Deutsches Institut für Ernährungsforschung: Jahresbericht [2009 ...

DIfE-Hauptgebäude / DIfE main entrance 

DIfE kurzgefasst 

Das Deutsche Institut für Ernäh rungs - 

forschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) hat 

die Aufgabe, experimentelle und angewandte 

Forschung auf dem Gebiet Er näh - 

rung und Gesundheit zu betreiben. Ziel 

ist es, die molekularen Ursachen ernährungs 

bedingter Erkrankungen zu erforschen 

und neue Strategien für Präven tion, 

Therapie und Ernährungsempfehlungen 

zu entwickeln. 

Die Grundlagen dafür werden von den 

am DIfE tätigen Wissenschaftlern in 

interdisziplinärer Zusammenarbeit mit 

einem breiten naturwissenschaftlichen, 

medizinischen und epidemiologischen 

Metho denspektrum erarbeitet. Dabei 

kon zentriert sich das Institut besonders 

auf die zurzeit wichtigsten Erkrankungen, 

an deren Entstehung ernährungsbedingte 

Faktoren beteiligt sein können: 

Adipositas (Fettsucht), Diabetes, Herz- 

Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. 

Zudem übernehmen Mitarbeiter des 

DIfE Lehrverpflichtungen im Studiengang 

Er nährungswissenschaft an der Uni ver - 

sität Potsdam und im Studiengang Me - 

dizin an der Freien Universität Berlin. 

Das DIfE wurde 1992 von der Bundes - 

republik Deutschland und dem Land 

Brandenburg als selbstständige Stiftung 

des öffentlichen Rechts gegründet und ist 

Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft. Her - 

vorgegangen ist das DIfE aus dem Zen - 

tralinstitut für Ernährung der Akade mie 

der Wissenschaften der DDR, das seinen 

Ursprung in dem 1946 in Rehbrücke 

gegründeten Institut für Ernährung und 

Verpflegungswissenschaft hat. 

DIfE in brief 

The mission of the German Institute of 

Human Nutrition (DIfE) is to carry out 

experimental and clinical research in the 

field of nutrition and health. Its aim is 

to understand the molecular basis of 

nutrition-dependent diseases, and to 

develop new strategies for prevention, 

treatment, and nutritional recommendations. 

Scientists at DIfE pursue these scientific 

goals by interdisciplinary cooperation 

comprising a broad spectrum 

of experimental and epidemiological 

methods. A particular focus of the institute 

is research on the most important 

diseases at present, i. e., obesity, diabetes, 

cardiovascular diseases, and cancer, 

whose development may involve nutrition-dependent 

factors. 

In addition, the academic members 

of DIfE have teaching obligations in 

nutritional science at the Universität 

Potsdam and in medicine at the Freie 

Universität Berlin. 

DIfE was established in 1992 by the 

Federal Republic of Germany and the 

State of Brandenburg as an independent 

foundation under public law and is a 

member of the Leibniz Association. The 

institute originated from the Central 

Institute of Nutrition of the Academy of 

Science of the German Democratic 

Republic, which was derived from the 

Institute of Nutritional Sciences and 

Food Provision that was founded in 

1946 in Rehbrücke.

4 

Preface 

The German Institute of Human 

Nutrition Potsdam-Rehbrücke (DIfE), a 

member of the Leibniz Association, 

investigates the impact of nutrition on 

human health. In a unique interdisciplinary 

cooperation, DIfE scientists 

employ methods of molecular, clinical, 

and epidemiological research. Their 

goal is to develop new strategies for 

prevention, therapy, and nutritional 

recommendations based on scientific 

evidence. 

In its nearly 20 years of existence, DIfE 

has become a national center of competence 

in nutritional research. 

Scientists at DIfE study the potential of 

nutrition in cancer prevention as well as 

the causes and consequences of the 

metabolic syndrome. The latter is characterized 

by visceral obesity, elevated 

blood pressure, abnormal blood lipids, 

and a high risk of type 2 diabetes. In the 

last years, the investigation of the biological 

basis of food choice and dietary 

behavior has been added as a third 

focus of research. 

Many questions cannot be answered 

by a single institute alone, so DIfE has 

joined forces with other research 

networks. At the national level, it is a 

partner of the German Center for 

Diabetes Research (DZD) established by 

the German Federal Ministry of 

Education and Research (BMBF). The 

center unites experts in diabetes 

research from all parts of the country, 

linking basic research with translational 

research, epidemiology, and 

clinical practice. In addition, DIfE is an 

associate member of the German 

Center for Cardiovascular Research and 

an active member of the national 

Genome Research Network (NGFN) 

and the competence network Adi po - 

sitas. Moreover, it is involved in planning 

and recruitment efforts for the 

“National Cohort Study” where it will be 

responsible for the recruitment of 

10,000 study participants. DIfE also 

participates in several BMBF-sponsored 

projects designed to investigate the 

influence of food components on 

metabolism, or to elucidate the links 

between dietary behavior and pathogenesis. 

In addition, it is involved in a 

cluster project of the German Research 

Foundation (DFG) and the Alliance of 

Industrial Research Associations (AiF). 

At the international level, DIfE has 

joined various research consortia promoted 

by the European Union. In the 

7th framework research program, it is a 

partner in the TORNADO*-consortium 

Vorwort 

Das Deutsche Institut für Ernährungs - 

forschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) ist 

ein Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft 

und hat gemäß seinem Gründungs - 

auftrag die Aufgabe, die Zusammen - 

hänge zwischen Ernährung und Gesund - 

heit zu untersuchen. Hierzu arbeiten die 

Wissenschaftler des DIfE in einer für 

Deutschland einzigartigen Weise interdisziplinär 

zusammen, wobei sie verschiedene 

Methoden der molekularen, 

klinischen und epidemiologischen Er - 

nährungsforschung anwenden. Ihr Ziel 

ist es, neue Strategien für Prävention, 

Therapie und wissenschaftlich basierte 

Ernährungsempfehlungen zu entwickeln. 

In den nun fast 20 Jahren seines Be - 

stehens hat sich das Institut zu einem 

nationalen Kompetenzzentrum auf dem 

Gebiet der Ernährungsforschung ent - 

wickelt. Dabei erforschen die am DIfE 

beschäftigten Wissenschaftler vorrangig 

das Potential der Ernährung in der Krebs - 

prävention sowie die Ursachen und Fol gen 

des Metabolischen Syndroms. Letzteres ist 

durch Übergewicht, Blut hoch druck, einen 

gestörten Fettstoff wechsel und ein hohes 

Typ-2-Diabetes-Risiko charakterisiert. Im 

Berichts zeit raum hat sich aus diesem 

Schwerpunkt ein dritter entwickelt, nämlich 

die Untersuchung der biologischen 

Grundlagen der Nahrungsauswahl und 

des Ernährungsverhaltens. 

Da viele Fragestellungen auf dem 

Gebiet der Ernährungs- und Gesund - 

heits for schung nicht mehr von einem 

einzelnen Institut allein bearbeitet werden 

können, hat sich das DIfE nationalen 

sowie internationalen Forschungsver - 

bün den angeschlossen. Auf nationaler 

Ebene ist es ein Partner des vom Bundes - 

ministerium für Bildung und Forschung 

(BMBF) initiierten Deutschen Zentrums 

für Diabetesforschung e.V. Das Zentrum 

bündelt bundesweit Experten auf dem 

Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt 

Grundlagenforschung mit translationaler 

Forschung, Epidemiologie und 

klinischer Praxis. Zudem ist das DIfE ein 

assoziiertes Mitglied des Deutschen 

Zentrums für Herz-Kreislauf-Forschung 

e.V. sowie ein aktives Mitglied des nationalen 

Genomforschungsnetzes und des 

Kompetenznetzes Adipositas. Darüber 

hinaus ist es an Vorstudien zur „Natio - 

nalen Kohorte“ beteiligt, wobei es im 

Cluster Berlin-Brandenburg als einer von 

vier Partnern für die Rekrutierung von 

30.000 Probanden verantwortlich sein 

wird. Das DIfE nimmt zudem an mehreren 

vom BMBF geförderten Verbund pro jek ten 

teil, die darauf abzielen, den Einfluss von 

Nahrungskomponenten auf den Stoff - 

wechsel zu untersuchen oder Zusam men - 

hänge zwischen Ernährungsverhal ten und 

Krankheitsentstehung aufzu klären. Nicht 

zuletzt ist das DIfE am Cluster projekt 

„Fettwahrnehmung und Sätti gungs regu - 

lation“ der Deutschen For schungs ge mein - 

schaft (DFG) und der Arbeits gemein schaft 

industrieller Forschungsver eini gun gen 

(AiF) be teiligt. 

Auf internationaler Ebene hat sich das 

DIfE verschiedenen, von der Europäischen 

Union (EU) geförderten Forschungsbünd - 

nis sen angeschlossen. Im 7. Rahmenpro - 

gramm der EU ist es beispielsweise Part - 

ner im TORNADO*-Konsortium, das den 

Einfluss der Ernährung auf die humane 

Mikrobiota untersucht. Aus dem Konsor - 

tium der European Prospective Investiga - 

tion into Cancer and Nutrition entstanden 

zudem zentrenübergreifende Initiativen 

wie das EU-geförderte Projekt Diet, 

Obesity and Genes. Das DIfE kooperiert 

außerdem mit Gruppen der fran zösi - 

schen Forschungsorganisation INRA so wie 

mit dem Almazov Federal Heart, Blood and 

Endocrinology Centre in St. Petersburg. 

Darüber hinaus ist das DIfE Mitglied im 

Konsortium von Genetic Investigation of 

Anthropometric Traits. 

Das DIfE achtet auch auf eine besonders 

gute Förderung seiner Nachwuchs wis - 

sen schaftler. Neben Bachelor- und 

Masterarbeiten für Studierende bietet 

das DIfE eine umfassende strukturierte 

Graduiertenausbildung für Doktoranden 

an, welche die wissenschaftlich-experimentelle 

Ausbildung in den einzelnen 

Abteilungen ergänzt. Das Weiterbil - 

dungs-Seminar am DIfE berücksichtigt 

unter anderem Aspekte der Karriere - 

planung, des Technologietransfers und 

der Sicherung guter wissenschaftlicher 

Praxis. Darüber hinaus kann der wissenschaftliche 

Nachwuchs des DIfE die 

Möglichkeit nutzen, an den Workshops 

der Potsdam Graduate School an der 

Universität Potsdam sowie an Weiter - 

bildungsangeboten der FU Berlin teil - 

zunehmen. Das DIfE bietet zudem jährlich 

eine Summer School „Grundlagen der 

Ernährungsepidemiologie“ an, an der 

neben Nachwuchswissen schaft lern aus 

dem DIfE auch Jungwissen schaftler aus 

dem gesamten Bundes gebiet teilnehmen. 

Am 01. August 2011 trat Dr. Hartmut 

Schulz seinen wohlverdienten Ruhestand 

an. Während seiner fast 15-jährigen 

Amtszeit als Vorstandsmitglied des Insti - 

tuts hat er den administrativen Bereich 

hervorragend geleitet und so optimale 

Bedingungen für die Wis sen schaftler 

geschaffen. Hierdurch hat er großen An -

teil an der überaus positiven Entwicklung 

des Instituts. Für seine große Leistung und 

die langjährige, sehr gute und vertrauensvolle 

Zusammenarbeit sei ihm an 

dieser Stelle nochmals herzlich gedankt. 

Seit seinem Weggang hat Frau Dr. Ilka 

Grötzinger die Position des administrativen 

Vorstands inne. Wir freuen uns sehr, 

dass der Wechsel in der Institutsleitung so 

reibungslos gelungen ist. Dies sichert die 

Kontinuität in der wissenschaftlichen 

Ausrichtung des DIfE und somit auch 

seine positive Weiterent wicklung. 

Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Wissenschaftlicher Direktor 

(Scientific Director) 

Dr. Hartmut Schulz 

Administrativer Direktor 

(Administrative Director) 

Der Vorstand dankt allen Mitarbeite - 

rinnen und Mitarbeitern des DIfE herzlich 

für ihre Arbeit. Ebenso gilt unser herzlicher 

Dank allen Freunden und Förderern aus 

Wissenschaft, Politik und Wirtschaft. Mit 

Ihrer Unterstützung werden wir das 

Institut auch in Zukunft erfolgreich weiterentwickeln! 

* TORNADO: Molecular targets open for regulation by 

the gut flora new avenues for improved diet to optimize 

European health 

Dr. Ilka Grötzinger 

Administrative Direktorin 

(seit dem 01.08.2011) 

(Administrative Director since 1 August 2011) 

5 

which investigates the influence of diet 

upon human microbiota. Cross-center 

initiatives such as the Diet Obesity and 

Genes Project arose from the consortium 

of the European Prospective 

Investigation into Cancer and Nutri tion. 

In addition, DIfE cooperates with 

groups of French and Russian research 

organizations and is a member of the 

consortium of Genetic Investigation of 

Anthropometric Traits. 

A top priority of DIfE is the career 

development of junior scientists. In 

addition to bachelor and master theses, 

DIfE offers a postgraduate training 

program for doctoral candidates to 

complement the experimental training 

in the individual departments. Junior 

scientists of DIfE can participate in 

Graduate School workshops of the 

University of Potsdam and training programs 

of the Free University of Berlin. In 

addition, DIfE offers an annual Summer 

School “Foundations of nutritional epidemiology” 

for young scientists from all 

of Germany and junior scientists at DIfE. 

On 1 August 2011, the administrative 

director Dr. Hartmut Schulz started his 

well-deserved retirement. Under his 

directorship, the administrative sector 

created excellent conditions for the scientists. 

Dr. Schulz thus contributed significantly 

to the positive development 

of the institute and earns our sincere 

thanks for his excellent work. Dr. Ilka 

Grötzinger has now assumed the position 

of the administrative director. 

After a smooth transition of responsibilities, 

our joint efforts will ensure the 

continuity of the scientific development 

in the future. 

The Board of Directors wishes to 

thank all staff members of the Institute 

for their excellent work. Also, we wish 

to thank all friends and sponsors in science, 

politics, and industry for continuous 

support. With your help we shall 

continue the successful development of 

DIfE in the future! 

* TORNADO: Molecular targets open for regulation 

by the gut flora new avenues for improved diet to 

optimize European health

6 

DIfE is member of the 

Leibniz Association 

The Leibniz Association is a network of 

87 scientifically, legally and economically 

independent research institutes and scientific 

service facilities. Leibniz Institutes 

perform strategic- and thematic-oriented 

research and offer scientific service of 

national significance while striving to 

find scientific solutions for major social 

challenges. 

Leibniz Institutes employ 16,800 employees, 

of which 7,800 are academics, including 

3,300 junior scientists. One indication 

of their high competitiveness and excellence 

is the 330 million euros allocated to 

the Leibniz Institutes from third-party 

funds. 

The institutes have been awarded 

42 million euros from the European Union, 

55 million euros from the Deutsche For - 

schungsgemeinschaft (German Research 

Foundation, DFG) and 51 million euros 

from industry co-operations. The total 

budget of all Leibniz Institutes amounts to 

more than 1.4 billion euros. 

Leibniz Institutes contribute to clusters 

of excellence in fields such as Mathe - 

matics, Optic Technologies, Materials 

Research, Medicine, Climate and Environ - 

mental Research, Bio- and Nano technol ogy 

as well as humanities, economics and 

social sciences. They foster close co-operations 

with universities, industry, and other 

research institutes, both in Germany and 

abroad. The Leibniz Association has developed 

a comprehensive system of quality 

management. At regular intervals, independent 

experts assess every institute as 

part of their unique peer review evaluation 

process. 

www.leibniz-association.eu 

Das DIfE ist Mitglied der 

Leibniz-Gemeinschaft 

Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören zurzeit 

87 Forschungsinstitute und wissenschaftliche 

Infrastruktureinrichtungen 

für die Forschung sowie zwei assoziierte 

Mitglieder. Die Ausrichtung der Leibniz- 

Institute reicht von den Natur-, Ingenieurund 

Umweltwissenschaften über die 

Wirt schafts-, Sozial- und Raumwissen - 

schaf ten bis hin zu den Geistes wissen - 

schaften. Leibniz-Institute bearbeiten 

gesamtgesellschaftlich relevante Frage - 

stellungen strategisch und themenorientiert. 

Dabei bedienen sie sich verschiedener 

Forschungstypen wie Grundlagen-, 

Groß- und anwendungsorientierter For - 

schung. Sie legen neben der Forschung 

großen Wert auf wissenschaftliche 

Dienstleistungen sowie Wissenstransfer 

in Richtung Politik, Wissenschaft, Wirt - 

schaft und Öffentlichkeit. Sie pflegen 

intensive Kooperationen mit Hoch schu len, 

Industrie und anderen Partnern im In- und 

Ausland. Das externe Begutach tungs - 

verfahren der Leibniz-Gemeinschaft setzt 

Maßstäbe. Jedes Leibniz-Institut hat eine 

Aufgabe von gesamtstaatlicher Be - 

deutung. Bund und Länder fördern die 

Institute der Leibniz-Gemeinschaft daher 

gemeinsam. Die Leibniz-Institute be - 

schäftigen etwa 16.800 Mitarbeiterinnen 

und Mitarbeiter, davon sind ca. 7.800 

Wissenschaftler, davon wiederum 3.300 

Nachwuchswissenschaftler. Der Gesamt - 

etat der Institute liegt bei mehr als 

1,4 Mrd. Euro, die Drittmittel betragen 

etwa 330 Mio. Euro pro Jahr. 

