zunächst in einer statischen Phase spektroskopisch auf ihre kutanen Carotinoid-Konzentrationen gemessen, gefolgt von einer Interventionsphase mit Biofeedback ihrer Messwerte, wobei sie dieses Mal einen gesunden Lebensstil führten und sich gesund ernährten. Die Probanden wiesen höhere Carotinoid Konzentrationen auf als in früheren Studien gefunden. Es konnte eine signifikante Korrelation von gesunden Lebensgewohnheiten und einem hohen antioxidativen Status festgestellt werden. Die Probanden verbesserten ihre Ernährungsgewohnheiten und erhöhten ihre Carotinoid Konzentration während der Intervention signifikant. Eine Nachuntersuchung fünf Monate später zeigte eine Konsolidierung des Anstiegs. Die Untersuchungen zeigen, dass eine gesunde Ernährung und ein ausgewogener Lebensstil mit einer hohen kutanen Antioxidantien Konzentration korrelieren und dass die spektroskopische Biofeedback-Messung der kutanen Carotinoide als Teil eines integrierten Präventionsprogramms ein machbares und effektives Mittel zur Steigerung des Gesundheitsbewusstseins bei Jugendlichen ist. Ruo-Xi, Y.; Köcher, W.; Darvin, M.; Büttner, M.; Jung, S.; Na Lee, B.; Klotter, C.; Hurrelmann, K.; Meinke, M.; Lademann, J.; "Spectroscopic biofeedback on cutaneous carotenoids as part of a prevention program could be effective to raise health awareness in adolescents“; Journal of Biophotonics, 2014 Nov; 7 (11-12):926-37.

Neonatale Wissenschaftliche Studie - 2015

In einer Dissertation an der Universität Rostock wurde das antioxidative Potenzial von Schwangeren und Neugeborenen untersucht. Bekannt ist, dass es bei Schwangerschaft und Geburt zu einer bedingten Zunahme an freien Radikalen kommt. Bis zu 80 % der Todesfälle von Neugeborenen im ersten Lebensmonat werden durch Krankheiten verursacht, die mit der Formierung von freien Radikalen in Verbindung stehen. Es zeigte sich bei dieser Untersuchung, dass während der Geburtswehen und einen Tag nach der Geburt das antioxidative Potenzial der Mutter stark abnimmt, während das Neugeborene einen signifikant höheren Level hat. In einigen Fällen konnte mithilfe der Messungen sogar der Geburtstermin vorhergesagt werden.

Einsatz in der Weltraumforschung NASA Q1- 2016

Dass unsere Antioxidantien Messung medizinisch und wissenschaftlich auch international anerkannt ist, macht der Einsatz im Raumfahrtprogramm der NASA deutlich. Die biozoom Messgeräte sind Teil des Projekts “Human Exploration Research Analog (HERA) Campaign” und werden sowohl in den USA beim anstehenden Experiment „Effects of 30 days of Isolation and Confinement on Hippocampal Volume and Visuo-Spatial Memory” eingesetzt, als auch beim internationalen NASA Projekt in China. Primäres Ziel ist die Untersuchung des Einflusses von Isolation im HERA Habitat auf die strukturelle und funktionelle Plastizität des Gehirns, kognitive Leistungsfähigkeit und das subjektive Befinden und ihre Zusammenhänge mit neurophysiologischen Biomarkern. Die Projekte werden vom deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) wissenschaftlich unterstützt.

Wissenschaftliche Validierung des biozoom MSRRS Sensors - 2016

Die nicht-invasive Messung von Carotinoid-Antioxidantien in der menschlichen Haut ist eine der wichtigsten Aufgaben, um die Hautphysiologie in vivo zu untersuchen. Resonanz-Raman-Spektroskopie und Reflexionsspektroskopie sind die am häufigsten verwendeten nicht-invasiven Techniken in der Dermatologie und Hautphysiologie. In der vorliegenden Studie wurde eine verbesserte Methode vorgestellt, die auf der mehrfach räumlich aufgelösten Reflexionsspektroskopie (MSRRS) basiert. Die erzielten Messergebnisse wurden mit denen der Resonanz-Raman-Spektroskopie verglichen. Sie gilt in diesem Bereich als "Goldstandard"-Methode. Für die Gesamt-Carotinoid-Konzentration (R = 0,83) und Lycopin (R = 0,80) ergab sich eine starke Korrelation. Die Messstabilität wurde mit besser als 10 % im gesamten Temperaturbereich von 5 °C bis + 30 °C und im Druckkontakt zwischen Haut und MSRRS-Sensor von 800 PA bis 18 000 PA bestätigt. Zusätzlich wurden Blutproben der Probanden auf die Carotinoid-Konzentration analysiert. Der MSRRS-Sensor wurde auf die Carotinoid-Konzentrationen im Blut kalibriert, was zu einer Vorhersage mit einer Korrelation von R = 0,79 führte. Anhand der Blutcarotinoide konnte gezeigt werden, dass die MSRRS-Hautmessungen nicht von den Fitzpatrick-Hauttypen I-VI beeinflusst werden. Darvin, E.; Magnussen, B.; Lademann, J.; Köcher, W.; "Multiple spatially resolved reflection spectroscopy for in vivio determination of carotenoids in human skin and blood"; Laser Physics Letters, 2016, volume 13, number 9.

Studie Supplementierung mit Obst- und Gemüse Saft - 2017

Hintergrund: Eine obst- und gemüsereiche Ernährung und ein gesunder Lebensstil werden in den Industrieländern immer wichtiger, um oxidativem Stress entgegenzuwirken und die Gesundheit zu fördern. Seit vielen Jahren ist es möglich, die menschlichen Hautcarotinoide nicht-invasiv durch Resonanz-Raman-Spektroskopische Systeme und durch ortsaufgelöste Reflexionsspektroskopie zu überprüfen. Methoden: Zehn Probanden nahmen einen kommerziell erhältlichen Obst- und Gemüseextrakt täglich über einen Zeitraum von 5 Wochen ein. Eine zweite Gruppe diente als Kontrollgruppe und nahm keine Ergänzungsmittel ein (10 Probanden). Um den Status der kutanen Carotinoide nicht-invasiv zu überwachen, wurde ein optischer Sensor, basierend auf mehrfach räumlich aufgelöster Reflexionsspektroskopie einmal pro Woche eingesetzt. Ergebnisse: Die Studie konnte zeigen, dass die Einnahme des Supplements signifikant die Hautcarotinoid Werte der jungen Erwachsenen um 50 % erhöhte. Die Kontrollgruppe ohne Supplementierung zeigte ebenfalls signifikant erhöhte Werte, nämlich um 10 %, was auf die Tatsache zurückzuführen sein könnte, dass ihr Lebensstil kontrolliert wurde. Schlussfolgerung: Die Ergebnisse zeigen, dass ein Biofeedback durch Messung der Hautcarotinoide den Lebensstil junger Erwachsener verbessern kann und dass ein regelmäßiger Verzehr von Obst und Gemüse direkt oder als Getränk die Konzentration der Hautcarotinoide signifikant erhöhen kann. Meinke, M. C.; Lohan, S. B.; Köcher, W.; Magnussen, B.; Darvin, M. E.; Lademann, J.; "Multiple spatially resolved reflection spectroscopy to monitor cutaneous carotenoids during supplementation of fruit and vegetable extracts in vivo"; Skin Research Technology; 2017:1-4.

Studie metabolisches Syndrom Japan - 2020

Um die Nützlichkeit der nicht-invasiven Messungen von Haut-Carotinoiden zum Nachweis des Gemüseverzehrs zu überprüfen und die Beziehungen zwischen dem Haut-Carotinoid-Spiegeln und Biomarkern für Durchblutungsstörungen und metabolischen Syndrom zu klären, führten die Forscher eine Querschnittsstudie bei einer wohnortbezogenen Gesundheitsuntersuchung durch (n = 811; 58 % Frauen; 49,5 15,1 Jahre). Haut- und Serum-Carotinoid Spiegel wurden mittels Reflexionsspektroskopie bzw. Hochleistungsflüssigkeitschromatographie gemessen. Der Gemüseverzehr wurde anhand eines Ernährungsfragebogens geschätzt. Die Werte von 9 Biomarkern (Body-Mass-Index [BMI], Pulswellengeschwindigkeit [baPWV], systolischer und diastolischer Blutdruck [SBP und DBP], Homeostasis Model Assessment als Index der Insulinresistenz [HOMA-IR], Blutinsulin, Nüchternblutzucker [FBG], Triglyzeride [TGs] und High-Density-Lipoprotein-Cholesterin [HDL-C]) wurden bestimmt. Die Hautcarotinoid Spiegel waren signifikant positiv korreliert mit Serum-Gesamtcarotinoiden und dem Gemüseverzehr (r = 0,678 bzw. 0,210). Bei Frauen waren höhere Bei Frauen waren höhere Hautcarotinoid-Spiegel signifikant mit niedrigeren BMI-, SBP-, DBP-, HOMA-IR-, Blutinsulin- und Insulin- und TG-Werten und höheren HDL-C-Werten verbunden. Bei Männern korrelierten sie auch signifikant mit BMI und Blutinsulinspiegeln. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der dermale Carotinoidspiegel einen Hinweis auf die Aufnahme von Gemüse geben kann, und der höhere Gehalt an dermalen Carotinoiden ist mit einem geringeren Risiko für Kreislauferkrankungen und metabolischem Syndrom verbunden. Matsumoto, M.; Suganuma, H; Shimizu, S.; Hayashi, H.; Sawada, K.; Tokuda, I.; Ihara, K.; Nakaji, S.; "Skin Carotenoid Level as an Alternative Marker of Serum Total Carotenoid Concentration and Vegetable Intake Correlates with Biomarkers of Circulatory Diseases and Metabolic Syndrome"; Nutrients 2020, 12, 1825