Weitere Informationen unter 

www.leibniz-gemeinschaft.de 

Impressum/Imprint: 

Innenhof, Haus E 

Courtyard, building E 

Herausgeber/Publisher: 

Deutsches Institut für 

Ernährungsforschung 

Potsdam-Rehbrücke 

Institut der Leibniz-Gemeinschaft 

Arthur-Scheunert-Allee 114-116 

14558 Nuthetal 

http://www.dife.de 

Redaktion/Editors: 


Dr. Gisela Olias 

Dr. Lynne Rogers 

Redaktionsassistenz/ 

Editorial assistant: 

Birgit Große 

Susann-Cathérine Ruprecht 

Stephanie Wirth 

Autoren/Authors: 

Autoren der Abteilungsbeiträge sind 

die jeweiligen Abteilungs- oder 

Arbeitsgruppenleiter/innen. 

Bildnachweis/Photocredits: 

Cover: Till Budde/ZAB GmbH (Das Bild 

wurde durch Mittel des Europäischen 

Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 

gefördert.); Innenteil: DIfE; S. 1, 12 Till 

Budde; S. 8, 16, 34 Michael Haggen - 

müller/DZD; S. 32 Rainer Sturm/PIXELIO; 

S. 44 wrw/PIXELIO; S. 65 PHOTOCASE; 

S. 77, 79 Andreas Lander/WID; S. 78 Ilja 

Hendel/WID, Karla Fritze; S. 78, 79 Peter 

Himsel/WGL 

Covergestaltung: 

Stefan Pigur/www.pigurdesign.de 

Gesamtherstellung: 

Schröders Agentur 

für Design · Druck · Verlag 

Vopeliuspfad 6, 14169 Berlin 

www.schroeders-agentur.de

Inhaltsverzeichnis 

Vorwort.................................................................................................................................. 2 

Ernährungsforschung am DIfE 2009–2010............................................................ 6 


Abteilung Molekulare Genetik (MOGE).................................................................... 10 

Leitung: Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Abteilung Pharmakologie (PHA).................................................................................. 16 

Leitung: Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Arbeitsgruppe Experimentelle Adipositas (EXO)............................................... 19 

Leitung: apl. Prof. Dr. Hadi Al-Hasani 

Arbeitsgruppe Physiologie des Energiestoffwechsels (EST).......................... 22 

Leitung: Prof. Dr. Susanne Klaus 

Abteilung Experimentelle Diabetologie (DIAB)..................................................... 25 

Leitung: Prof. Dr. Annette Schürmann 

Abteilung Klinische Ernährung (KLE)......................................................................... 30 

Leitung: Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Abteilung Molekulare Epidemiologie (MEP)........................................................... 36 

Leitung: Prof. Dr. Matthias B. Schulze 

Abteilung Epidemiologie (EPI)...................................................................................... 41 

Leitung: apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

Arbeitsgruppe Biomarker (BMK).............................................................................. 47 

Leitung: PD Dr. Tobias Pischon 

Abteilung Ernährungstoxikologie (ETOX)................................................................ 50 

Leitung: Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt 

Abteilung Gastrointestinale Mikrobiologie (GAMI)............................................. 56 

Leitung: Prof. Dr. Michael Blaut 

Nachwuchsgruppe Mikrobiota-Wirt-Interaktion (MWI)................................ 62 

Leitung: Dr. Gunnar Loh 

Abteilung Biochemie der Mikronährstoffe (BIM)................................................. 65 

Leitung: Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé 

Max-Rubner-Laboratorium (MRL)............................................................................... 71 

Leitung: Dr. Reinhart Kluge 

Ehrungen, Forschungspreise und Dissertationen................................................ 72 

Veranstaltungen ................................................................................................................ 74 

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit 2009–2010....................................................... 77 

Gäste und Begegnungen ............................................................................................... 82 

Mitarbeiter 2009–2010 .................................................................................................. 84 

Organigramm (deutsche Version) .............................................................................. 86 

Organe des DIfE ................................................................................................................. 87 

Organigramm (englische Version).............................................................................. 88 

Anfahrt .................................................................................................................................. 89 

Contents 

Preface 

7 

Nutritional Research at DIfE 2009–2010 

Department of Molecular Genetics 

Department of Pharmacology 

Section – Experimental Obesity 

Section – Physiology of 

Energy Metabolism 

Department of Experimental 

Diabetology 

Department of Clinical Nutrition 

Department of Molecular 

Epidemiology 

Department of Epidemiology 

Section – Biomarkers 

Department of Nutritional Toxicology 

Department of Gastrointestinal 

Microbiology 

Junior Research Group 

Microbiota–Host–Interaction 

Department Biochemistry of 

Micronutrients 

Max Rubner Laboratory 

Honors, Awards and Dissertations 

Lectures and Conferences 

Press and Public Relations 2009–2010 

Guests and Meetings 

Staff 2009–2010 

Organization Chart (German version) 

Boards of DIfE 

Organization Chart (English version) 

How to get to DIfE

8 

Nutritional Research at DIfE 2009–2010 


The mission of the German Institute of 

Human Nutrition Potsdam-Rehbrücke 

(DIfE) is to investigate the pathogenesis 

of nutrition-associated diseases in a 

collaborative effort of experimental, 

clinical and epidemiological research 

that is unique in Germany. Thereby, the 

institute contributes to the development 

of new strategies for prevention 

and treatment, and to nutritional recommendations 

that are based on scientific 

evidence. The scientists at DIfE 

focus on three main research areas: 

• the causes and consequences of the 

metabolic syndrome, a combination of 

obesity, hypertension (high blood 

pressure), insulin resistance, and dyslipoproteinemia, 

• the biological basis of food choice and 

nutritional behavior, and 

• the potential of diet in preventing 

cancer. 

The researchers thus concentrate on the 

two most important nutrition-related 

disease complexes. The metabolic syndrome 

has a genetic basis, but is triggered 

by the positive energy balance 

(high caloric intake and low levels of 

physical activity), prevalent in countries 

with a “Western lifestyle”. Complica - 

tions of the syndrome include certain 

forms of cancer, cardiovascular disease, 

and predominantly, type 2 diabetes. 

During the last decade, frequency and 

severity of the syndrome have considerably 

increased in all countries with 

a Western lifestyle. This trend can also 

be observed in the Potsdam EPIC 

(European Prospective Investigation 

into Cancer and Nutrition) Study carried 

out by DIfE’s Department of Epi - 

demiology. Type 2 diabetes currently 

ranks among the most frequent and 

expensive chronic diseases. In Germany 

alone the disease leads to expenses of 

more than 30 billion euros per year. In 

addition to causing personal distress, 

the long-term complications of diabetes 

reduce life expectancy by nearly 

eight years, despite treatment. In order 

to reverse or stop this trend, a basic 

knowledge of the mechanisms underlying 

syndrome development as well as 

effective strategies for prevention and 

treatment of obesity and diabetes are 

required. 

�1 The figures show fibroblasts with 

and without ARFRP1 expression. The fat 

droplets in the cells are highlighted in 

green, the Golgi apparatus in red, and 

the cell nucleus in blue. 

Ernährungsforschung am DIfE 2009–2010 


Gemäß seinem Gründungsauftrag trägt 

das Deutsche Institut für Ernährungs for - 

schung Potsdam-Rehbrücke (DIfE) dazu 

bei, die Ursachen ernährungs bedingter 

Erkrankungen aufzuklären, in dem es in 

einer für Deutschland einzig artigen Weise 

experimentelle Grund lagen forschung mit 

klinischer und epidemiologischer For - 

schung kombiniert. Das Institut erstellt 

auf diese Weise eine Datenbasis, die dazu 

beiträgt, neue Präventionsstrategien, 

The rapiemethoden sowie wissenschaftlich 

basierte Ernäh rungsempfehlungen 

zu entwickeln. Die Wissenschaftler am 

DIfE bearbeiten dabei vorrangig drei 

Schwerpunkte: 

• die Ursachen und Folgen des Meta - 

bolischen Syndroms, einer Kombination 

aus Adipositas (Fettsucht), Hypertonie 

(Bluthochdruck), Insulinresistenz und 

Fettstoffwechselstörung, 

• die biologischen Grundlagen von Nah - 

rungsauswahl und Ernährungsverhal - 

ten, und 

• das Potential der Ernährung in der 

Krebsprävention. 

Die Forscher konzentrieren sich damit auf 

die beiden zahlenmäßig wichtigsten 

ernährungsbedingten Krankheitskom - 

plexe. Das Metabolische Syndrom hat 

eine genetische Grundlage, wird aber erst 

durch die in Ländern mit „westlichem 

Lebensstil“ häufige positive Energiebilanz 

(hohe Kalorienaufnahme bei geringer 

körperlicher Aktivität) ausgelöst. Zu den 

Folgeerkrankungen des Syndroms zählen 

bestimmte Krebsformen, Herz-Kreislauf- 

Erkrankungen sowie vorrangig der Typ-2- 

Diabetes. Die Häufigkeit und der 

Schwere grad des Syndroms haben eben - 

so wie der Typ-2-Diabetes in allen Län dern 

mit einem westlichen Lebensstil stark 

zugenommen. Dieser Trend lässt sich 

auch in der von der Abteilung Epidemio - 

logie des DIfE durchgeführten Potsdamer 

EPIC (European Prospective Investigation 

into Cancer and Nutrition)-Studie beobachten. 

Der Typ-2-Diabetes ist nicht nur 

mit viel persönlichem Leid verbunden, 

sondern zählt derzeit zu den häufigsten 

und teuersten chronischen Erkrankun - 

gen. Allein in Deutschland verursacht die 

Krankheit Kosten von über 30 Milliarden 

Euro pro Jahr. Zudem verkürzen die 

Folgekomplikationen des Metabolischen 

Syndroms trotz therapeutischer Maßnah - 

men die Lebenserwartung um ungefähr 

acht Jahre. Um diesen Trend umzukehren 

oder wenigstens anzuhalten, sind grundlegende 

Erkenntnisse zu den Ent stehungs - 

mechanismen des Metaboli schen Syn - 

droms erforderlich, die es ermöglichen, 

wirksamere Strategien zur Prävention 

und Behandlung seiner Folge erkran kun - 

gen zu entwickeln. 

Wichtige Fortschritte in der Aufklärung 

der genetischen und molekularen Ur - 

sachen des Metabolischen Syndroms 

haben die eng miteinander kooperierenden 

Abteilungen Pharmakologie und 

Experimentelle Diabetologie mit Hilfe 

von Mausmodellen gemacht. So konnten 

die Wissenschaftler nicht nur ein neues 

Diabetes-Risikogen (Zfp69) identifizieren, 

sondern auch einen neuen molekularen 

Mechanismus aufdecken, der dicke 

Mäuse für Diabetes weniger anfällig 

macht. Da das Gen auch im Fettgewebe 

übergewichtiger Personen mit Diabetes 

stärker aktiv ist als bei Gesunden, könnte 

ein ähnlicher Mechanismus auch bei übergewichtigen 

Menschen mit Typ-2-Diabe - 

tes eine Rolle spielen. In zukünftigen Stu - 

dien soll daher die molekulare Funk tion 

von Zfp69 weiter charakterisiert werden. 

Zudem haben die Forscher ein Protein 

(ARFRP1) identifiziert, das die Fettspei che - 

rung fördert und auch im menschlichen 

Fettgewebe nachzuweisen ist. Das Pro tein 

sorgt dafür, dass die von Fettzellen aufge- 

�1 Die Abbildung zeigt Fibroblasten mit und ohne ARFRP1-Expression. Die Fetttropfen in den 

Zellen sind grün, die Golgi-Apparate sind rot und die Zellkerne sind blau markiert.

nommenen Lipide in Form großer Fett - 

tröpfchen gespeichert werden können 

(Abb. �1 ). Ebenso wirkt es dem Fettabbau 

entgegen. Die Ergebnisse tragen dazu bei, 

die molekulare Regulation der Fett spei - 

che rung besser zu verstehen und somit 

die mit der Fett speicherung assoziierten 

Patho mecha nismen aufzuklären, die bei 

Adipositas und Diabetes eine Rolle spielen. 

Auch klinische und epidemiologische 

Studien haben zu wichtigen Erkennt - 

nissen über die Zusammenhänge zwischen 

Ernährung, Übergewicht und Dia - 

betes geführt. So konnte die Abteilung 

Klinische Ernährung im Rahmen der europäischen 

Diet, Obesity and Genes-Studie 

zeigen, dass eine Kost mit erhöhtem 

Eiweißanteil und niedrigem glykämischem 

Index nach einer Reduktionsdiät 

dem so genannten Jo-Jo-Effekt entgegen 

wirkt. Wie eine weitere Studie der Abtei - 

lung mit übergewichtigen Pro banden 

aber auch zeigte, vermindert der Verzehr 

einer proteinreichen Kost zumindest 

kurzfristig die Insulinwirkung. Dieser eher 

negative Effekt, der die Entstehung eines 

Diabetes begünstigen könnte, wurde 

jedoch durch den gleichzeitigen Verzehr 

von 30 g unlöslichen Ballast stoffen aus 

Hafer aufgehoben. In den meisten Fällen 

verbesserte sich sogar die Insulinwirkung 

bei den Probanden. Dies deckt sich mit 

Daten der Potsdamer EPIC-Studie, die 

ebenfalls einen inversen Zusam menhang 

zwischen der Ballast stoff aufnahme aus 

Vollkornprodukten und dem Diabetes- 

Risiko belegt. Darüber hinaus zeigen die 

Daten dieser Beob achtungsstudie noch 

weitere Risiko beziehungen zwischen 

Lebensstil, Er nährung und Diabetes auf. 

Diese haben die Wissenschaftler der 

Abtei lungen Epidemiologie und Moleku - 

lare Epi demiologie genutzt, um den 

Deut schen Diabetes-Risiko-Test® zu entwickeln. 

Mit dem Test kann jeder Erwach - 

sene auf einfache Weise sein persönliches 

Risiko ermitteln, in den nächsten fünf 

Jahren an einem Typ-2-Diabetes zu er kranken. 

Ergänzend hierzu haben die Forscher 

eine Fragebogenversion für Hausärzte 

erstellt, die zusätzlich be stimmte Bio - 

marker (Blutparameter) in die Bewertung 

einbezieht und den Test so noch weiter 

präzisiert. Der Test ist als interaktiver 

Online-Test und auch als Frage bogen im 

Internet verfügbar (www.dife.de). Er wird 

bereits von Krankenkassen sowie Haus - 

ärzten verwendet. Eine flächen deckende 

Ver brei tung und Einbeziehung des 

kostengünstigen Tests in hausärzt liche 

Vor sorge untersuchungen könnte unter 

Umständen dazu beitragen, die Erkran - 

kungs- und Mortalitätsrate zu senken. 

Besonders (Hoch-)Risikopersonen könnten 

von gezielten Präventionsmaß nahmen 

profitieren, die – rechtzeitig eingeleitet – 

ein Ausbrechen der Krankheit verzögern 

oder gar verhindern können. 

Darüber hinaus nutzt das DIfE die 

Potsdamer EPIC-Daten, um Biomarker zu 

identifizieren, die das Risiko für Herz- 

Kreislauf-Erkrankungen präziser vorhersagen 

lassen (Abb. �2 ). In Zusam men - 

arbeit mit dem Universitätsklinikum 

Tübingen hat das DIfE bereits Fetuin-A, 

einen in der Leber produzierten und ins 

Blut abgegebenen Eiweißstoff, als Bio - 

marker identifiziert. Hohe Fetuin-A- 

Werte sind nicht nur mit einem erhöhten 

Diabetes-Risiko, sondern insbesondere 

auch mit einem erhöhten Risiko für 

Schlaganfall- und Herzinfarkt assoziiert. 

Eine Auswertung genetischer EPIC-Stu - 

dien-Daten spricht zudem dafür, dass der 

Fetuin-A-Spiegel direkt das Infarkt risiko 

beeinflusst. 

Obwohl in großen Teilen der Gesell schaft 

bekannt ist, wie eine gesunde Ernährung 

aussehen sollte, hat dieses Wissen in der 

täglichen Praxis das tatsächliche Ernäh - 

rungsverhalten kaum be einflusst: Be - 

vorzugt wird oft eine wenig sättigende, 

kalorienreiche Kost, die das Entstehen 

von Übergewicht begünstigt. Die For - 

schung des Instituts konzentriert sich 

deshalb auch auf die biologischen 

Mechanismen, die unsere Nah rungs - 

auswahl und unser Ernährungsverhalten 

beeinflussen. Die Abteilung Molekulare 

Genetik untersucht in diesem Zusam - 

menhang die molekularen Mechanismen 

der Geschmackserkennung. Unter anderem 

ist es der Abteilung gelungen, ge - 

netische Varianten von Rezeptoren zu finden 

und zu charakterisieren, die mit einer 

unterschiedlichen Geschmacks wahr neh - 

mung assoziiert sind. Damit ist eine 

Basis geschaffen, um die Auswir kun gen 

der Rezeptorvarianten auf das Ernäh - 

rungs verhalten zu untersuchen. Basie - 

rend auf den bisherigen Daten konnten 

die For scher zudem einen Geschmacks - 

modu lator für den Bittergeschmack identifizieren, 

der dazu beitragen könnte, 

un erwünschte bittere Fehlnoten in Le - 

bens mitteln oder Medikamenten zu maskieren 

und damit deren Akzeptanz zu 

erhöhen. 

Viele epidemiologische Daten belegen 

die Annahme, dass die Ernährung eine 

wesentliche Rolle in der Krebsentstehung 

spielt. Das DIfE hat zu dieser Erkenntnis 

durch seine Teilnahme an der europaweiten 

EPIC-Studie beigetragen. Ergebnisse 

9 

The Departments of Pharmacology 

and Experimental Diabetology have 

jointly made progress in elucidation of 

the genetic and molecular causes of the 

metabolic syndrome with the aid of 

mouse models. The scientists were 

thus able to identify a new diabetes risk 

gene (Zfp69) and a new molecular 

mechanism that renders fat mice less 

susceptible to diabetes. The human 

orthologue gene of Zfp69 is more 

active in fatty tissues of overweight 

diabetics than in healthy individuals, so 

a similar mechanism may play a role in 

overweight individuals with type 2 

diabetes. The molecular function of 

Zfp69 will be further characterized. 

Researchers have also identified a protein 

(ARFRP1) in human fatty tissue that 

promotes fat storage. The protein 

appears to be involved in the generation 

and/or stabilization of large fat droplets 

in adipocytes (Fig. �1 ), and counteracts 

lipolysis. The results contribute to a 

better understanding of the molecular 

regulation of fat storage which is crucial 

for the development of obesity and 

diabetes. 

Clinical and epidemiological studies 

have elucidated the role of nutrition in 

the development of overweight and diabetes. 

The Department of Clinical 

Nutrition demonstrated that a higher 

protein diet with a low glycemic index 

counteracts the so-called yo-yo effect 

following a reduction diet (European 

Diet, Obesity and Genes Study). 

However, another study of the department 

demonstrated that consumption 

of high-protein food reduces the effect 

of insulin in overweight test persons. 

This negative effect was abolished by 

the simultaneous consumption of 30 g 

insoluble dietary fiber; in most cases, 

the effect of insulin was even improved 

by the dietary fiber. The Potsdam EPIC 

Study also demonstrated an inverse 

relationship between consumption of 

dietary fiber from whole-grain products 

and the risk of diabetes. In addition, this 

observational study identified other 

risk factors for diabetes in lifestyle and 

diet. The Departments of Epidemiology 

and Molecular Epidemiology have used 

these to develop the German Diabetes 

Risk Score. In this test, an adult can 

determine his personal risk of developing 

type 2 diabetes in the next five years. 

The test is available as an interactive 

online test and as a questionnaire 

(www.dife.de), and is already used by 

health insurance funds and general 

practitioners. In addition, an advanced

10 

�2 Blood samples from participants of 

the Potsdam EPIC study which are used 

to analyze biomarkers are stored in liquid 

nitrogen (Carolin Borchert on the right). 

version of the test was generated 

which includes parameters of glucose 

homeostasis, making the test even 

more precise. Wide distribution and 

inclusion of cheap tests within preventive 

checkups could reduce disease and 

mortality rates. At-risk persons could 

profit from such timely measures, 

which could delay or even prevent the 

disease. 

In addition, DIfE uses the Potsdam 

EPIC data to identify biomarkers to 

more precisely predict cardiovascular 

disease risk (Fig. �2 ). In cooperation 

with the University Hospital Tübingen, 

DIfE already has identified fetuin-A, a 

protein produced in the liver and 

released into the blood, as a biomarker. 

High fetuin-A values are associated 

with an increased diabetes risk and with 

an increased risk of a stroke and heart 

attack. 

Many people know what a healthy diet 

should include, but this knowledge 

does not always guide dietary behavior. 

People frequently favor a less satiating, 

high-calorie diet which may cause 

overweight. The institute’s research 

therefore concentrates on biological 

mechanisms affecting our choice of 

foods. With this perspective, the 


examines the molecular mechanisms 

of taste recognition. The department 

has found and characterized genetic 

variants of receptors associated with 

a different taste perception, creating 

the basis for an investigation of the 

genetic basis of dietary behavior. The 

researchers also identified a compound 

that blocks bitter taste receptors. This 

agent could mask bitter tasting additives 

in foods or drugs and increase their 

acceptance. 

According to epidemiological data, diet 

plays an important role in cancer development. 

DIfE has contributed to findings 

of the EPIC Study, which show that 

a low consumption of fiber and a high 

consumption of red meat are associated 

with a higher incidence of colon cancer. 

Fruit and vegetable consumption lowers 

the risk for cancer of the lung and 

upper gastro-intestinal tract. The latest 

study showed a linear connection 

between the consumption of alcohol 

�2 Die Blutproben der Potsdamer EPIC-Studienteilnehmer, die u. a. für Biomarker-Analysen verwendet 

werden, werden in Tanks mit flüssigem Stickstoff aufbewahrt (r. i. B.: Carolin Borchert). 

dieser Studie zeigen unter anderem, dass 

eine ballaststoffarme Ernährung ebenso 

wie eine Ernährung mit viel rotem Fleisch 

und Fleischprodukten mit einem häufigeren 

Auftreten von Dickdarmkrebs assoziiert 

ist. Ebenso weisen die Studiendaten 

auf eine risikosenkende Wirkung des 

Obst- und Gemüseverzehrs hin, zumindest 

im Hinblick auf Krebserkrankungen 

des Gastrointestinaltraktes sowie der 

Lunge. Jüngste Studiendaten belegen 

zudem einen linearen Zusammenhang 

zwischen dem Alkoholkonsum und dem 

Risiko für Krebs des oberen Verdau ungs - 

traktes, der Leber, des Dickdarms und bei 

Frauen auch für Brustkrebs. Aber auch 

Übergewicht ist ein wesentlicher Risiko - 

faktor für verschiedene Krebsformen. So 

haben stark übergewichtige Frauen und 

Männer ein erhöhtes Darmkrebsrisiko. 

Übergewichtige Frauen erkranken zudem 

häufiger an Nieren- oder Brustkrebs. 

Da sich die kausalen Zusammenhänge 

zwischen Ernährung und Krebs ent - 

stehung mit Hilfe epidemiologischer 

Studien allein nicht erfassen lassen, nutzt 

das DIfE zelluläre Testsysteme und 

Tiermodelle, um die ernährungsassoziierten 

Ursachen der Krebsentstehung zu 

erforschen. Ähnlich wie das Metabolische 

Syndrom entsteht auch Krebs durch das 

Zusammenwirken einer genetischen 

Anlage mit äußeren Faktoren. Reaktive 

chemische Substanzen – Naturstoffe 

ebenso wie synthetisierte Verbindungen – 

können Veränderungen der DNS bewirken, 

die im ungünstigsten Falle die Kontrolle 

des Zellwachstums unterbinden. Eine 

wesentliche Rolle spielt hierbei die 

Umwandlung der Fremdstoffe durch den 

körpereigenen Stoffwechsel. Dieser kann 

die krebserzeugenden Stoffe sowohl 

inaktivieren als auch aktivieren. Um die 

Wirkung von Fremdstoffen auf die DNS 

in vivo quantifizieren zu können, hat die 

Abteilung Ernährungstoxikologie besondere 

zelluläre Testsysteme entwickelt. 

Wie Ergebnisse der Abteilung Gastro - 

intestinale Mikrobiologie zeigen, ist 

jedoch nicht nur Aktivierung durch körpereigene 

Enzyme entscheidend. Auch 

Darmbakterien beeinflussen die Um - 

wandlung von Fremdstoffen. Beispiels - 

weise spielen sie eine Rolle für die 

Bioaktivierung von Polyphenolen, potentiell 

vor bestimmten Krebserkrankungen 

schützenden Faktoren. 

Seit langem wird diskutiert, ob Mikro - 

nährstoffe im Hinblick auf Krebserkran - 

kungen präventiv wirksam sind. Die 

Abteilung Biochemie der Mikronährstoffe 

untersucht daher den Einfluss von Selen 

auf die Darmkrebsentwicklung mit Hilfe 

von Zellkulturexperimenten und Tier - 

modellen. Wissenschaftler der Abteilung 

konnten ein Selenoprotein (Glutathion - 

peroxidase 2) identifizieren, das verstärkt 

in humanen Darmtumoren exprimiert 

wird und das durch Bestandteile von 

Kruziferengewächsen wie Kohl induziert 

werden kann.

Ausgewählte Publikationen 

Selected Publications 

Brockhoff, A., Behrens, M., Niv, M.Y., 

Meyer hof, W.: Structural requirements of 

bitter taste receptor activation. Proc. Natl. 

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Fisher, E., Stefan, N., Saar, K., Drogan, D., 

Schulze, M.B., Fritsche, A., Joost, H.-G., 

Häring, H.-U., Hubner, N., Boeing, H., 

Weikert, C.: Association of AHSG gene 

polymorphisms with Fetuin-A plasma 

levels and cardiovascular diseases in the 

EPIC-Potsdam study. Circ. Cardiovasc. 

Genet. 2, 607–613 (2009). 

Fleissner, C., Huebel, N., Abd El-Bary, M.M., 

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intestinal microbiota does not protect 

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104, 919–929 (2010). 

Hommel, A., Hesse, D., Völker, W., Jaschke, 

A., Moser, M., Engel, T., Blüher, M., Zahn, C., 

Chadt, A., Ruschke, K., Vogel, H., Kluge, R., 

Robenek, H., Joost, H.-G., Schürmann, A.: 

The ARF-like GTPase ARFRP1 is essential for 

lipid droplet growth and is involved in the 

regulation of lipolysis. Mol. Cell. Biol. 30, 

1231–1242 (2010). 

Joost, H.-G., Fritsche, A., Häring, H.-U., 

Pfeiffer, A.F.H., Roden, M., Schulze, M.B.: 

Risikobestimmung wird präzisiert. Ein 

Diskussionsbeitrag. Dtsch. Arztebl. 107, 

C 511–C 513 (2010). 

Larsen, T.M., Dalskov, S.-M., van Baak, M., 

Jebb, S.A., Papadaki, A., Pfeiffer, A.F.H., 

Martinez, J.A., Handjieva-Darlenska, T., 

Kunešová, M., Pihlsgård, M., Stender, S., 

Holst, C., Saris, W.H.M. and Astrup, A. for 

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Project: Diets with high or low protein content 

and glycemic index for weight-loss 

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Scherneck, S., Nestler, M., Vogel, H., Blüher, 

M., Block, M.-D., Diaz, M.B., Herzig, S., 

Schulz, N., Teichert, M., Tischer, S., Al- 

Hasani, H., Kluge, R., Schürmann, A., Joost, 

H.-G.: Positional cloning of zinc finger 

domain transcription factor Zfp69, a candidate 

gene for obesity-associated diabetes 

contributed by mouse locus Nidd/ 

SJL. PLoS Genet. 5: e1000541 (2009). 

Schulze, M.B., Weikert, C., Pischon, T., 

Bergmann, M.M., Al-Hasani, H., Schlei cher, 

E., Fritsche, A., Häring, H.-U., Boeing, H., 

Joost, H.-G.: Use of multiple metabolic and 

genetic markers to improve the prediction 

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study. Diabetes Care 32, 2116–2119 

(2009). 

Schütze, M., Boeing, H., Pischon, T., Rehm, 

J., Kehoe, T., Gmel, G., Olsen, A., Tjønne land, 

A.M., Dahm, C.C., Overvad, K., Clavel- 

Chapelon, F., Boutron-Ruault, M.-C., 

Tricho poulou, A., Benetou, V., Zylis, D., 

Kaaks, R., Rohrmann, S., Palli, D., Berrino, F., 

Tumino, R., Vineis, P., Rodríguez, L., Agudo, 

A., Sánchez, M.-J., Dorronsoro, M., Chir - 

laque, M.-D., Barricarte, A., Peeters, P.H., van 

Gils, C.H., Khaw, K.-T., Wareham, N., Allen, 

N.E., Key, T.J., Boffetta, P., Slimani, N., 

Jenab, M., Romaguera, D., Wark, P.A., 

Riboli, E., Bergmann, M.M. : Alcohol attributable 

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eight European countries based on 

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BMJ 342:d1584 (2011). 

Slack, J.P., Brockhoff, A., Batram, C., 

Menzel, S., Sonnabend, C., Born, S., 

Galindo, M.M., Kohl, S., Thalmann, S., 

Ostopovici-Halip, L., Simons, C.T., Ungu - 

reanu, I., Duineveld, K., Bologa, C.G., Beh - 

rens, M., Furrer, S., Oprea, T.I., Meyerhof, W.: 

Modulation of bitter taste perception by 

a small molecule hTAS2R antagonist. 

Curr. Biol. 20, 1104–1109 (2010). 

Weickert, M.O., Roden, M., Isken, F., 

Hoffmann, D., Nowotny, P., Osterhoff, M., 

Blaut, M., Alpert, C., Gögebakan, Ö., 

Bumke-Vogt, C., Mueller, F., Machann, J., 

Barber, T.M., Petzke, K.J., Hierholzer, J., 

Hornemann, S., Kruse, M., Illner, A.-K., 

Kohl, A., Loeffelholz, C.V., Arafat, A.M., 

Möhlig, M., Pfeiffer, A.F.H.: Effects of supplemented 

isoenergetic diets differing in 

cereal fiber and protein content on insulin 

sensitivity in overweight humans. Am. J. 

Clin. Nutr. 94, 459–471 (2011). 

11 

and the risk of cancer of the upper intestinal 

tract, liver, colon, and, in women, 

of breast cancer. EPIC also shows that 

obesity is also a key risk factor for colon 

cancer as well as for breast and kidney 

cancer in women. 

Epidemiological studies cannot solely 

determine the link between diet and 

cancer, therefore cellular test systems 

and animal models are used at DIfE. 

As with the metabolic syndrome, 

cancer develops through a combination 

of genetic and extrinsic factors. 

Reactive chemical substances can 

cause changes in the DNA that may 

result in uncontrolled cell growth. The 

metabolism of these xenobiotics in the 

body plays a key role: cancerogenic 

substances can be activated or inactivated. 

The Department of Nutritional 

Toxicology has developed cellular test 

systems to quantify in vivo the effect 

of xenobiotics on DNA. Furthermore, 

the Department of Gastrointestinal 

Microbiology has shown that intestinal 

bacteria can metabolize xenobiotics, 

thereby activating or inactivating their 

mutagenic and cancerogenic potency. 

There has been a long discussion 

whether micronutrients can help to 

prevent cancer. The Department 

Biochemistry of Micronutrients has 

therefore studied the role of selenium 

in cancer development with the aid of 

cell cultures and animal models. The 

researchers have identified a selenoprotein 

(glutathione peroxidase 2) that 

is abundant in human colon tumors and 

is induced by compounds found in cruciferous 

vegetables such as cabbage.

12 


Head: Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Summary Despite the rapid progress 

made in the field of taste research, 

many basic questions remain unanswered. 

E. g., the elucidation of the activation 

pattern of bitter taste receptors 

has revealed that some receptors 

recognize a broad spectrum of bitter 

tastants, whereas others are activated 

by only few substances. However, the 

underlying mechanism is not well 

understood. The fact that many people 

in our society prefer high-caloric or saltrich 

food, despite the recommendations 

of nutritional experts, exemplifies 

the necessity for our increased research 

on the development of nutritional 

behaviors and the search for improved 

taste modifiers. 

During the last report period, the 

Department of Molecular Genetics has 

investigated in detail how bitter taste 

receptors complement one another to 

achieve detection of all bitter compounds 

present in nature and how they 

are activated on a molecular level. 

Moreover, we intensified our search for 

molecules able to modify salt and bitter 

taste. In order to understand the 

development of taste preferences better, 

we initiated projects that, on the one 

hand aim to elucidate the flow of information 

from the tongue to the brain, 

and on the other hand the interaction 

of tastants with taste receptors within 

the gastrointestinal tract. Finally, we 

extended our molecular analyses of 

taste receptors onto receptors activated 

by nutritional fat components. 

Structure and function of taste 

receptors 

Bitter taste aids humans to recognize 

numerous natural and synthetic toxins 

as well as harmful compounds that 

form during food processing and aging. 

Through initiating vomiting and formation 

of conditioned aversions, bitter 

taste effectively prevents us from 

consuming spoiled food and directs 

food choice. During recent years, the 

�1 Compound spectra of human bitter 

taste receptors. The 25 receptors appear as 

a phylogenetic tree together with their 

TAS2R-number. The number of their 

cognate compounds is signaled by the size 

of the blue circles. Violet circles denote the 

two receptors that recognize compounds 

with common chemical structures. 

Receptors with no assigned bitter 

chemicals are marked by small white 

circles. 

Abteilung Molekulare Genetik 

Leitung: Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Zusammenfassung Die Geschmacks for - 

schung hat besonders in den letzten 

Jahren wesentliche Fortschritte gemacht. 

Dennoch sind viele Fragen noch ungeklärt. 

So ist noch nicht verstanden, warum 

einige Bittergeschmacks-Rezeptoren ein 

außergewöhnlich breites Spektrum an 

Bitterstoffen erkennen, während andere 

wiederum nur von wenigen Stoffen aktiviert 

werden. Ebenso sind die molekularen 

Grundlagen für die Ausprägung von 

(ungesunden) Geschmacksvorlieben für 

kalorienhaltige und salzreiche Lebens - 

mittel noch unbekannt. 