Studie zum UVB Erythem und zur UVA Pigmentierung - 2020

Hintergrund: Die Photoprotektion der menschlichen Haut wird bestimmt als die Fähigkeit von Sonnenschutzmitteln, durch UV-B-Strahlung induzierte Erytheme und durch UV-A-Strahlung induzierte Pigmentierung zu verhindern. Es ist eindeutig, dass, zusätzlich zu Sonnenschutzmitteln, eine orale Supplementierung mit Carotinoiden die menschliche Haut vor UVB-Strahlen-induzierten Erytheme schützen kann. Es ist nicht bekannt, ob dies auch für die durch UVA-Strahlung induzierte Pigmentierung gilt. Zielsetzung: Klinische Bewertung der photoprotektiven Effekte einer täglichen Supplementierung mit Carotinoiden gegen UVA-Strahlung-induzierte Pigmentierung. Methoden: In einer randomisierten, doppelblinden und Placebo-kontrollierten Studie erhielten 60 Probanden (Fitzpatrick-Typen II-IV) 12 Wochen lang Nutrilite™ Multi Carotin Supplement oder ein Placebo. Die UVB-induzierte minimale erythematöse Dosis (MED), die UVA-induzierte minimale Pigmentierungsdosis (MPPD) und der Carotinoid Spiegel der Haut wurden zu Basislinie, 4, 8 und 12 Wochen nach der Intervention gemessen. Die Hautfarbe wurde von erfahrenen klinischen Gutachtern und durch Kolorimetrie bewertet. Die Carotinoid Spiegel in der Haut wurden mit dem Biozoom®-Gerät gemessen. Ergebnisse: In der Interventionsgruppe wurde ein signifikanter Anstieg im Vergleich zur Placebo Gruppe Gruppe beobachtet hinsichtlich (a) des Carotinoid Spiegels der Haut, (b) der UVB-induzierten MED und (c) der UVA-induzierten MPPD-Werten, die durch Kolorimetrie ermittelt wurden. Schlussfolgerung: Die tägliche Supplementierung mit Carotinoiden schützt die menschliche Haut sowohl vor sowohl vor UVB-induziertem Erythem als auch vor UVA-induzierter Pigmentierung. Baswn, S. M.; Marini A.; Klosner, A. E.; Jaenicke, T; Leverett, J.; Murry, M.; Gellenbeck, K. W.; Krutmann, J.: "Orally administered mixed carotenoids protect human skin against ultraviolet A-induced skin pigmentation: A double-blind, placebo-controlled, randomized clinical trial"; Photodermatology, Photoimmunology & Photomedicine 2020;36:219-225.