Die Abteilung Molekulare Genetik 

untersucht daher, wie Bitterrezeptoren 

einander ergänzen, um die gesamte 

Palette der in der Natur vorkommenden 

Bitterstoffe zu erkennen, und wie sie auf 

molekularer Ebene durch Bitterstoffe 

aktiviert werden. Um die Ausprägung von 

Geschmacksvorlieben besser zu verstehen, 

hat die Abteilung verschiedene 

Projekte initiiert. Erstens erforscht sie die 

Informationsweiterleitung von der Zunge 

ins Gehirn. Zweitens untersucht sie die 

Wirkungsweise von Nährstoffen auf 

Geschmacksrezeptoren im Magen-Darm - 

trakt. Drittens hat die Abteilung ihre 

molekularen Analysen auf Rezeptoren 

ausgedehnt, die Fettbestand teile in der 

Nahrung detektieren können. Darüber 

hinaus haben die Forscher der Abteilung 

die Suche nach Molekülen verstärkt, die 

den Salz- und Bittergeschmack verstärken 

bzw. abmildern können. 

Struktur und Funktion von 

Geschmacksrezeptoren 

Claudia Batram, Maik Behrens, Stephan Born, 

Anne Brockhoff, Susann Kohl, Juliane Mattes, 

Natacha Roudnitzky, Nanette Schneider, 

Sophie Thalmann 

Mit Hilfe seiner Geschmackssensoren für 

Bitter erkennt der Mensch zahlreiche na - 

türliche, synthetische und bei der Nah - 

rungsmittelherstellung und -alterung an - 

fallende potentielle Giftstoffe. Schmeckt 

die Nahrung sehr bitter, führt dies zu 

Würgereflexen und zur Ausbildung einer 

nachhaltigen Geschmacksabneigung, die 

wirkungsvoll den Konsum schädlicher 

Nahrung verhindert und so die Nah - 

rungs auswahl beeinflusst. Die Frage, wie 

man mit nur 25 Bitterrezeptoren zahllose 

Bitterstoffe schmeckt, hat die Abteilung 

mit Unterstützung von Thomas Hof mann, 

Giovanni Appendino und Stephen 

Wooding (TU München, Universität des 

östlichen Piemonts, University of Texas) in 

den letzten Jahren in wichtigen Teilen aufgeklärt. 

Die Untersuchung von 21 der 25 

Rezeptoren lässt darauf schließen, dass die 

Rezeptoren Bitterstoffe aufgrund ihrer 

ausgedehnten Kombinatorik erkennen. 

Abbildung �1 zeigt, dass wir mit wenigen 

‚Rezeptor-Generalisten’ den größten Teil 

der Bitterstoffe wahrnehmen. Drei Rezep - 

toren genügen, um die Hälfte aller (getesteten) 

Bittersubstanzen zu erkennen, 

wobei jeder Rezeptor für etwa ein Drittel 

der Substanzen empfindlich ist und sich 

die Erkennungsspektren überlappen. Die 

andere Hälfte wird durch Rezeptoren mit 

einem abgestuft engeren aber noch über - 

lappenden Bitterstoffspektrum wahr genommen. 

Dazu kommen wenige ‚Re zep - 

tor-Spezialisten’, die auf einzelne oder nur 

�1 Stoffspektren der menschlichen Bitter - 

rezeptoren. Die 25 Rezeptoren sind in Form 

eines Verwandtschaftsbaums und mit ihrer 

TAS2R-Nummer dargestellt. Die Zahl ihrer 

Bitterstoffe wird durch die Größe der blauen 

Kreise dargestellt. Violette Kreise stellen die 

Bitterstoffe für die zwei Rezeptoren dar, die 

Klassen chemisch ähnlicher Moleküle erken - 

nen. Rezeptoren ohne bekannte Bitterstoffe 

sind durch kleine weiße Kreise markiert.

�2 Blick auf die Bindungstasche des Bitterrezeptors hTAS2R46 mit seinem angekoppelten 

Bitterstoff Strychnin aus Richtung der Transmembranregion V. Der Rezeptor ist ohne extra- und 

intrazelluläre Schleifen dargestellt, wobei die Transmembranregionen als Zylinder erscheinen 

und die Transmembranregion V zur besseren Übersichtlichkeit ausgeblendet wurde. Ausge - 

wählte, für die Rezeptor-Bitterstoff-Wechselwirkung kritische Aminosäurereste sind dargestellt 

und mit der Einbuchstabennomenklatur bezeichnet. Die Ankopplung des Strychnins erfolgt 

teilweise durch eine Wasserstoffbrücke zwischen dem Tyrosin in Position 241 und der Carbonyl - 

gruppe des Strychnins (gestrichelte gelbe Linie) sowie durch elektrostatische Kräfte (rote �+ /�– 

Verbindung) zwischen der Säuregruppe des Glutamats in Position 265 und einem mit einer 

positiven Partialladung ausgestattetem Stickstoffatom im Strychninringsystem. Die Kohlen - 

stoffatome des Strychnins sind grün, die der Aminosäureseitenketten grau gefärbt. Sauer stoff - 

atome sind rot, Wasserstoffatome weiß und Stickstoffatome blau dargestellt. 

sehr wenige Bitterstoffe ansprechen und 

zwei Rezeptoren, die Klassen chemisch 

ähnlicher Substanzen binden. Trotz der 

Überlappung besitzt jeder Rezeptor sein 

eigenes Spektrum zugehöriger Bitter - 

stoffe. Die Bitterstoff-Rezep tor-Kombina - 

torik könnte eine stärkere Bitterkeit von 

Stoffen mit vielen zugehörigen Rezep - 

toren bedingen und eine abgestufte 

Bitterkeit über einen sehr weiten Kon - 

zentrationsbereich ermöglichen. 

Wie die Bitterrezeptoren auf viele 

struk turell völlig andersartige Substan zen 

reagieren, haben wir mit unserer Part nerin 

Masha Niv von der Hebrew University of 

Jerusalem an einer ausgewählten Gruppe 

sequenzverwandter Rezeptoren untersucht. 

Hierzu führten wir aufwendige 

Mutationsanalysen und Molekülstruk - 

tur modellierungen durch. Es zeigte sich, 

dass diese Rezeptoren eine einzige, tief in 

der Zellmembran lokalisierte Bindungs - 

tasche ausbilden, in der offenbar alle aktivierenden 

Bitterstoffe binden. Dabei kontaktieren 

diese jeweils unterschiedliche 

Aminosäureseitenketten, welche die Bin - 

dungs tasche auskleiden (Abb. �2 ). Dieses 

Prinzip scheint allgemein gültig zu sein, da 

wir dies, gemeinsam mit Paolo Gasparini 

and Paolo Carloni (Universität Triest, TU 

Aachen), auch am Beispiel eines Bitter - 

rezeptors nachweisen konnten, der nur 

eine geringe Sequenzverwandtschaft mit 

den vorherigen aufweist. 

Da wir für viele Bitterstoffe keine zu - 

gehörigen Rezeptoren gefunden haben, 

vermuten wir, dass es weitere unbekann - 

te Mechanismen der Bitterge schmacks - 

wahr nehmung geben könnte. Da mehrere 

Bitterrezeptoren gleichzeitig in derselben 

oralen Geschmacksrezeptorzelle vor kom - 

men, untersuchten wir, ob sich Bitter - 

rezeptoren zu übergeordneten Struk tu ren 

mit neuer Funktion zusam men lagern. 

Unsere Ergebnisse zeigten zweifelsfrei, 

dass alle menschlichen Bit terrezeptoren 

Homo- und Hetero oligo mere ausbilden. 

Für den Fall, dass diese ausschließlich als 

Dimere vorlägen, müsste davon ausgegangen 

werden, dass die Zahl der Bitter - 

rezeptoren auf 325 ansteigt. Noch komplexere 

Über struk turen könnten diese 

Zahl erheblich steigern. Funktionelle 

Konsequenzen der Oligomerisierung für 

den Bitter geschmack konnten wir bislang 

nicht feststellen. Unsere Testverfahren 

sollen daher empfindlicher gestaltet werden, 

um diese Problematik zukünftig ge - 

zielt und erfolgreich weiter zu unter - 

suchen. 

13 

�2 View onto the binding pocket of the 

bitter receptor hTAS2R46 with docked 

strychnine from direction of trans mem - 

brane region V. The receptor is shown with - 

out extra- and intracellular loops. Trans - 

membrane regions appear as cylinders 

with that for transmembrane region V 

omitted for clarity. Selected amino acid side 

chains that are crucial for recep tor-bitter 

compound-interaction are displayed and 

identified using the one letter nomen - 

clature. Strychnine is docked partly through 

a hydrogen bridge between the tyrosine in 

position 241 and strychnine’s carbonyl 

group as well as electrostatic forces (red 

�+ /�– labeled line) between the acidic group 

of glutamate 265 and the positive partial 

charge of the nitrogen atom in strychnine’s 

ring system. Carbon atoms of strychnine 

are shown in green, those of the amino 

acid side chains in grey. Oxygen atoms are 

indicated in red, hydrogen atoms in white, 

and nitrogen atoms in blue. 

department, together with Thomas 

Hofmann, Giovanni Appendino, and 

Stephen Wooding (TU München, Uni - 

versity of Eastern Piedmont, University 

of Texas), has elucidated the basic principles 

of man’s ability of detecting the 

countless bitter toxins with only 25 bitter 

taste receptors. Analysis of 21 out of 

the 25 receptors showed that bitter 

compound-receptor recognition is 

based on extensive combinatorial 

interactions. Fig. �1 demonstrates that 

few ‘generalists’ detect most of the 

compounds with 3 receptors sufficient 

to detect more than 50 % of all (tested) 

bitter chemicals, each being sensitive to 

a third of them. The other half is sensed 

by receptors with a somewhat narrow 

but still overlapping set of bitter compounds. 

Moreover, few receptors 

appear to be ‘specialists’ for single or 

few chemicals. Finally, two receptors 

respond to members of classes of 

chemically related molecules. Despite 

their overlapping sets of cognate bitter 

chemicals, the receptors possess their 

‘personal’ bitter compound profile. 

The combinatorial pattern of bitter 

compound-receptor recognition could 

cause greater bitterness of chemicals 

with many receptors and allow their 

gradual detection over a large concentration 

range. 

We next uncovered the way bitter 

taste receptors respond to their cognate 

compounds in collaboration with 

Masha Niv (Hebrew University of 

Jerusalem) by investigating a group of 

sequence-related bitter taste receptors. 

A detailed mutational analysis 

and computational modeling of the

14 

�3 Nutritionist Susann-Cathérine Ruprecht 

participates in a sensory test. 

receptors’ molecular structures rev - 

ealed that the receptors accommodate 

all their bitter substances in a single 

binding pocket formed deep in the cell 

membrane through contacts with distinct 

sets of amino acids (Fig. �2 ) . This 

principle appears to be generally valid as 

inferred from similar data of a distantly 

related bitter receptor that we examined 

together with Paolo Gasparini and 

Paolo Carloni (University of Trieste, TU 

Aachen). 

Numerous bitter compounds without 

a cognate receptor may suggest 

additional detection mechanisms contributing 

to bitter perception. Based on 

the coexistence of several bitter receptors 

in the same oral sensor cells we 

examined if bitter receptors form 

assemblies with new functional properties. 

Indeed, we found unambiguously 

that the human receptors form 

homo- and heterodimers. If they 

existed solely as dimers, the number of 

bitter receptors would amount to 325. 

More complex assemblies could even 

increase this number. Since our previous 

studies failed to demonstrate consequences 

for bitter perception of this 

extensive complex formation, we will 

develop specific strategies to successfully 

uncover the importance of bitter 

receptor assemblies in the future. 

Search for and action of taste 

modulators 

Healthy foods don’t always taste good. 

Elevated intake of table salt, an essential 

preference factor, exceeding the 

recommendations of the World Health 

Organisation and German Nutrition 

Society increases the risk of high blood 

pressure and associated disorders. 

With their self-commitment to drastic 

table salt reductions in their savory 

products, food and flavor industry faces 

the necessity to compensate the associated 

loss in taste which cannot be 

achieved by the conventional technical 

processes. Novel tasteless substances 

that act as molecular switches (modulators) 

on the salt taste receptor to 

increase perceived saltiness would 

offer an innovative alternative for table 

salt reduction in foods without loss in 

taste. Bitter taste would be another area 

for taste modulators. For instance, high 

�3 Ernährungswissenschaftlerin Susann-Cathérine Ruprecht nimmt an einem Sensoriktest teil. 

Suche nach Geschmacksmodulatoren 

und Analyse ihrer Wirkung 

Claudia Batram, Maik Behrens, Stephan Born, 

Anne Brockhoff, Maria-Mercedes Galindo, 

Susann Kohl, Katja Riedel, Natacha Roudnitzky, 

Frauke Stähler, Sophie Thalmann 

Gesund zu sein und gut zu schmecken 

schließt sich für ein Nahrungsmittel mitunter 

aus. So übersteigt unser Konsum an 

Kochsalz, das ein wesentlicher Ge - 

schmacksträger ist, bei weitem die 

Empfehlungen der World Health Orga ni - 

sation (WHO) und der Deutschen Ge - 

sellschaft für Ernährung (DGE). Er trägt 

damit zur Bluthochdruckproblematik bei 

und erhöht bestimmte Erkrankungs - 

risiken. Die Selbstverpflichtung zur dras - 

tischen Salzreduktion ihrer Produkte 

zwingt die Nahrungsmittelhersteller, die 

mit einer Kochsalzreduktion verbundenen 

geschmacklichen Einbußen auszugleichen. 

Dies ist jedoch in dem erforderlichen 

Ausmaß mit den herkömmlichen tech - 

nischen Verfahren unmöglich. Als innovative 

Alternative könnten Substanzen, die 

als molekulare Schalter (Modulatoren) 

des Salzgeschmacksrezeptors wirken, die 

Salzigkeit von Lebensmitteln verstärken. 

Dadurch ließe sich der Kochsalz gehalt 

ohne geschmackliche Beeinträch ti gung 

senken. Ein anderes Anwendungsgebiet 

für Geschmacksmodulatoren wäre 

die Blockierung des Bittergeschmacks. 

Künst liche Süßstoffe weisen häufig bittere 

Fehlnoten auf, was ihre Eignung zur 

Kalorienreduktion beschränkt. 

Wir haben rezeptorbasierte Test ver - 

fahren aufgebaut, um mit unseren 

Partnern Thomas Hofmann, Jakob Ley 

und Asahi Matsuyama (TU München, 

Symrise, Kikkoman) nach derartigen Salz - 

geschmacks verstärkern zu fahnden. Wir 

isolieren Kandidatenmoleküle aus Gä - 

rungs- und anderen Reaktionen und 

prüfen die Wirkung gebildeter Stoffe 

durch sensorische Testverfahren an Pro - 

banden (Abb. �3 ) aber auch funktionell am 

Salz geschmacks rezeptor, der in unreife 

Froscheier (Oozyten) eingebaut wird. 

Dass diese Strategie aufgeht, haben wir in 

Modellversuchen nachgewiesen. Bislang 

haben wir aus den Reaktionsprodukten 

eine ansehnliche Zahl chemisch ganz 

unterschiedlich aufgebauter Kandidaten - 

moleküle isoliert, deren Eignung für den 

Einsatz in Lebensmitteln zurzeit überprüft 

wird. 

Einen Bitterblocker haben wir zusammen 

mit Partnern von Givaudan Flavors 

Corp., Cincinnati, durch systematische 

Durchmusterung einer Substanzbiblio - 

thek mit Hilfe eines patentrechtlich 

geschützten Rezeptortestverfahrens isoliert 

und seine Wirkung charakterisiert. 

Der Blocker 4-(2,2,3-Trimethylcyclo pen - 

tyl)-Butansäure hemmt die Aktivierung 

des empfindlichsten Bitterrezeptors für 

Sulfonylamide durch die häufigsten 

Süßstoffe Saccharin und Acesulfam K 

(Weltjahresproduktion ~35.000 Tonnen) in 

vitro und verringert ihre empfundene 

Bitterkeit in vivo (Abb. �4 ). Der Hemmstoff 

erreichte die GRAS (generally regarded as 

safe)-Zulassung und kann somit vermarktet 

werden. Er verdrängt die aktivierenden

Bitterstoffe von der Rezeptorbindungs - 

stelle und entfaltet so seine Wirkung. 

Interessanterweise zeigte sich, dass der 

Hemmstoff, ähnlich wie Bitterstoffe 

selbst, auf mehrere Rezeptoren einwirkt. 

Es erscheint damit ungewiss, ob spezifische 

Bitterblocker, die nur einen Rezeptor 

hemmen, identifiziert werden können. 

Neben diesem Stoff konnten wir inzwischen 

auch noch weitere gruppenspezifische 

Hemmstoffe isolieren. Mit ihrer Hilfe 

wollen wir untersuchen, welchen Anteil 

ein bestimmter Bitterrezeptor an der 

Wahrnehmung eines bestimmten Ge - 

schmacks hat oder ob er noch andere physiologische 

Wirkungen besitzt. Gerade in 

Hinblick auf die zunehmend ins Blickfeld 

geratende Bedeutung von Bit ter stoffen 

für die Stoffwechselkontrolle kann sich 

dieser Aspekt als richtungsweisend her - 

aus stellen. 

Neu begonnene Vorhaben 

Maik Behrens, Martha Bromke, Sabine Frenzel, 

Maria-Mercedes Galindo, Sandra Hübner, 

Kristina Loßow, Masataka Narukawa, Simone 

Prandi, Jonas Töle, Anja Voigt, Nadine Voigt 

Die Mechanismen der Geschmacks wahr - 

nehmung für zwei der drei Makronähr - 

stoffe, Eiweiß und Kohlenhydrate, sind 

vergleichsweise gut untersucht. Vom 

Fett geschmack nahm man an, dass er weitestgehend 

auf die Wahrnehmung der 

Nahrungsmittelkonsistenz zurückzuführen 

ist. Versuche an Nagern haben jedoch 

jüngst ergeben, dass gustatorische Me - 

chanismen durchaus beteiligt sind und 

führten zur voreiligen Vergabe des Prä - 

dikats einer sechsten Grund geschmacks - 

art. Die Abteilung untersucht daher den 

Geschmack von Nahrungs fetten am 

Men schen im Rahmen eines von der 

Deut schen Forschungs gemein schaft (DFG) 

und des Forschungskreis der Ernährungs - 

industrie (FEI) geförderten Gruppen pro - 

jektes. Übereinstimmend mit Befunden an 

Ratten und Mäusen zeigte sich bislang, 

dass Menschen Nah rungs fette wahrschein 

lich über freie Fett säuren wahrnehmen. 