Gemüse-Studie Japan 2021

Obwohl Gemüse für die menschliche Gesundheit von Vorteil ist, wird in vielen Ländern die empfohlene Gemüsezufuhr nicht erreicht. Um die Gemüsezufuhr beurteilen zu können, ist es wichtig, den Gemüsekonsum zu verstehen. Daher führten die Forscher eine Querschnitts- und Interventionsstudie an 26 gesunden Personen (50 % Frauen; 37,0 ± 8,9 Jahre) durch und schätzten die Gemüsezufuhr auf der Grundlage des kutanen Carotinoid Spiegels (CCL), der mit dem biozoom Scanner gemessen wurde. Die Forscher gingen davon aus, dass die Aufnahme von Gemüsesaft den CCL erhöhen kann. Die Teilnehmer konsumierten 4 Wochen lang täglich Gemüsesaft mit 350 g Gemüse. Der Carotinoid Spiegel im Blut und der CCL wurden 12 Wochen lang gemessen. Die Querschnittsanalyse zeigte eine signifikante positive Korrelation zwischen CCL und Gemüsezufuhr (r= 0,489). Der Verzehr von Gemüsesaft erhöhte den CCL und die Blutspiegel von α-Carotin, β-Carotin und Lycopin signifikant (p <0,05). Der Korrelationskoeffizient zwischen Blutspiegel und CCL für Lycopin war kleiner (r = 0,001) als der zwischen Blutspiegel und CCL für α-Carotin (r = 0,523) und β-Carotin (r = 0,460), wahrscheinlich aufgrund von Unterschieden in der Bioverfügbarkeit. Zusammenfassend kommen die Forscher zu dem Schluss, dass nicht-invasive Haut-Carotinoid-Messungen zur Bestimmung der Gemüsezufuhr wirksam sind und Gemüsesaft die CCL signifikant erhöht. Hayashi, H.; Sato, I.; Suganuma: "Cutaneous Carotenoid Level Measured by Multiple Spatially Resolved Reflection Spectroscopy Sensors Correlates with Vegetable Intake and Is Increased by Continual Intake of Vegetable Juice"; Diseases 2021, 9, 4. Mehr über die Studie hier.

Wissenschaftliche Zusammenarbeit

Im Bereich der Messung von Carotinoiden arbeitet die biozoom seit 2007 mit Prof. Dr. Dr.-Ing. Jürgen Lademann zusammen. Prof. Lademann ist einer der bedeutendsten Experten für die nicht-invasive Messung von Carotinoiden in der Haut. Als international renommierter Wissenschaftler forscht er an der Schnittstelle zwischen Dermatologie, Pharmakologie und Biophysik. Im Jahr 2000 wurde er zum Professor für Dermatologie an die Charité – Universitätsmedizin Berlin berufen. Er ist Herausgeber der Zeitschriften "Skin Pharmacology and Physiology", "Journal of Biomedical Optics", "Journal of Cosmetic Dermatology", "Laser Physics Letters", "Cosmetic" und des Open Access "Journal of Biomedical Photonics & Engineering". Von 2003 bis 2008 war er Präsident der "International Society of Skin Pharmacology and Physiology". Seit 2008 ist er Mitglied des Kosmetikausschusses des Bundesinstituts für Risikobewertung (Deutschland). Im Jahr 2010 wurde er zum Mitglied des Normenausschusses Lichttechnik, Fachbereich "Radiologie", beim Deutschen Institut für Normung e. V. (DIN) berufen und im Jahr 2012 in die Leibniz-Sozietät der Wissenschaften in Berlin aufgenommen. Er ist Präsident des IFSCC (International Federation of Societies of Cosmetic Chemists).

Auf dem Gebiet der Herzratenvariabilität (HRV) und der Pulsmessung arbeitet biozoom mit Prof. Dr. Thomas Loew zusammen. Prof. Loew ist seit 2001 planmäßiger Professor für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie an der Universität Regensburg und Chefarzt der dortigen psychosomatischen Abteilung, außerdem Chefarzt der psychosomatischen Station der Klinik Donaustauf. Von 2004 bis 2009 war er 1. Vorsitzender der Deutschen Gesellschaft für Psychosomatische Medizin und Ärztliche Psychotherapie, die 2006 aus der Deutschen Gesellschaft für Psychosomatische Medizin und Psychotherapie sowie der Allgemeinen Ärztlichen Gesellschaft für Psychotherapie hervorging und das Gebiet in Deutschland vertritt. (detaillierte Darstellung siehe https://de.wikipedia.org/wiki/Thomas_Loew)

Auswirkungen eines Ernährungsaufklärungsprogramms unter Einsatz eines nichtinvasiven Haut-Carotinoid-Sensors auf das Gemüseverzehrverhalten von Arbeitnehmern

Ziel: Ziel dieser Studie war es, die Auswirkungen eines Ernährungsaufklärungsprogramms auf den Gemüsekonsum von Arbeitnehmern zu untersuchen, wobei neben einem Seminar zur Förderung des Gemüsekonsums und der Unterstützung durch die Bereitstellung von Gemüsegetränken auch eine Selbstüberwachung mittels eines nicht-invasiven Haut-Carotinoid-Sensors einbezogen wurde.