Die Verzahnung des Geschmackssinns 

mit dem Stoffwechsel stellt ein neu - 

artiges, rasant expandierendes For - 

schungs gebiet dar, das aufklären will, 

wie der Stoffwechsel durch die Ko - 

ordination der Funktionen des Verdau - 

ungssystems, des endokrinen Systems 

und der Chemo sensorik gesteuert wird. 

Im Rahmen eines vom Bundesministe - 

rium für Bildung und Forschung (BMBF) 

geförderten Projektes hat die Abteilung 

die zelluläre Verteilung der Signal mole küle 

des Bitter- und Aminosäuregeschmacks 

im Verdauungstrakt lokalisiert. Derzeit 

untersucht sie zusammen mit Andreas 

Pfeiffer (Abteilung Klinische Ernährung) 

sowie mit auswärtigen Partnern der TU 

München und der Firma Symrise, welche 

Bedeutung die intestinale Geschmacks - 

�4 Hemmung des Bittergeschmacks von Saccharin durch rezeptorspezifische Blockierung. 

Chemische Strukturen vom Saccharin (A) und vom Hemmstoff (B). Der Hemmstoff unterdrückt 

die saccharinvermittelten Calciumsignale im zellbasierten Rezeptortestverfahren (C). Maßstab: 

vertikal 2.000 Lichteinheiten; horizontal 1 min. Der Anteil von Testpersonen, die die süßere oder 

bitterere von zwei Proben auswählen mussten, die Saccharin (Sac) mit und ohne Hemmstoff 

enthielten (D). Es ist klar zu sehen, dass nur der Bittergeschmack (linker Graph), aber nicht der 

Süßgeschmack (rechter Graph) des Saccharins verringert wird. 

15 

intensity artificial sweeteners usually 

possess bitter off-tastes restricting 

their suitability for calorie reduction. 

We have established receptor-based 

test assays to search, in collaboration 

with Thomas Hofmann, Jacob Ley, and 

Asahi Matsuyama (TU München, 

Symrise, Kikkoman), for salt taste 

enhancers. We isolate candidate molecules 

from fermentation and other 

reactions and assess their action by sensory 

tests in subjects (Fig. �3 ) and receptor 

assays. To date we have discovered 

a number of chemically different substances 

which we currently examine for 

their suitability to be used in foods. 

In collaboration with Jay Slack 

(Givaudan Flavors Corp., Cincennati) we 

described the first receptor-specific bitter 

taste blocker, 4-(2,2,3-trimethylcyclopentyl)-butanoic 

acid. It was found 

by systematic screening of a compound 

library using a proprietary receptorbased 

assay technology. The compound 

prevents activation of the major 

bitter receptor for the off-tastes of the 

most abundant high intensity sweeteners, 

saccharin and acesulfame K 

(~35,000 t world production) in vitro and 

reduces the perceived bitterness of 

these sulfonyl amides (Fig. �4 ). The 

blocker is GRAS (generally regarded as 

safe) approved and can be marketed. It 

exerts its action by competing with the 

sulfonyl amide sweeteners for occupying 

the receptors binding site. Like bitter 

substances it targets several receptors, 

making it less promising to find 

bitter blocker specific for only one 

receptor. However, the compound is 

valuable to be used with other bitter 

blockers that we found in the meantime 

for pinpointing the contribution of an 

individual receptor to a physiological 

response. This is relevant and topical in 

light of the emerging role of bitter taste 

receptors in metabolic regulation. 

�4 Inhibition of saccharin’s bitter offtaste 

through receptor-specific blockade. 

Chemical structures of saccharin (A) and 

the identified inhibitor (B). The inhibitor 

attenuates saccharin-induced calcium 

responses in cell-based receptor assays (C). 

Scale, vertical 2,000 light units; horizontal, 

1 min. Percentage of test persons who had 

to pick the sweeter or bitterer sample from 

two samples of saccharin (Sac) alone or in 

combination with the blocking agent (D). 

Clearly, the inhibitor affects only 

saccharin’s bitter taste (left panel) but 

not its sweetness (right panel).

16 

�5 Nerve fibers contacting bitter-sensing 

cells in a lingual taste bud. The image 

shows a fluorescence micrograph of a taste 

bud from the posterior tongue of a geneti - 

cally engineered mouse. Bitter-sensing cells 

appear in green, innervating fibers in 

white. Arrows point to regions with closely 

opposed nerves and cells. Numerous other 

taste bud cell types are not visible in this 

image. Scale, 20 µm. 

Newly initiated projects 

Whereas it is well established that 

recognition of two of the three 

macronutrients is mediated by gustatory 

mechanisms, it was thought that 

fatty taste depends primarily on sensing 

the texture of fat food. Recent 

results in rodents, however, involve 

gustatory mechanisms in fat detection 

generating the premature impression 

of having a sixth taste quality. The 

department examines the taste of 

fatty food under the framework of a 

cluster project of the German Research 

Foundation and the Research Associa - 

tion of the German Food Industry. In 

accordance with results in rodents, our 

data so far suggest that humans sense 

nutritive fats through gustatory detection 

of free fatty acids. 

The alliance of the sense of taste and 

the metabolism is a novel fast-developing 

research area aimed at elucidating 

how metabolic control is exerted by 

integrating the functions of the chemo - 

sensory, endocrine, and gastro intestinal 

systems. In the context of a project 

sponsored by the Federal Ministry of 

Education and Research, the department 

investigates with Andreas Pfeiffer 

(Department of Clinical Nutrition) and 

external partners the importance of 

intestinal taste receptors for metabolism 

in genetically engineered mice and 

human intervention studies. 

We will approach the problem of 

taste preference formation by investigating 

the molecular and cellular basis 

of reflex-like spitting out of unpalatable 

and swallowing of palatable food. We 

also aim at visualizing those neurons 

that control energy balance and are subject 

to gustatory control. So far, we have 

developed experimental tools to display 

taste-excited neurons and, in collaboration 

with Ulrich Boehm (Center for 

Molecular Neurobiology Hamburg), 

various strains of genetically manipulated 

mice. We will use these tools for 

studying with great precision transmission 

and central processing of gustatory 

information (Fig. �5 ). 

�5 Kontakte von Nervenfasern mit bitter-empfindlichen lingualen Rezeptorzellen. Das Bild 

zeigt die fluoreszenzmikroskopische Darstellung einer Geschmacksknospe vom hinteren Zun - 

genbereich einer genetisch manipulierten Maus. In grün sind bitter-empfindliche Rezeptor - 

zellen dargestellt, in weiß die einwandernden Nervenfasern. Gut zu sehen (Pfeile) sind Stellen 

mit engem Kontakt zwischen den Rezeptorzellen und den Nerven. Alle anderen Zellen, die am 

Aufbau einer Geschmacksknospe beteiligt sind, sind in dieser Darstellung nicht zu sehen. 

Maßstab: 20 µm. 

rezeptor-Aktivierung für die Stoffwech sel - 

kontrolle hat. Hierzu verwenden wir 

trans gene Mausmodelle und führen 

humane Interventionsstudien durch. 

Um die Ausbildung von Nahrungs prä fe - 

renzen zu verstehen, wollen wir zunächst 

die molekulare und zelluläre Basis des 

reflexartigen Ausspuckens unbekömmlicher 

und des Verschluckens bekömmlicher 

Nahrung aufklären. Ein weiteres Ziel ist, 

Nervenzellen zu identifizieren, welche die 

Energiebilanz kontrollieren und deren 

eigene Aktivität durch Geschmacks infor - 

ma tionen gesteuert wird. Basierend auf 

unseren Geschmacksrezeptorstudien hat 

die Abteilung die für diese neurobiologischen 

Untersuchun gen erforderlichen 

experimentellen Werk zeuge er zeugt. 

Wir haben in Zusam menarbeit mit 

Ulrich Boehm (Zentrum für Molekulare 

Neurobiologie Hamburg) Nachweisver - 

fahren für aktivierte Ner ven zellen ent - 

wickelt sowie sechs verschiedene Maus - 

linien erzeugt, in denen wir gezielt die 

Genorte verschiedener Geschmacks - 

rezep to ren verändert haben. Diese 

Hilfsmittel werden es uns erlauben, mit 

bisher unerreichter Präzision die Wei - 

terleitung und zentrale Verarbeitung 

gustatorischer Informationen im Gehirn 

zu erforschen (Abb. �5 ). 

Technische Mitarbeiter/innen 

Elke Chudoba 

Stefanie Demgensky 

Peggy Großmann 

Robert Kuhnert 

Horst Maischack 

Ulrike Redel 

Ellen Schöley-Pohl 

Renate Schröder 

Jessica Schulz 

Stefanie Schultz



Originalarbeiten/Original Papers 

Behrens, M., Brockhoff, A., Batram, C., 

Kuhn, C., Appendino, G., Meyerhof, W.: 

The human bitter taste receptor 

hTAS2R50 is activated by the two natural 

bitter terpenoids Andrographolide and 

Amarogentin. J. Agric. Food Chem. 57, 

9860–9866 (2009). 

Behrens, M., Buck, F., Meyerhof, W.: 

Substrate specifity of rat DESC4, a type II 

transmembrane serine protease. Protein 

Pept. Lett. 16, 1–6 (2009). 

Biarnés, X., Marchiori, A., Giorgetti, A., 

Lanzara, C., Gasparini, P., Carloni, P., Born, 

S., Brockhoff, A., Behrens, M., Meyerhof, W.: 

Insights into the binding of phenyltiocarbamide 

(PTC) agonist to its target human 

TAS2R38 bitter receptor. PLoS One 5(8): 

e12394 (Open Access) (2010). 

Brockhoff, A., Behrens, M., Niv, M.Y., 

Meyerhof, W.: Structural requirements of 

bitter taste receptor activation. Proc. Natl. 

Acad. Sci. 107, 11110–11115 (2010). 

Intelmann, D., Batram, C., Kuhn, C., 

Haseleu, G., Meyerhof, W., Hofmann, T.: 

Three TAS2R bitter taste receptors mediate 

the psychophysical responses to bitter 

compounds of hops (Humulus lupulus L.) 

and beer. Chemosens. Percept. 2, 118–132 


Kuhn, C., Bufe, B., Batram, C., Meyerhof, W.: 

Oligomerization of TAS2R bitter taste 

receptors. Chem. Senses 35, 395–406 

(2010). 

Mayoral, J.G., Nouzova, M., Brockhoff, A., 

Goodwin, M., Hernandez-Martinez, S., 

Richter, D., Meyerhof, W., Noriega, F.G.: 

Allatostatin-C receptors in mosquitoes. 

Peptides 31, 442–450 (2010). 

Meyerhof, W., Batram, C., Kuhn, C., Brock - 

hoff, A., Chudoba, E., Bufe, B., Appendino, 

G., Behrens, M.: The molecular receptive 

ranges of human TAS2R bitter taste 

receptors. Chem. Senses 35, 157–170 

(2010). 

Slack, J.P., Brockhoff, A., Batram, C., 

Menzel, S., Sonnabend, C., Born, S., Ga lindo, 

M.M., Kohl, S., Thalmann, S., Ostopovici- 

Halip, L., Simons, C.T., Ungu reanu, I., 

Duineveld, K., Bologa, C.G., Behrens, M., 

Furrer, S., Oprea, T.I., Meyerhof, W.: 

Modulation of bitter taste perception by 

a small molecule hTAS2R antagonist. 

Curr. Biol. 20, 1104–1109 (2010). 

Wooding, S., Gunn, H., Ramos, P., Thal - 

mann, S., Xing, C., Meyerhof, W.: Genetics 

and bitter taste responses to goitrin, a 

plant toxin found in vegetables. Chem. 

Senses. 35, 685–692 (2010). 

Übersichtsarbeiten/Reviews 

Behrens, M., Meyerhof, W.: Mammalian 

bitter taste perception. In: Meyerhof, W., 

Korsching, S. (eds.) Chemosensory Sys tems 

in Mammals, Fishes, and Insects (Results 

and Problems in Cell Differentiation; 47), 

Springer, 203–220 (2009). 

Behrens, M., Meyerhof, W.: Oral and extraoral 

bitter taste receptors. In: Meyerhof, W., 

Beisiegel, U., Joost, H.-G. (eds.) Sensory and 

Metabolic Control of Energy Balance 

(Results and Problems in Cell Differen - 

tiation; 52), Springer, 87–99 (2010). 

Behrens, M., Staehler, F., Shi, P., Bufe, B., 

Meyerhof, W.: Taste: Topics in Chemical 

Biology. In: Begley, T. P. Wiley Encyclopedia 

of Chemical Biology. John Wiley & Sons, 

Hoboken, N.J. (2009). 

Meyerhof, W.: Auf den Geschmack 

gekommen? Effekte der sensorischen 

Wahrnehmung auf die Variabilität des 

Essverhaltens. Aktuel. Ernaehr. Med. 34, 

Suppl. 1, S6–S9 (2009). 

Stähler, F., Meyerhof, W.: Geschmacks - 

präferenzen/Geschmacksversionen – wie 

Rezeptorzellen Nahrungspräferenzen prägen. 

Schweizer Zeitschrift für Er näh rungs - 

medizin 2/10, 6–9 (2010). 

Drittmittelprojekte 

External Funding 

17 

Struktur und Funktion der humanen 

TAS2R Bittergeschmacksrezeptoren 

Finanzierung: DFG 

Laufzeit: 01.03.2008 – 31.03.2011 

Molekulare Mechanismen der Fett - 

geschmackswahrnehmung 


Laufzeit: 01.05.2009 – 30.04.2012 

Beiträge der T1R2 & T1R3 Unterein - 

heiten des Süßgeschmackrezeptors zur 

Detektion von Saccharin und Brazzein 


Laufzeit: 01.03.2010 – 28.02.2013 

Bioassay-unterstützte Identifizierung 

von Salzgeschmackverstärkern zur Ent - 

wicklung kochsalzarmer Lebensmittel 

Finanzierung: BMBF 

Laufzeit: 01.07.2006 – 30.06.2009 

Bioassay-geleitete Optimierung von 

Salzgeschmacksverstärkern zur Ent wick - 

lung kochsalzreduzierter Lebens mittel 



Innovation für den Ernährungssektor: 

Verbundprojekt SEGATROM: Senso - 

rische und gastrointestinale Einflüsse 

von Geschmacksrezeptorvarianten auf 

den Metabolismus und die Ernährung 

des Menschen 


Laufzeit: 01.09.2010 – 31.08.2013 

Internationales Leibniz-Graduier ten kol - 

leg: Sensorische, endokrine und metabolische 

Kontrolle der Nahrungs aus - 

wahl 

Finanzierung: WGL Pakt für Innovation 

und Forschung 


Deorphanization of bitter taste receptors 

that modulate the bitter response 

in humans 

Finanzierung: Givaudan Flavors Corpo - 

ration, USA 

Laufzeit: 01.09.2003 – 31.08.2010 

Molecular interaction sites within the 

sweet taste receptor for sweeteners and 

sweet taste modulators 

Finanzierung: Givaudan Suisse SA, 

Schweiz 


Mechanisms of sweet receptor activation 

by new Symrise-compounds 

Finanzierung: Symrise AG 

Laufzeit: 01.08.2007 – 31.12.2011

18 


Head: Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Summary Obesity (morbid overweight) 

is the most important symptom of the 

metabolic syndrome, which also comprises 

insulin resistance, dyslipoproteinemia 

(abnormal concentrations of 

plasma lipoproteins), and hypertension 

(high blood pressure). In the absence of 

obesity, other symptoms of the metabolic 

syndrome and its secondary complications 

such as type 2 diabetes are 

rare. Obesity is caused by the interaction 

of life-style factors with a genetic predisposition. 

The aim of the department 

is to elucidate the pathogenesis of obesity 

and its complications, with particular 

emphasis on the role of nutrition, 

on genetic factors, and their interaction. 

Identification of susceptibility genes 

for obesity, insulin resistance, and type 

2 diabetes in a mouse model 

The polygenic predisposition (numerous 

variant genes) of obesity and diabetes 

is characterized by a complex inter - 

action of different gene variants with 

each other and with exogenic factors 

(such as a fat-enriched diet). So far, only 

a small fraction of the genetic basis of 

obesity has been identified in human 

studies (genome-wide association stu - 

dies or linkage studies). Therefore, the 

group employs a polygenic mouse 

model of the metabolic syndrome, the 

New-Zealand obese (NZO) mouse, in 

order to identify novel adipogenic and 

diabetogenic gene variants. Thereby, 

we intend to identify basic pathogenetic 

mechanisms that are also relevant 

in the human disease. 

NZO mice develop the metabolic 

syndrome (obesity, insulin resistance, 

dyslipoproteinemia, and hypertension) 

and type 2 diabetes with beta-cell failure. 

Swiss Jim Lambert (SJL) mice are 

lean, normoglycemic and resistant to 

high-fat diet induced weight gain, and 

C57BL/6J (B6) mice are lean and normoglycemic. 

We mapped loci modifying 

body weight and plasma glucose levels 

in backcross or F2 intercross experiments 

of the NZO with the lean strains. 

We identified more than 15 QTL distributed 

over the whole mouse genome 

(Fig. �1 ). The diabetes QTL Nidd/SJL on 

chromosome 4 is associated with 

* Scientists changed in 2009 to the newly 

founded Department of Experimental 

Diabetology 

�1 Diana Schulze preparing samples for a 

DNA analysis. 

Abteilung Pharmakologie 

Leitung: Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Zusammenfassung Adipositas (krankhaftes 

Übergewicht) ist die wichtigste 

Komponente des Metabolischen Syn - 

droms, das zudem durch Insulinresistenz, 

Fettstoffwechselstörung und Bluthoch - 

druck gekennzeichnet ist. Ohne Adi po sitas 

treten die anderen Symptome des Meta - 

bolischen Syndroms sowie seine Folgekomplikationen, 

zu denen auch der 

Typ-2-Diabetes zählt, nur selten auf. Ihre 

Ur sachen sind erbliche Veranlagung und 

Lebensstil, die miteinander in Wechsel - 

wirkung stehen. Ziel der Abteilung ist es, 

die Pathogenese (Krankheitsentstehung) 

der Adipositas und ihrer Komplikationen 

aufzuklären und den Einfluss der Ernäh - 

rung auf die Entstehung des Metaboli - 

schen Syndroms unter Berücksichtigung 

genetischer Faktoren zu untersuchen. 

Identifikation von Suszeptibilitätsgenen 

für Adipositas, Insulinresistenz und Typ-2- 

Diabetes in einem Mausmodell 

Reinhart Kluge, Stephan Scherneck*, 

Heike Vogel* 

Adipositas und Diabetes basieren auf 

einer polygenen Veranlagung, das heißt, 

mehrere Genvarianten spielen für die 

Krankheitsentstehung eine Rolle. Diese 

Veranlagung ist durch das komplexe 

Interagieren der einzelnen Genvarianten 

miteinander und durch die Wechsel wir - 

kung der Genvarianten mit äußeren 

Faktoren charakterisiert. Zu diesen Fakto - 

ren zählt insbesondere eine fettreiche 

Ernährung. 

Bisher haben Wissenschaftler mittels 

Untersuchungen am Menschen, z. B. 

durch genomweite Assoziationsstudien 

und genomweite Kopplungsanalysen, 

nur wenige Genvarianten identifizieren 

können, die zur Pathogenese der Adi - 

positas und des Diabetes beitragen. Die 

Gruppe nutzt daher ein gut definiertes, 

polygenes Mausmodell für das Meta - 

bolische Syndrom, die New-Zealand obese 

(NZO)-Maus, um Adipositas- und Dia - 

betes gene zu identifizieren und die 

Ergeb nisse dann auf den Menschen zu 

übertragen. 

Die NZO-Maus entwickelt relativ 

schnell ein Metabolisches Syndrom. In 

der Folge erkranken die Tiere an Typ-2- 

Diabetes, was mit einem Versagen der 

Beta-Zellen der Bauch speichel drüse einhergeht. 

Dagegen sind Swiss-Jim-Lambert 

(SJL)-Mäuse schlank, normoglykämisch 

*Mitarbeiter wechselten 2009 in die neu 

gegründete Abteilung Experimentelle 

Diabetologie 

und nehmen selbst unter einer Hoch-Fett- 

Diät nicht an Kör per gewicht zu, ebenso 

sind C57BL/6J (B6)-Mäuse schlank, normoglykämisch 

und diabetesresistent. 

Aufgrund der gegensätzlichen Eigen - 

schaften des NZO-Stamms und der beiden 

anderen Maus stämme, konnten wir mit 

Hilfe von Kreuzungsexperimenten, ge - 

koppelt mit ge netischen Unter suchun - 

gen (Abb. �1 ) und Phäno typi sie rungen der 

Folgege ne ra tionen, mehr als 15 chromosomale 

Abschnitte, so genannte quantitative 

trait loci (QTL) identifizieren, die das 

Kör pergewicht und die Blutglucose- 

Spiegel der NZO-Maus beeinflussen. Da - 

bei waren die identifizierten QTL über das 

ganze Maus-Genom verteilt. Der QTL 

Nidd/SJL ist z. B. auf Chromosom 4 lokalisiert. 

Er hat ein diabetogenes Potential 

und ist mit einer Hyperglykämie assoziiert, 

sofern die Mäuse das Allel des schlanken 

SJL-Stamms tragen. Um diesen QTL ge - 

nauer zu kartographisieren, züchteten 

wir kongene Stämme (Inzucht-Stämme), 

indem wir durch Rückkreuzungen Gen- 

Seg mente des SJL-Chromosoms 4 auf 

Mäuse mit dem genetischen Hintergrund 

eines B6-Stamms übertrugen (Intro - 

gression). Zudem führten wir parallel 

�1 Diana Schulze bereitet Proben für eine 

DNS-Analyse vor.

�2 Ein im Intron 3 des Zfp69-Gens integriertes Retrotransposon führt zu einem Verlust des 

Zfp69-Proteins in NZO- bzw. B6-Mäusen (A). In Mäusen mit einem B6.V-Lep ob -Hintergrund führt 

die Mutation im Zfp69-Gen zu einem Anstieg des Blutzuckers (Glucose), der Triglyzeridwerte im 

Plasma (C) und in der Leber (D) sowie zu einer Verminderung des Fettdepots der Gonaden (E). 

Reporter kreuzungen mit dem NZO- 

Stamm und dem Stamm der zur Fett sucht 

neigenden, monogenetischen B6.V-Lep ob - 

Maus durch, in der Annahme, dass das SJL- 

Allel bei adipösen Tieren die Konzen tra tion 

des Blutzuckers erhöht. Mit Hilfe dieser 

Untersuchungen konnten wir einen kritischen 

Bereich von 2.1 Mbp auf dem distalen 

Bereich von Chromosom 4 eingrenzen, 

der für den diabetischen Phänotyp 

verantwortlich ist und in dem zehn Gene 

lokalisiert sind. Eine genaue Analyse der 

Gene wies auf eine bedeutsame Varianz 

des Gens Zfp69 hin, das den Zink-Finger- 

Domänen-Transkriptionsfaktor Zfp69 ko - 

diert. 

Wir konnten zeigen, dass sowohl in 

NZO- als auch in B6-Mäusen die Gen - 

sequenz des Transkriptionsfaktors im 

Intron 3 durch ein Retrotransposon 

(IAPLTR1) unterbrochen ist. Diese Unter - 

brechung führt zu einer verstümmelten 

mRNA, welcher Sequenzen für be - 

stimmte regulatorische Domänen des 

Zfp69 fehlen. Im Gegensatz dazu wird das 

diabetogene SJL-Allel in eine normale 

mRNA transkribiert. In dem Mausmodell, 

das den Nidd/SJL-Locus auf dem Hinter - 

grund der B6.V-Lep ob -Maus trägt, führte 

die Expression des Zfp69 SJL -Allels zur 

Hyper glykämie, zu einer Verminde rung 

der Fettdepots der Gonaden sowie zu 

erhöhten Triglyzeridwerten im Plasma 

und der Leber (Abb. �2 ). In zukünftigen 

Studien wollen wir weitere Diabetesgene 

identifizieren sowie die molekulare Funk - 

tion von Zfp69 charakterisieren. 

Technische Mitarbeiterin 

Annett Seelig 

�2 A retrotransposon integrated into 

intron 3 of the Zpf69 gene results in the 

loss of Zfp69 protein in NZO and B6 mice 

(A). On the background of B6.V-Lep ob mice 

the Zfp69 mutation results in increased 

blood glucose (B) and plasma triglyceride 

levels (C), as well as in increased liver 

triglyceride content (D), and reduced 

weight of gonadal fat pads (E). 

19 

hyperglycemia, when mice carry the 

allele from the lean SJL strain. To finemap 

this locus, we created congenic 

mice by introgressing segments of SJL 

chromosome 4 into the B6 background 

and performing a reporter cross with 

NZO or the monogenic obese B6.V- 

Lep ob mouse, predicting that SJL allele 

would increase blood glucose concentrations 

in the obese state. With this 

strategy, we identified a critical interval 

of 2.1 Mbp on distal chromosome 4 

conferring the diabetic phenotype. 

Analysis of the 10 genes in this critical 

interval revealed a striking allelic variance 

of Zfp69 encoding zinc finger 

domain transcription factor 69. In NZO 

and B6, a retrotransposon (IAPLTR1a) in 

intron 3 disrupted the gene by formation 

of a truncated mRNA that lacked 

the coding sequence for regulatory 

domains of Zfp69, whereas the diabetogenic 

SJL allele generated a normal 

mRNA. When combined with the B6.V- 

Lep ob background, the diabetogenic 

Zfp69 SJL allele produced hyperglycemia, 

reduced gonadal fat, and increased 

plasma and liver triglycerides (Fig. �2 ). 

In future studies, we aim to identify 

additional diabetes genes and to characterize 

the molecular function of 

Zfp69.

20 



Initiierung des Aufbaus des Deutschen 

Zentrums für Diabetesforschung 



NUPREDM: BioMed: Nutritional Pre ven - 

tion of Type 2 Diabetes mellitus: Func - 

tional Basis of Protective Foods and 

Individualisation of Intervention 



Optimierte Pflanzenöle und Omega-3 

Fettsäuren in der Prävention von Hyper - 

lipidämie, Insulinresistenz und Typ-2- 

Diabetes 



NGFN-plus: Molekulare Mechanismen 

der Adipositas: Identifizierung von Ge - 

nen, die zur polygenen Adipositas der 

Maus beitragen 


Laufzeit: 01.06.2008 – 31.05.2013 

Internationales Leibniz-Graduierten kol - 

leg: Sensorische, endokrine und meta bolische 

Kontrolle der Nah rungs auswahl 


und Forschung 





Dreja, T., Jovanovic, Z., Rasche, A., Kluge, R., 

Herwig, R., Tung, Y.C.L., Joost, H.-G., Yeo, 

G.S.H., Al-Hasani, H.: Diet-induced gene 

expression of isolated pancreatic islets 

from a polygenic mouse model of the 

metabolic syndrome. Diabetologia 53, 

309–320 (Open Access) (2010). 

Fisher, E., Boeing, H., Fritsche, A., Doering, 

F., Joost, H.-G., Schulze, M.B.: Whole-grain 

consumption and transcription factor-7like 

2 (TCF7L2) rs7903146: gene-diet 

interaction in modulating type 2 diabetes 

risk. Br. J. Nutr. 101, 478–481 (2009). 








1231–1242 (2010). 






domain transcription factor Zfp69, a 

candidate gene for obesity-assoxiated 

diabetes contributed by mouse locus 

Nidd/SJL. PLoS Genet. 5(7): e1000541, 

(Open Access) (2009). 

Schulze, M.B., Fritsche, A., Boeing, H., 

Joost, H.-G.: Fasting plasma glucose and 

type 2 diabetes risk: a non-linear relationship. 

Diabet. Med. 27, 473–476 (2010). 









Vogel, H., Nestler, M., Rüschendorf, F., 

Block, M.-D., Tischer, S., Kluge, R., 

Schürmann, A., Joost, H.-G., Scherneck, S.: 

Characterization of Nob3, a major quantitative 

trait locus for obesity and hyperglycemia 

on mouse chromosome 1. 

Physiol. Genomics 38, 226–232 (Open 

Access) (2009). 


Joost, H.-G.: The genetic basis of obesity 

and type 2 diabetes: lessons from the New- 

Zealand obese mouse a polygenic model 

of the metabolic syndrome. In: Meyerhof, 

W., Beisiegel, U., Joost, H.-G. (eds.) Sensory 

and Metabolic Control of Energy Balance 

(Results and Problems in Cell Differen tia - 

tion; 52), Springer, 1–11 (2010). 

Herausgeberschaften/Editors 

Meyerhof, W., Beisiegel, U., Joost, H.-G.: 

Sensory and Metabolic Control of Energy 

Balance (Results and Problems in Cell 

Differentiation; Vol. 52), Springer (2010).

Arbeitsgruppe Experimentelle Adipositas 

Leitung: apl. Prof. Dr. Hadi Al-Hasani 

Untersuchung von Suszeptibilitätsgenen 

und -faktoren für Adipositas und 

Diabetes mit Hilfe von Mausmodellen 

Alexandra Chadt, Janine Dokas, Tanja Dreja, 

Franziska Neumann 

Adipositas und Typ-2-Diabetes gehören zu 

den wichtigsten ernährungsbedingten 

Erkrankungen und resultieren aus komplexen 

Interaktionen genetischer Risiko - 

faktoren mit der Umwelt. Genomweite 

Ansätze wie Genexpressionsanalysen, 

Kopplungs- und Assoziationsstudien ha - 

ben zur Iden ti fizierung zahlreicher Kandi - 

datengene für die Erkrankungen geführt 

(Abb. �1 ). Allerdings sind noch viele Kom - 

ponenten unbekannt und beim Men - 

schen schwer identifizierbar. Poly gene 

Mausmodelle bilden die Kom plexi tät 

menschlicher Stoffwechselerkran kungen 

hinreichend gut ab und sind daher in 

besonderer Weise zur Unter suchung 

der molekularen Mechanismen bei der 

Krank heitsent stehung und der Inter - 

aktion genetischer Faktoren mit der Um - 

welt geeignet. 

Der New-Zealand obese (NZO)-Maus - 

stamm gilt als besonders gut definiertes, 

polygenes Mausmodell für das Meta - 

bolische Syndrom. Insbesondere bei einer 

fettreichen Ernährung entwickeln diese 

Tiere Adipositas, Hyperglycämie und 

Hyperinsulinämie sowie schließlich einen 

Typ-2-Diabetes-ähnlichen Phänotyp aufgrund 

einer massiven Zerstörung der 

insulinproduzierenden pankreatischen 

Betazellen. Da der klinische Verlauf der 

Erkrankung bei den NZO-Mäusen in vielen 

Aspekten dem Krankheitsverlauf beim 

Menschen ähnelt, nutzen wir dieses 

Tiermodell, um die Pathomechanismen zu 

untersuchen, die der Zerstörung der insulinproduzierenden 

Zellen zu Grunde liegen. 

Fütterten wir die Tiere mit einer fettund 

kohlenhydratreichen Diät (HFD), entwickelten 

sie eine ausgeprägte Adipo - 

sitas, eine Insulinresistenz und schließlich 

– nach dem Untergang der insulinproduzierenden 

Betazellen – einen Typ-2-Dia - 

betes. Die Verfütterung einer kohlenhydratfreien 

Hochfettdiät (CHF) führte bei 

den Tieren zwar auch zu Adipositas und 

Insulinresistenz, schützte die Beta zellen 

jedoch vor dem Absterben. Um die dieser 

Beobachtung zu Grunde liegenden 

Mechanismen genauer zu untersuchen, 

führten wir zudem zeitaufgelöste ge - 

nomweite Expressionsanalysen der insulinproduzierenden 

Zellen durch. Hierfür 

setzten wir in Zusammenarbeit mit 

Kollegen der University of Cambridge eine 

sehr aufwändige Technik (Laser-Capture- 

Microdissection) ein, um die zu untersuchenden 

Zellen auf besonders schonende 

Weise zu isolieren. Die gewonnene 

RNA wurde schließlich mit Microarrays 

(Affymetrix Mouse 430 2.0 GeneChips) 

analysiert. 

Die Ergebnisse der Analysen zeigen, 

�1 Genetische Hotspots für klinische Merkmale des Typ-2-Diabetes bei der Maus. Genetische 

Kopplungsanalysen von Mäusen haben eine Vielzahl genomischer Regionen identifiziert, die 

den Blutzucker, den Insulinspiegel und die Glucosetoleranz beeinflussen können. Wie in der 

Heatmap gezeigt, weisen Regionen mit hohen LOD (logarithm of the odds)-Werten auf kritische 

genomische Segmente für den Glucosestoffwechsel hin. 


Head: apl. Prof. Dr. Hadi Al-Hasani 

21 

Investigation of susceptibility genes 

and factors for obesity and diabetes in 

mouse models 

Obesity and type 2 diabetes represent 

the most important contemporary 

nutrition-dependent health problems. 

Both diseases are caused by complex 

interaction of multiple variant genes 

(genetic predisposition) with pre - 

disposing environmental factors. 

Genome-wide screening methods, such 

as gene expression profiling, linkage 

analyses and association studies, led to 

the identification of numerous candidate 

genes for the diseases (Fig. �1 ). 

However, a large part of the genetic 

basis of obesity and diabetes is un - 

known and difficult to study in humans. 

Polygenic mouse models closely reflect 

the complexity of human metabolic 

diseases and are particularly useful 

for studying pathomechanisms and 

gene/environment interactions. 

The New-Zealand obese (NZO) 

mouse strain represents an established 

model for the metabolic syndrome. On 

a high-fat diet, the animals develop obesity, 

hyperglycemia, and hyperinsulinemia, 

resulting in substantial pancreatic 

beta-cell loss and eventually type 2 

diabetes. In order to investigate the 

patho mechanism of pancreatic betacell 

destruction, we study this mouse 

model, since it resembles in many clinical 

aspects the onset and progression 

of the disease. 

A combination of dietary fat and carbohydrates 

leads in these animals to 

pronounced obesity, insulin resistance, 

beta-cell destruction, and to frank 

diabetes. However, animals fed with a 

carbohydrate-free high fat-diet were 

equally obese and insulin-resistant but 

were protected from developing diabetes. 