Methoden: Es wurde eine randomisierte Parallelgruppenstudie mit 145 gesunden Arbeitnehmern (Interventionsgruppe: 74; Vergleichsgruppe: 71; Durchschnittsalter: 42) in der Präfektur Kanagawa, Japan, durchgeführt. Beiden Gruppen wurden ein Seminar durch eine staatlich geprüfte Ernährungsberaterin zur Förderung des Gemüsekonsums sowie eine vierwöchige umgebungsbezogene Unterstützung in Form der Verteilung von Gemüsegetränken angeboten. Darüber hinaus maßen die Teilnehmer der Interventionsgruppe ihren Gemüsekonsum 10 Wochen lang mit dem nicht-invasiven Haut-Carotinoid-Sensor "Vegecheck®. Das Messgerät besitzt einen MSRRS Sensor der Firma Biozoom. Der primäre Endpunkt für die Programmbewertung war die Menge der Gemüsekonsum, während der sekundäre Endpunkt das Stadium der Veränderung gemäß dem trans-theoretischen Modell (TTM) war.

Ergebnisse: Die Interventionsgruppe zeigte sowohl in Woche 4 als auch in Woche 10 einen signifikanten Anstieg der Gemüsekonsummenge gegenüber dem Stand vor der Intervention. Der TTM-Stufenwert zeigte in der Interventionsgruppe in jedem Zeitraum einen signifikanten Fortschritt, jedoch gab es keine Unterschiede bei den veränderten Werten zwischen den beiden Gruppen.

Schlussfolgerung: Die Ergebnisse deuteten darauf hin, dass der Fortschritt bei den TTM-Werten und die Steigerung des Gemüseverzehrs auch ohne Unterstützung durch das Umfeld aufrechterhalten wurden, was auf die Selbstüberwachung mittels eines nichtinvasiven Haut-Carotinoid-Sensors zurückzuführen war.

Auswirkungen der Überwachung von Ernährungsbiomarkern und der Verabreichung von Gemüsesaft auf die Komponenten des metabolischen Syndroms bei Erwachsenen mit einem Body-Mass-Index im Bereich Übergewicht oder Adipositas in Ulaanbaatar: eine randomisierte kontrollierte Studie

Hintergrund: Mongolische Menschen haben traditionell eine geringe Aufnahme von Gemüse, was als eine Ursache für die zunehmende Prävalenz des metabolischen Syndroms gilt. Die Überwachung des Gemüseverzehrs anhand von Ernährungs-Biomarkern wie dem Carotinoidgehalt der Haut sowie dem Natrium-Kalium-Verhältnis (Na/K) im Urin (das den Salz- und Gemüseverzehr widerspiegelt) wurde kürzlich als eine hilfreiche Methode zur Verbesserung der Ernährungsgewohnheiten vorgeschlagen. Gemüsesäfte stellen eine einfache Möglichkeit dar, aus Gemüse gewonnene Inhaltsstoffe aufzunehmen. Ziel dieser Studie war es, bei Erwachsenen mit einem übergewichtigen oder adipösen Body-Mass-Index (BMI) in Ulaanbaatar zwei Aspekte zu untersuchen:

den Zusammenhang zwischen diesen Ernährungs-Biomarkern und den Komponenten des metabolischen Syndroms sowie
die Auswirkungen einer Intervention, die eine regelmäßige Überwachung dieser Ernährungs-Biomarker mit der täglichen Bereitstellung von Gemüsesaft kombinierte, auf die Werte der Ernährungs-Biomarker und die Komponenten des metabolischen Syndroms.

Methoden: Untersucht wurden 94 mongolische Erwachsene mit einem BMI ≥ 25, die in Ulaanbaatar lebten.

(1) Die Zusammenhänge zwischen den Ausgangswerten der Ernährungs-Biomarker und den Komponenten des metabolischen Syndroms wurden mithilfe einfacher Korrelationsanalysen und multipler Regressionsanalysen untersucht.

(2) Die Teilnehmenden wurden nach dem Zufallsprinzip drei Gruppen zugeteilt: einer Kontrollgruppe, einer Monitoring-Gruppe und einer Monitoring-plus-Gemüsesaft-Gruppe.