We performed time-lapsed 

genome-wide expression analyses of 

insulin-producing pancreatic islets 

from these mice. In collaboration with 

colleagues from the University of 

Cambridge, we isolated the islet cells 

�1 Genetic hotspots for diabetes-related 

traits in mice. Previous linkage studies of 

mice have reported numerous genomic 

regions implicated in the control of blood 

glucose, insulin and glucose tolerance. To 

identify the most relevant consensus 

regions, we have performed a large-scale 

meta-analysis of the data. As illustrated in 

the heat map, regions with high LOD 

values (logarithm of the odds, a statistical 

measure of correlation) indicate critical 

genomic segments for the regulation of 

glucose homeostasis.

22 

�2 Studies of carbohydrate-induced 

diabetes. Mice fed with a carbohydratecontaining 

high-fat-diet (HFD) develop 

obesity and diabetes whereas mice fed 

with a carbohydrate-free high-fat-diet 

(CHF) are protected from developing 

diabetes (A, B). In a genome-wide 

expression analysis of isolated pancreatic 

islets, we identified potential candidate 

genes for diabetes (C), some of which have 

also been associated with diabetes in 

humans (D). 

with laser-capture microdissection, 

purified the pancreatic islet RNA and 

performed analysis with microarrays 

(Affymetrix Mouse 430 2.0 GeneChips). 

Our results demonstrate that the carbohydrate 

component in the high-fat 

diet induces complex alterations of 

gene expression in pancreatic islets 

(Fig. �2 ). In the pre-diabetic state, over 

2,000 islet transcripts were differentially 

regulated in response to dietary carbohydrates, 

including genes associated 

with cell-cycle progression, proliferation 

and differentiation of islet cells, 

oxidative phosphorylation and oxidative 

stress (e.g., Cdkn1b, Tmem27, Pax6, 

Cat, Prdx4 and Txnip), indicating an 

important role of beta-cell substrate 

and energy metabolism in the development 

of diet-induced diabetes. More - 

over, we identified several diabetes 

candidate genes, which correlated with 

recent data from human genetic studies 

(e.g., Cacna1d, Chd2, Clip2, Igf2bp2, 

Dach1, Tspan8). 

Recent molecular and genetic analyses 

of our diabetes mouse models also 

led to the identification of Tbc1d1 (tre- 

2/USP6, BUB2, cdc16 domain-family 

member 1), a novel susceptibility gene 

for obesity and diabetes. Tbc1d1 

encodes a signaling protein in skeletal 

muscle which is involved in the regulation 

of the insulin-dependent glucose 

transporter GLUT4. In humans, a mutation 

in the TBC1D1 gene has been associated 

with severe impairment of 

energy metabolism and obesity. The 

specific function of TBC1D1 in glucose 

and lipid metabolism is currently being 

investigated to develop novel strategies 

for diagnosis and therapy of obesity and 

diabetes. 

�2 Untersuchungen zum Kohlenhydrat-induzierten Diabetes im Mausmodell. Eine fettund 

kohlenhydratreiche Diät (HFD) führt bei Mäusen zu Adipositas und Diabetes, während eine 

kohlenhydratfreie Hochfettdiät (CHF) Diabetes-protektiv wirkt (A, B). In einer genomweiten 

Expressionsanalyse wurden Gene identifiziert, die möglicherweise in einem kausalen Zusam - 

menhang mit der Diabetesentstehung stehen (C) und von denen auch einige mit der Diabetes - 

entstehung beim Menschen assoziiert sind (D). 

dass der Kohlenhydratanteil in der Nah - 

rung zu komplexen Auslenkungen in 

der Genexpression der Betazellen führt 

(Abb. �2 ). Die Kohlenhydrate in der fettreichen 

Diät bewirken dabei die differenzielle 

Expression von über 2.000 Transkripten in 

Betazellen, insbesondere von Genen, die 

eine Funktion bei der Kontrolle des Zell - 

zyklus, des Wachstums, der Differenzie - 

rung sowie der oxidativen Phosphorylie - 

rung und der oxidativen Stressantwort 

haben (z. B. Cdkn1b, Tmem27, Pax6, Cat, 

Prdx4 undTxnip). Dieser Befund deutet auf 

eine wichtige Rolle des Substrat- und 

Energiestoffwechsels von Betazellen bei 

der Entstehung des Diät-induzierten 

Diabetes hin. Darüber hinaus konnten wir 

mehrere mögliche Risikogene für die 

Diabetesentstehung identifizieren, von 

denen einige auch in neueren humangenetischen 

Untersuchungen validiert werden 

konnten (z. B. Cacna1d, Chd2, Clip2, 

Igf2bp2, Dach1 und Tspan8). 

Mit Hilfe molekulargenetischer Unter - 

suchungen an einem anderen Maus - 

modell konnten wir bereits Tbc1d1 

(tre-2/USP6, BUB2, cdc16 domain-family 

member 1) als ein neuartiges Risikogen für 

Adipositas und Diabetes identifizieren. 

Das Tbc1d1-Gen kodiert für ein Signal - 

protein, das eine wichtige Rolle im Ske - 

lettmuskel bei der Regulierung des insulin-abhängigen 

Glucosetransports durch 

den Glucosetransporter GLUT4 spielt. 

Eine Mutation in TBC1D1 kann auch beim 

Menschen zu schweren Störungen des 

Energiestoffwechsels und zu Adipositas 

führen. Die spezifische Funktion von 

TBC1D1 im Glucose- und Fettstoff wech sel 

ist Gegenstand laufender Untersuchun - 

gen der Gruppe, um neue Ansätze für die 

Diagnose und Therapie von Adipositas 

und Diabetes zu entwickeln. 

Technische Mitarbeiterinnen: 

Carolin Borchert 

Anne Karasinsky 

Diana Schulze




Bernhardt, U., Carlotti, F., Hoeben, R.C., 

Joost, H.-G., Al-Hasani, H.: A dual role of the 

N-terminal FQQI motif in GLUT4 trafficking. 

Biol. Chem. 390, 883–892 (2009). 

Dreja, T., Jovanovic, Z., Rasche, A., Kluge, R., 

Herwig, R., Tung, Y.C.L., Joost, H.-G., Yeo, 

G.S.H., Al-Hasani, H.: Diet-induced gene 

expression of isolated pancreatic islets 

from a polygenic mouse model of the 

metabolic syndrome. Diabetologia 53, 

309–320 (Open Access) (2010). 

Fisher, E., Schulze, M.B., Stefan, N., Häring, 

H.-U., Döring, F., Joost, H.-G., Al-Hasani, H., 

Boeing, H., Pischon, T.: Association of the 

FTO rs9939609 single nucleotide polymorphism 

with C-reactive protein levels. 

Obesity 17, 330–334 (2009). 

Hesse, D., Hommel, A., Jaschke, A., Moser, 

M., Bernhardt, U., Zahn, C., Kluge, R., 

Wittschen, P., Gruber, A.D., Al-Hasani, H., 

Joost, H.-G., Schürmann, A.: Altered GLUT4 

trafficking in adipocytes in the absence of 

the GTPase Arfrp1. Biochem. Biophys. Res. 

Commun. 394, 896–903 (2010). 








1231–1242 (2010). 







candidate gene for obesity-associated 














23 

Graduiertenkolleg: Hormonal Regula - 

tion of Energy Metabolism, Body Weight 

and Growth 


Laufzeit: 01.10.2005 – 30.09.2014 

SysProt (STREP): System-wide analysis 

and modeling of protein modification 

Finanzierung: EU 

Laufzeit: 01.01.2007 – 31.05.2010 

Role of TBC1D1 in glucose and fatty acid 

metabolism 

Finanzierung: Deutsche Diabetes Ge - 

sell schaft 


Role of TBC1D1 in GLUT4 translocation 

Finanzierung: European Foundation for 

the Study of Diabetes 

Laufzeit: 01.01.2010 – 31.12.2011

24 

Section – Physiology of Energy Metabolism 

Head: Prof. Dr. Susanne Klaus 

Interaction of skeletal-muscle energy 

metabolism with dietary 

macronutrient composition: effect on 

glucose homeostasis and longevity 

Little is known how diet and energy 

metabolism interact in determination 

of life span under ad libitum feeding. 

Therefore we investigated the effect of 

diets with different macronutrient 

ratios on obesity development, glucose 

homeostasis, and longevity in wildtype 

(WT) mice and HSA-mUCP1 transgenic 

(TG) mice. TG mice have an 

ectopic expression of uncoupling protein 

1 (UCP1) in skeletal-muscle mitochondria 

and show a phenotype of 

decreased body weight, increased 

energy expenditure, delayed development 

of diet-induced obesity, and 

improved glucose tolerance. UCP1 

expression is normally restricted to 

brown-fat mitochondria, where it is 

responsible for cold-induced nonshivering 

thermogenesis. We found that 

UCP1 displayed native behavior in isolated 

skeletal-muscle mitochondria 

from TG mice, i.e., an increased uncoupling 

that was activated by fatty acids 

and could be inhibited by purine 

nucleotides. 

From 12 weeks of age until death, 

male and female WT and TG mice 

were fed one of three semisynthetic 

diets differing in macronutrient ratio: 

one control (high-carbohydrate/lowfat; 

HCLF) and two high-fat diets: highcarbohydrate/high-fat 

(HCHF), and 

low-carbohydrate/high-fat (LCHF). HCHF 

feeding induced obesity and insulin 

resistance very rapidly and decreased 

life span by nearly 33 % compared to the 

control diet in WT mice. Increasing the 

protein content in a high-fat diet 

mostly prevented obesity development, 

and reduced life span by only 7 % 

compared to the control diet in WT 

mice. TG mice showed a delayed development 

of obesity on HCHF but 

reached a maximal adiposity similar to 

WT mice. Median life span of TG mice 

was only slightly reduced by HCHF (-7 %) 

and unaffected by LCHF in comparison 

with the control diet (Fig. �1 ). Corre lation 

analyses showed that decreased 

longevity was more strongly linked to a 

high rate of fat gain than to adiposity 

itself. Furthermore, insulin resistance 

was negatively correlated with lon - 

gevity whereas weight-specific energy 

expenditure was positively correlated. 

We conclude that (i) dietary macro - 

nutrient ratios strongly affected obesity 

Arbeitsgruppe Physiologie des Energiestoffwechsels 

Leitung: Prof. Dr. Susanne Klaus 

Wechselwirkungen zwischen der 

Ernährung und dem Energiestoffwechsel 

des Muskels im Hinblick auf Adipositas 

und Lebenserwartung 

Inka Gotthard, Susanne Keipert, Anja Voigt 

Hinsichtlich der Lebenserwartung ist bisher 

über die Wechselwirkungen zwischen 

Energiestoffwechsel und Nahrungs zu - 

sam mensetzung nur wenig bekannt. 

Daher untersuchten wir an Mäusen, wie 

Diäten mit unterschiedlicher Makronähr - 

stoff-Zusammensetzung die Entstehung 

von Adipositas, die Glucosehomöostase 

sowie die Lebenserwartung beeinflussen. 

Dabei verglichen wir normale Wildtyp- 

(WT)-Mäuse mit transgenen (TG) Mäu sen, 

deren Skelettmuskel-Mitochondrien das 

Entkopplerprotein UCP1 überexprimierten. 

UCP1 kommt normalerweise nur 

im braunen Fettgewebe vor, wo es für 

die Kälte-induzierte Wärmeproduktion 

verantwortlich ist. An isolierten Mito - 

chondrien konnten wir vorab zeigen, dass 

UCP1 auch im Skelettmuskel die At - 

mungskette entkoppelt und so den Ener - 

gieumsatz erhöhen kann. Übereinstim - 

mend mit diesen Daten zeichneten sich 

die TG-Mäuse durch ein verringertes 

Körpergewicht, einen erhöhten Energie - 

umsatz und eine höhere Insulinsensiti - 

vität aus. 

Erwachsene WT- und TG-Mäuse wurden 

bis zu ihrem natürlichen Lebensende mit 

einer von drei semi-synthetischen Diäten 

gefüttert, die sich allein in ihrer Makro - 

nährstoff-Zusammensetzung unterschieden: 

eine Kontrolldiät mit einem hohen 

Kohlenhydrat- und niedrigem Fettanteil 

(HCLF), und zwei Hochfett diäten. Die 

erste Hochfettdiät wies einen hohen 

Kohlenhydrat- und normalen Pro tein - 

anteil (HCHF) auf, die zweite Hoch fettdiät 

enthielt einen hohen Protein- und einen 

niedrigen Kohlenhydratanteil (LCHF). 

Bekamen die WT-Mäuse das fettund 

kohlenhydratreiche Futter (HCHF), so entwickelten 

sie sehr schnell eine Adipositas 

und Insulinresistenz. Die Lebens erwar - 

tung verkürzte sich dabei im Vergleich zu 

den Mäusen, welche die Kontrolldiät 

erhielten, um 33 %. Mäuse, die die zweite 

Hochfettdiät mit vermindertem Kohlen - 

hydratanteil (LCHF) fraßen, nahmen 

dagegen weniger zu und ihr Körper fett - 

anteil erhöhte sich kaum. Die Lebens - 

erwartung der Mäuse verminderte sich 

verglichen mit der Kontroll gruppe nur um 

7 %. Unter der HCHF-Diät entwickelten die 

TG-Mäuse nur verzögert eine Adipositas, 

erreichten aber einen etwa gleich hohen 

maximalen Körperfettanteil wie die WT- 

Mäuse. Die mittlere Lebens erwartung der 

TG-Mäuse war nur minimal durch die 

Hochfettdiäten verkürzt und im Vergleich 

zu den WT-Mäusen, welche die HCHF-Diät 

einhalten mussten, um 40 % erhöht 

(Abb. �1 ). Von uns durchgeführte Korre - 

lationsanalysen zeigen, dass eine rasche 

Körperfett zunahme die Lebens erwar - 

tung eher beeinflusst als die Adipositas an 

sich. Zudem war insgesamt die Insulin - 

resistenz negativ und der Ener gieumsatz 

positiv mit der Lebenserwar tung korreliert. 

Daraus schließen wir, dass (i) die 

Makronährstoff-Zusammenset zung der 

Diät einen erheblichen Einfluss auf die 

Adipositas, die Glucosehomöos tase und 

die Lebenserwartung hat; (ii) dass eine 

Entkopplung der Mitochon drien in der 

Skelettmuskulatur die negativen gesundheitlichen 

Auswirkungen von Hoch - 

fettdiäten zum größten Teil aufheben 

kann und (iii) dass Auslenkungen des 

Energiestoffwechsels und der Glu cose - 

homöostase in einem relativ jungen Alter 

die Lebenserwartung bereits negativ be - 

einflussen können. 

Intestinale Mikrobiota, 

Hochproteindiäten und Adipositas 

Christine Fleissner, Patricia Linn, Marion 

Milrose, Anne Noatsch, Klaus-Jürgen Petzke 

Studien weisen darauf hin, dass die intestinale 

Mikrobiota (Darmflora) eine wichtige 

Rolle bei der Absorption von Nähr - 

stoffen und auch im Energiehaushalt 

spielt. In einem Kooperationsprojekt mit 

der Abteilung Gastrointestinale Mikro - 

biologie untersuchen wir, inwieweit die 

intestinale Mikrobiota die Entwicklung 

einer Diät-induzierten Adipositas bei 

Mäusen beeinflusst. Dazu untersuchten 

wir zunächst den Einfluss von verschiedenen 

Diäten auf die Körperzusam men - 

setzung und den Energiestoffwechsel 

von keimfreien und normalen Mäusen. 

Bisherige Veröffentlichungen legen nahe, 

dass die intestinale Mikrobiota unentbehrlich 

für die Entwicklung einer Diätinduzierten 

Adipositas ist. Wie unsere 

Ergebnisse zeigen, ist dies jedoch nicht der 

Fall. Es kommt vielmehr auf die verwendete 

Diät an. Zusätzlich zeigen unsere 

Daten, dass die Nahrungszusammen - 

setzung die Diversität der intestinalen 

Mikrobiota stärker beeinflusst als bisher 

angenommen. 

Wie andere, aber auch unsere eigene 

Studie zeigen, kann eine Erhöhung des 

Proteinanteils die negativen gesundheitlichen 

Auswirkungen einer Hochfettdiät 

verhindern oder zumindest abschwä-

�1 Überlebenskurven von Wildtyp- (WT) and transgenen (TG) Mäusen, die im Skelettmuskel 

UCP1 überexprimieren. Die Tiergruppen bekamen lebenslang eine von drei unterschiedlichen 

Diäten gefüttert: eine Kontrolldiät mit einem hohen Kohlenhydrat- und niedrigem Fettanteil 

(HCLF), und zwei Hochfettdiäten. Eine Diät mit hohem Kohlenhydrat- und normalem 

Proteinanteil (HCHF) und eine mit hohem Protein- und niedrigem Kohlenhydratanteil (LCHF). 

chen. Wir untersuchen derzeit, ob die 

unentbehrliche Aminosäure Leucin für 

diese Effekte verantwortlich sein könnte. 

Zunächst fütterten wir Mäuse mit verschiedenen 

Hochfettdiäten, die entweder 

einen hohen Proteinanteil oder eine 

Supplementierung mit Leucin in der gleichen 

Höhe wie in der Hochproteindiät enthielten. 