Während der achtwöchigen Intervention wurden in der Monitoring-Gruppe und in der Monitoring-plus-Gemüsesaft-Gruppe alle zwei Wochen die Ernährungs-Biomarker und der Blutdruck überprüft. Die Monitoring-plus-Gemüsesaft-Gruppe erhielt zusätzlich täglich Gemüsesaft. Die Veränderungen der Ernährungs-Biomarker und der Komponenten des metabolischen Syndroms wurden vor und nach der Intervention zwischen den drei Gruppen verglichen.

Ergebnisse:

(1) Die Carotinoidwerte der Haut standen in einem negativen Zusammenhang mit den Triglyceridwerten im Blut, während das Na/K-Verhältnis im Urin positiv mit dem systolischen und diastolischen Blutdruck assoziiert war.

(2) Im Verlauf der Intervention zeigte die Monitoring-plus-Gemüsesaft-Gruppe im Vergleich zur Kontrollgruppe einen signifikanten Anstieg des Carotinoidwerts der Haut (+1,72), eine Abnahme des Na/K-Verhältnisses im Urin (−0,80 mol/mol) sowie eine Verringerung des Taillenumfangs (−2,63 cm). In der Kontrollgruppe betrugen die entsprechenden Veränderungen +0,28, +0,45 bzw. +0,22.

Blut- und Haut-Carotinoidwerte stehen in umgekehrtem Zusammenhang mit der Prävalenz von Parodontalerkrankungen bei Personen mit normaler Okklusion: Eine Querschnittsanalyse des Iwaki Health Promotion Project

Hintergrund: Die Mundgesundheit hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebenserwartung und die Lebensqualität. Parodontalerkrankungen und Zahnkaries sind die Hauptursachen für Zahnverlust, wobei Parodontalerkrankungen häufiger auftreten als Karies. Antioxidantien stehen mit Parodontalerkrankungen in Zusammenhang. Umfassende Untersuchungen dieses Zusammenhangs sind in der Literatur jedoch nur begrenzt vorhanden, insbesondere wenn der Fokus auf zirkulierenden Antioxidantien im Blut liegt.

In dieser Studie wurde der Zusammenhang zwischen den Antioxidantienspiegeln im Blut und in der Haut sowie Parodontalerkrankungen bei Personen mit normaler Okklusion untersucht.

Methoden: Diese Querschnittsstudie wurde im Rahmen des Iwaki Health Promotion Project im Jahr 2022 durchgeführt. Insgesamt wurden 456 Personen im Alter von ≥ 20 Jahren mit einer gesunden Okklusion eingeschlossen.

Es wurden multivariate logistische Regressionsanalysen durchgeführt. Dabei wurde die Parodontalerkrankung als primäre Ergebnisvariable, die Konzentration zirkulierender Antioxidantien als Expositionsvariable und die folgenden Faktoren als Kovariaten berücksichtigt: Alter, Geschlecht, Rauch- und Trinkverhalten, Zuckerkonsum, Bildungsstand sowie Mundpflegegewohnheiten.

Zusätzlich wurde mithilfe einer Bayes’schen Netzwerkanalyse untersucht, in welche Richtung ein möglicher kausaler Zusammenhang zwischen den Antioxidantienspiegeln und Parodontalerkrankungen verlaufen könnte.

Ergebnisse: Personen im fünften Quintil der Carotinoidwerte im Blut und in der Haut hatten im Vergleich zu Personen im ersten Quintil eine geringere Wahrscheinlichkeit für das Vorliegen einer Parodontalerkrankung.

Für die Carotinoidwerte im Blut betrug die adjustierte Odds Ratio 0,32 (95-%-Konfidenzintervall [KI]: 0,16–0,64), für die Carotinoidwerte der Haut 0,45 (95-%-KI: 0,23–0,88).

Insbesondere die Blutkonzentrationen von Lutein und Lycopin waren signifikant mit Parodontalerkrankungen assoziiert, während dies für die Vitamine A, C und E nicht der Fall war.

Die Bayes’sche Netzwerkanalyse deutete darauf hin, dass der Carotinoidspiegel ein möglicher kausaler Einflussfaktor für Parodontalerkrankungen sein könnte. Dieser Zusammenhang könnte durch Immunglobulin A (IgA) im Speichel und eine orale Dysbiose vermittelt werden.

Schlussfolgerungen: Die Carotinoidwerte im Blut und in der Haut stehen mit der Prävalenz von Parodontalerkrankungen in Zusammenhang.

Validierung nichtinvasiver kutaner Carotinoidmessungen als Ernährungs-Biomarker über verschiedene Körperzusammensetzungsgruppen hinweg

Carotinoide sind pflanzliche, bioaktive Verbindungen mit antioxidativen Eigenschaften und einer gut belegten Bedeutung für die menschliche Gesundheit. Die Konzentrationen von Carotinoiden im Blutkreislauf werden häufig als objektiver Biomarker für den Verzehr von Obst und Gemüse eingesetzt. Ihre Bestimmung mittels Hochleistungsflüssigkeitschromatografie (HPLC) erfordert jedoch eine invasive Probenentnahme sowie eine entsprechende Laborinfrastruktur. Geräte, die auf Reflexionsspektroskopie basieren, wie beispielsweise der Veggie Meter und Biozoom, bieten schnelle und nichtinvasive Alternativen zur Bestimmung von Carotinoiden in der Haut (cutaneous carotenoids, CC). Ihre Validität bei unterschiedlichen Körperzusammensetzungsprofilen ist jedoch bislang nur unzureichend untersucht. In dieser Studie wurden die mittels HPLC quantifizierten Carotinoidkonzentrationen im Plasma mit den mithilfe des Veggie Meter und Biozoom gemessenen Carotinoidwerten der Haut bei 54 gesunden Frauen verglichen. Die Untersuchungen erfolgten bei drei Studienbesuchen, sodass insgesamt 151 Beobachtungen vorlagen. Die Zusammenhänge zwischen Plasma- und Haut-Carotinoiden wurden mithilfe von Spearman-Korrelationsanalysen und partiellen Korrelationsanalysen untersucht. Dabei wurde der Körperfettanteil berücksichtigt. Zusätzlich wurden lineare gemischte Modelle (Linear Mixed-Effects Models, LMMs) verwendet, um die wiederholten Messungen zu berücksichtigen. Als Kovariaten wurden dabei unter anderem der Körperfettanteil und der Raucherstatus einbezogen. Die Gesamt-Carotinoidkonzentrationen im Plasma korrelierten stark mit den mittels Biozoom gemessenen Haut-Carotinoidwerten (rs(151) = 0,697; p < 0,001) sowie mit den mittels Veggie Meter gemessenen Werten (rs(151) = 0,650; p < 0,001). Provitamin-A-Carotinoide zeigten die stärksten Zusammenhänge, während Lutein und Lycopin schwächere Korrelationen aufwiesen. Auch nach Berücksichtigung des Körperfettanteils und des Raucherstatus blieben alle Zusammenhänge statistisch signifikant. Sowohl die Carotinoidwerte im Plasma als auch die Carotinoidwerte der Haut waren umgekehrt mit dem BMI und mit adipositasbezogenen Messgrößen assoziiert (alle p < 0,0033 nach Bonferroni-Korrektur für multiple Vergleiche). Diese Ergebnisse sprechen dafür, dass auf Reflexionsspektroskopie basierende Messungen von Carotinoiden in der Haut valide, nichtinvasive Ernährungs-Biomarker für die Aufnahme bzw. Exposition gegenüber aus Obst und Gemüse stammenden Carotinoiden darstellen. Solche Messverfahren könnten die Erfassung und Überwachung der Ernährung in der Ernährungsforschung, der klinischen Praxis und im Bereich der öffentlichen Gesundheit erleichtern, sofern bei der Interpretation der Ergebnisse die Körperzusammensetzung berücksichtigt wird.

Höhere Carotinoidwerte der Haut sind mit einem geringeren Risiko für das metabolische Syndrom assoziiert: Eine Querschnittsstudie mit vietnamesischen Teilnehmenden

Einleitung: Das metabolische Syndrom (MetS) stellt in Vietnam ein bedeutendes Gesundheitsproblem dar. Obwohl angenommen wird, dass Carotinoide das metabolische Syndrom unterdrücken bzw. dessen Entwicklung entgegenwirken können, gab es bislang keine Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen den Carotinoidwerten im Körper und dem Risiko für ein metabolisches Syndrom in Vietnam. Daher untersuchte diese Studie den Zusammenhang zwischen den Carotinoidwerten der Haut und verschiedenen Markern, die mit dem metabolischen Syndrom in Zusammenhang stehen, bei vietnamesischen Erwachsenen. Hierzu wurde Vegecheck®, ein Gerät zur nichtinvasiven Messung der Carotinoidwerte der Haut, eingesetzt.

Methoden: An dieser Querschnittsstudie nahmen 300 Personen teil. Die Daten wurden in der Dr. Binh TeleClinic, einem Krankenhaus in Hanoi, Vietnam, erhoben. Erfasst wurden die Carotinoidwerte der Haut, anthropometrische Parameter (Körpergröße, Körpergewicht und Körperfettanteil), der Blutdruck sowie verschiedene Blutparameter (Blutzucker, Triglyceride sowie HDL- und LDL-Cholesterin). Das MetS-Risiko wurde anhand der Anzahl der vorhandenen Komponenten des metabolischen Syndroms definiert, entsprechend den internationalen Standards für das metabolische Syndrom. Zusätzlich beantworteten die Teilnehmenden anhand eines einfachen Fragebogens Fragen zu ihren persönlichen Merkmalen und ihrem Lebensstil.

Ergebnisse: Nach dem Ausschluss von 22 Personen mit fehlenden Daten wurden 278 Teilnehmende in die Analyse einbezogen. Die durchschnittlichen Carotinoidwerte der Haut betrugen bei allen Teilnehmenden 5,41 ± 1,31, bei den Männern 4,99 ± 1,10 und bei den Frauen 5,67 ± 1,37. Höhere Carotinoidwerte der Haut waren mit einer geringeren Anzahl von Risikokomponenten des metabolischen Syndroms verbunden. Die Odds Ratio (OR) mit einem 95-%-Konfidenzintervall (KI) betrug 0,767 [0,645–0,910] (p = 0,003). Die Carotinoidwerte der Haut waren außerdem signifikant negativ mit dem Körpergewicht, dem Body-Mass-Index (BMI), dem Blutzuckerspiegel und den Triglyceridwerten assoziiert. Die geschätzten Regressionskoeffizienten und die 95-%-Konfidenzintervalle nach multivariater Adjustierung betrugen für:

Körpergewicht: −0,016 [−0,0301; −0,0011] (p = 0,034)
BMI: −0,018 [−0,0305; −0,0045] (p = 0,008)
Blutzucker: −0,043 [−0,0686; −0,0177] (p < 0,001)
Triglyceride: −0,090 [−0,1429; −0,0374] (p < 0,001)

Schlussfolgerung: Diese Studie weist auf einen Zusammenhang zwischen den Carotinoidwerten und dem Risiko für ein metabolisches Syndrom bei vietnamesischen Personen hin. Ein kausaler Zusammenhang zwischen der Carotinoidaufnahme und dem metabolischen Syndrom konnte jedoch nicht nachgewiesen werden. Die Studie weist einige Einschränkungen auf, darunter den möglichen Einfluss unbekannter Störfaktoren (Confounder) und einen möglichen Selektionsbias. Außerdem ist noch unklar, welche Auswirkungen die einzelnen Carotinoide jeweils haben. Zukünftige Beobachtungs- und Interventionsstudien, die diese Einschränkungen berücksichtigen, sind daher erforderlich.

Registrierung der klinischen Studie: ClinicalTrials.gov, Studienregistrierungsnummer NCT06271070.

Weitere Publikationen über den Einsatz des biozoom Scanners in wissenschaftlichen Studien

Bich Na Lee et al., “Influence of chemotherapy on the antioxidative status of human skin”, ANTICANCER RESEARCH 36, 4086-4096, 2016 - zum Artikel

Maxim M. Darvin et al., „Comparison of two methods for noninvasive determination of carotenoids in human and animal skin: Raman spectroscopy versus reflection spectroscopy“, Journal of Biophotonics 5, No. 7, 550–558, 2012 - zum Artikel

Maxim M. Darvin et al., “Multiple spatially resolved reflection spectroscopy for in vivo determination of carotenoids in human skin and blood”, Laser Physics Letters, 13, 2016 - zum Artikel

Kerstin H. Gehlich et al., „Fruit and vegetable consumption is associated with improved mental and cognitive health in older adults from non-Western developing countries”, Public Health Nutrition, 1-8, 2018 - zum Artikel

Kerstin H. Gehlich et al., „Consumption of fruits and vegetables: improved physical health, mental health, physical functioning and cognitive health in older adults from 11 European countries”, Aging & Mental Health, 2019 - zum Artikel

Sora Jung et al., „Antioxidants in Asian-Korean and Caucasian skin: The influence of nutrition and stress”, Skin Pharmacol Physiol 27, 293–302, 2014 - zum Artikel

Julia Klein et al., “Noninvasive measurements of carotenoids in bovine udder by reflection spectroscopy“, Journal of Biomedical Optics, 17(10), October 2012 - zum Artikel

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