Die Hochproteindiät führte im 

Vergleich zu einer Hochfettdiät mit normalem 

Proteingehalt zu einer reduzierten 

Nahrungsaufnahme, Körperfettzunahme 

und Leberverfettung. Gleichzeitig verbesserte 

sie die Glucosetoleranz. Obwohl 

Leucin die Nahrungsaufnahme nicht 

beeinflusste, führte es ebenfalls zu einer 

verringerten Fettzunahme und verbesserten 

Glucosetoleranz. Derzeit untersuchen 

wir die molekularen Mechanismen, 

die für die Leucinwirkung verantwortlich 

sind. 

Technische Mitarbeiterinnen 

Antje Sylvester 

Karin Schaller 

development, glucose homeostasis, 

and longevity, (ii) skeletal muscle mitochondrial 

uncoupling alleviated the 

detrimental effects of high-fat diets, 

and (iii) early imbalances in energy 

homeostasis leading to increased 

insulin resistance are predictive for a 

decreased life span. 

Gastrointestinal microbiota, dietary 

protein, and obesity 

25 

�1 Survival curves of wild-type (WT) and 

transgenic (TG) mice with overexpression 

of UCP1 in skeletal muscle. The mice were 

fed one of three diets: a control diet (highcarbohydrate/low-fat; 

HCLF) and two highfat 

diets: high-carbohydrate/high-fat (HCHF) 

and low-carbohydrate/high-fat (LCHF). 

The gut microbiota has been implicated 

in host nutrient absorption and energy 

homeostasis. In collaboration with 

the Department of Gastrointestinal 

Microbiology, we are investigating the 

role of intestinal microbiota on energy 

metabolism in mouse models of dietinduced 

obesity. We studied the influence 

of different diets on body composition 

and energy metabolism in 

germfree and conventional mice. So far 

our results show that the absence of gut 

microbiota does not provide a general 

protection from diet-induced obesity, 

and that diet composition affects gut 

microbial composition to a larger 

extent than previously thought. 

We have shown that by increasing 

dietary protein the detrimental health 

effects associated with high-fat diets 

could be prevented or ameliorated. We 

are investigating whether the indispensible 

amino acid leucine is responsible 

for these beneficial effects. To this 

end we fed mice high-fat diets with a 

high protein content or a corresponding 

leucine supplementation. High protein 

content led to reduction of food intake, 

body fat, and liver triglycerides, and to 

increased glucose tolerance compared 

to high-fat diets with normal protein 

content. Leucine supplementation did 

not affect food intake but partially 

mimicked most of the other effects of 

high protein. We are currently investigating 

the molecular and cellular 

mechanisms of leucine action.

26 



Auswirkungen einer Entkopplung von 

Muskelmitochondrien auf die Energie - 

homöostase und den Substratstoff - 

wechsel bei Mäusen 


Laufzeit: 01.03.2007 – 28.02.2012 

BIOCLAIMS: BIOmarkers of Robustness 

of Metabolic Homeostasis for Nutri - 

genomics-derived Health CLAIMS Made 

on Food 


Laufzeit: 01.03.2010 – 28.02.2015 

Protein- und Aminosäureanteil im 

Futter – Einfluss auf die Regulation der 

Energiehomöostase sowie Expression 

relevanter Gene bei Mäusen 


Laufzeit: 01.07.2007 – 31.07.2010 




Fleissner, C.K., Huebel, N., Abd El-Bary, 

M.M., Loh, G., Klaus, S., Blaut, M.: Absence 

of intestinal microbiota does not protect 


104, 919–929 (2010). 

Isken, F., Klaus, S., Osterhoff, M., Pfeiffer, 

A.F.H., Weickert, M.O.: Effects of long-term 

soluble vs. insoluble dietary fiber intake on 

high-fat diet-induced obesity in C57BL/6J 

mice. J. Nutr. Biochem. 21, 278–284 

(2010). 

Isken, F., Klaus, S., Petzke, K.J., Lodden - 

kemper, C., Pfeiffer, A.F.H., Weickert, M.O.: 

Impairment of fat oxidation under highvs. 

low-glycemic index diet occurs before 

the development of an obese phenotype. 

Am. J. Physiol./Endocrinol. Metab. 298, 

E287–E295 (2010). 

Keipert, S., Klaus, S., Heldmaier, G., Jastroch, 

M.: UCP1 ectopically expressed in murine 

muscle displays native function and 

mitigates mitochondrial superoxide production. 

Biochim. Biophys. Acta/Bio - 

energetics 1797, 324–330 (2010). 

Keipert, S., Voigt, A., Klaus, S.: Dietary 

effects on body composition, glucose 

metabolism, and longevity are modulated 

by skeletal muscle mitochondrial un - 

coupling in mice. Aging Cell 10, 122–136 

(Open Access) (2011). 

Noatsch, A., Petzke, K.J., Millrose, M.K., 

Klaus, S.: Body weight and energy homeostasis 

was not affected in C57BL/6 mice 

fed high whey protein or leucine-supplemented 

low-fat diets. Eur. J. Nutr. 50, 479- 

488 (2011).

Abteilung Experimentelle Diabetologie 

Leitung: Prof. Dr. Annette Schürmann 

Zusammenfassung Bei Stoffwechsel ge - 

sun den wird die Blutglucosekon zen tra tion 

durch strikte hormonelle Regulation in 

engen Grenzen gehalten. Liegt dagegen 

ein Diabetes mellitus vor, das heißt, eine 

chronische Stoffwechselerkrankung, steigen 

– vor allem bei Glucosebelastung – die 

Blutzuckerspiegel und können zumeist 

nach längerer Krankheitsdauer Schäden 

an Blutgefäßen und dem Nervensystem 

auslösen. Typ-2-Diabetes ist die häufigste 

Form des Diabetes, bei der sowohl die 

Insulinwirkung als auch die Insulinsekre - 

tion gestört sind, was zur Erhöhung der 

Blutglucosespiegel führt. Im prädiabetischen 

Zustand liegt eine Insulinresistenz 

vor, die durch eine verminderte Signal - 

übertragung des Hormons zustande 

kommt. Vor allem Adipositas (krankhaftes 

Übergewicht) und eine genetische Prä - 

disposition (Veranlagung) erhöhen das 

Risiko, an Typ-2-Diabetes zu erkranken. 

Ziel der Abteilung ist es, die Patho - 

genese (Krankheitsentstehung) der Insu - 

lin resistenz und des Typ-2-Diabetes aufzuklären 

und den Einfluss der Ernährung 

auf die Entstehung dieser Stoffwechsel - 

erkrankung unter Berücksichtigung genetischer 

Faktoren zu untersuchen. 

Identifikation von Suszeptibilitätsgenen 

für Typ-2-Diabetes in Mausmodellen 

Timo Kanzleiter, Sergiy Kryvych, Stephan 

Scherneck, Nadja Schulz, Heike Vogel 

Übergewicht gilt als Hauptursache für den 

Typ-2-Diabetes und ist für die Insulin - 

resistenz verantwortlich. Ein weiterer 

entscheidender Faktor ist die genetische 

Veranlagung, wobei mehrere Gene 

gleich zeitig beteiligt sind (polygene Er - 

krankung), die auf komplexe Weise miteinander 

und mit äußeren Faktoren – z. B. 

einer fettreichen Ernährung – interagieren. 

Bisher wurden in Untersuchungen am 

Menschen (genomweite Assoziationsstu - 

dien, genomweite Kopplungsanalysen) 

etwa 30 Genvarianten, so genannte ‚single 

nucleotide polymorphisms’ (SNPs) 

identifiziert (z. B. TCF7L2, PPARG, IRS2), die 

jedoch nur etwa 5 % der erblichen Fak - 

toren der Insulinresistenz und des Diabe - 

tes erklären. Um weitere Diabetesgene 

aufzuspüren, führt die Gruppe genetische 

Studien in schlanken und adipösen 

Mausmodellen durch, die sich in ihrem 

Diabetesrisiko deutlich unterscheiden. 

Die New-Zealand obese (NZO)-Maus 

entwickelt aufgrund einer moderaten 

Hyperphagie, einem verminderten Ener - 

gieverbrauch und einer erniedrigten 

Körpertemperatur ein durch Adipositas, 

Insulinresistenz, Dyslipoproteinämie und 

Hypertonie charakterisiertes Metaboli - 

sches Syndrom, sowie als Folge einen Typ- 

2-Diabetes. Dieser ist mit einem Verlust 

der Insulin-produzierenden �-Zellen verbunden. 

Die C57BL/6J-Maus (B6) dagegen, 

ist schlank und kann zwar nach Gabe einer 

fettreichen Diät insulinresistent werden, 

ist aber vor der Entwicklung eines Typ-2- 

Diabetes geschützt. Um im Genom der 

Maus Adipositas- und Diabetesgene zu 

finden, haben wir die genannten Stämme 

miteinander gekreuzt, ihre Nachkommen 

erneut miteinander verpaart und die 

Tiere dieser F2-Generation bezüglich ihrer 

Merkmale (Phänotyp: Körpergewicht, 

Insulin- und Glucosespiegel) und genetischen 

Ausstattung (Genotyp) untersucht. 

Das Übergewicht und die erhöhten Blut - 

glucosespiegel der Nachkommen wurden 

hauptsächlich durch einen Abschnitt 

(quantitative trait locus, QTL) des 1. Chro - 

mosoms der NZO-Maus ausgelöst. Dieser 

QTL, in dem sich mehr als 800 Gene befinden, 

bezeichneten wir als Nob3. Er ist für 

einen Gewichtsunterschied zwischen 

den Genotypen von 12,7 g bei Männchen 

bzw. 5,2 g bei Weibchen verantwortlich. Im 

Folgenden übertrugen wir den QTL Nob3 

der NZO-Maus züchterisch auf die B6- 

Maus, d. h., wir generierten so genannte 

rekombinant kongene Mauslinien, die 

ebenfalls ein erhöhtes Körpergewicht 

aufwiesen. Dieser züchterische Ansatz 

lieferte eine Reihe von Linien, die unterschiedlich 

große Fragmente des gesamten 

Nob3 trugen, aber nicht in jedem Fall 

Adipositas auslösten (Abb. �1 ). Somit ließ 

sich schließlich eine kritische Region mit 

nur 44 Genen eingrenzen. 

Ziel ist es nun, die verantwortliche 

Variante mittels Sequenzierung und Ex - 

pressionsstudien zu identifizieren und 

ihren Einfluss auf das Körpergewicht und 

die Glucosehomöostase zu untersuchen. 

Rolle von Kohlenhydraten bei der 

Entstehung des Typ-2-Diabetes 

Daniel Kaiser, Oliver Kluth, Farshad 

Mirhashemi, Stephan Scherneck, Petra 

Wiedmer 

In frühen Stadien des Typ-2-Diabetes 

adaptieren die Insulin-produzierenden 

�-Zellen infolge der Insulinresistenz und 

nehmen deutlich an Masse zu, um mehr 

Insulin freizusetzen. Im weiteren Krank - 

heitsverlauf führen bisher nur in Teilen 

bekannte Prozesse dazu, dass Insulin - 

synthese und -sekretion abnehmen und es 

zu einem �-Zellverlust kommt. Die Folgen 

sind deutlich erhöhte Blutzuckerspiegel, 

Summary In metabolically healthy 

individuals, the blood glucose level is 

kept within a narrow range by strict hormonal 

regulation. However, elevated 

blood glucose levels in individuals with 

the chronic metabolic disorder diabetes 

mellitus, especially with a glucose 

load, often cause damage to blood vessels 

and nerves with longer disease 

duration. The most common form of 

diabetes is type 2 diabetes, which is 

characterized by abnormalities in both 

insulin action and insulin secretion, 

finally resulting in elevated blood glucose 

levels. In prediabetic states there 

is an insulin resistance caused by 

impaired insulin signalling. Especially 

obesity and genetic predisposition 

increase the risk of type 2 diabetes. 

The aim of the department is to elucidate 

the pathogenesis and pathophysiology 

of insulin resistance and 

type 2 diabetes and to study the effect 

of nutrition on the development of this 

metabolic disease, taking genetic factors 

into consideration. 

Identification of susceptibility genes 

for type 2 diabetes in mouse models 

27 

Department of Experimental Diabetology 

Head: Prof. Dr. Annette Schürmann 

Overweight, considered the main 

cause of type 2 diabetes, is responsible 

for insulin resistance. Another key factor 

is the genetic predisposition. The 

polygenic predisposition (numerous 

variant genes) of diabetes is characterized 

by a complex interaction of different 

gene variants with each other and 

with exogenic factors (such as a fatenriched 

diet). Genome-wide association 

studies (GWAS) have identified 

about 30 common single nucleotide 

polymorphisms (SNPs) associated with 

diabetes, such as TCF7L2, PPARG, and 

IRS2. However, together these polymorphisms 

account for about 5 % of the 

genetic factors of insulin resistance 

and diabetes. To identify further genes 

promoting diabetes, we have conduct - 

ed genetic studies on lean and obese 

polygenic mouse models distinctly differing 

in diabetes susceptibility. 

New Zealand obese (NZO) mice show 

an early hyperphagia, slightly reduced 

energy expenditure with a lower body 

temperature than other mouse strains 

and thereby develop the metabolic syndrome 

(obesity, insulin resistance, dyslipoproteinemia, 

and hypertension) 

and type 2 diabetes with beta-cell failure. 

C57BL/6J (B6) mice are lean and 

normoglycemic and protected from the

28 

development of type 2 diabetes. To 

identify chromosomal segments associated 

with the metabolic syndrome, we 

intercrossed both mouse strains and 

analyzed genotype and phenotype of 

the F2 generation. Obesity and hyperglycemia 

were predominantly due to a 

broad quantitative trait locus (QTL) on 

chromosome 1 (Nob3) producing a difference 

between genotypes of 12.7 or 

5.2 g of body weight and 12.0 or 4.0 g 

of body fat in females or males, respectively. 

For positional cloning of the 

responsible genomic alteration we 

generated congenic lines carrying 

smaller fragments of the QTL. This 

strategy allowed defining a critical 

genomic interval of 2.2 Mbp with 44 

genes (Fig. �1 ). Currently, sequencing 

and expression studies are performed in 

order to define the genetic alteration. 

In future studies we aim to identify 

additional diabetes genes in order to 

study the molecular function of the 

Nob3 gene by generation and characterization 

of the corresponding knockout 

mouse with respect to body weight 

and glucose homeostasis. 

Role of carbohydrates in the 

development of type 2 diabetes 

In the early stages of type 2 diabetes, 

pancreatic beta cells adapt to insulin 

resistance by increasing mass and 

function. As nutrient excess persists, 

hyperglycemia and elevated free fatty 

acids negatively impact beta-cell 

function. Several partially unknown 

processes adversely affect beta cells by 

impairing insulin secretion, decreasing 

insulin gene expression and ultimately 

causing beta-cell failure, which finally 

results in hyperglycemia and diabetes. 

We have recently shown that dietary fat, 

in combination with the presence of diabetogenic 

alleles, markedly increases 

the prevalence of diabetes. However, 

lipotoxicity does not appear to be sufficient 

for the destruction of the beta cell: 

Carbohydrate-restricted diets fully prevented 

beta-cell destruction in both the 

polygenic NZO and the monogenic 

�1 (A) In F2 generation of a cross of NZO 

and B6 mice a major QTL (Nob3) for the 

metabolic syndrome was identified on 

chromosome 1. Nob3 is responsible for 

higher body weight (KG), fat mass (FM), 

and lean mass (FFM). (B) By generating and 

characterizing recombinant congenic mice 

we defined a critical region which induces 

elevated body weight in NZO allele carriers. 

man spricht von einem manifesten Typ-2- 

Diabetes. 

Unsere früheren Arbeiten hatten ge - 

zeigt, dass fettreiche Diäten in der Kombi - 

nation mit dem Vorhandensein von 

Diabetesgenen die Diabetes prävalenz 

(Diabeteshäufigkeit) deutlich erhöhen. 

Allerdings führte allein die Fettbelastung 

(Lipotoxizität) nicht zum �-Zellunter - 

gang. Wurden nämlich Mäuse, die 

Diabetesgene besitzen (NZO- oder db/db- 

Mäuse) fettreich, aber ohne Kohlen - 

hydrate ernährt, wurden sie adipös und 

insulinresistent, konnten jedoch ihre 

Blutglucosespiegel kontrollieren. Um nun 

den Effekt von Kohlenhydraten auf den 

�-Zellverlust über einen kurzen Zeitraum 

zu untersuchen, induzierten wir bei NZO- 

Mäusen bis zum Alter von 16–18 Wochen 

durch Fütterung einer Kohlenhydratfreien 

Diät Adipositas und beobachteten 

den Krankheitsverlauf nach einer 16-tägigen 

Gabe von Kohlenhydraten. Wir beob- 

achteten, dass die Tiere bereits zwei Tage 

nach der Kohlenhydratintervention er - 

höhte Blutzuckerkonzentrationen aufwiesen 

(Abb. �2 A). Zeitgleich stellten wir 

fest, dass die Signalweiterleitung über 

die Signalkaskade abgeschwächt war, 

was sich durch eine verminderte Phos pho - 

rylierung der Proteinkinase AKT und ihres 

Effektors FOXO1 zeigte. Des Weiteren 

konnten wir die Internalisierung des Glu - 

cosetransporters GLUT2, eine Ver minde - 

rung der Insulinmengen in den �-Zellen 

und deren Zelltod (Apoptose) nachweisen 

(Abb. �2 B, C). In einer zweiten Phase der 

Dekompensation nahmen die Insulin - 

spiegel im Plasma ab, was die Blutglucose 

weiter erhöhte. Die Ergeb nisse zeigen, 

dass Fette in der Diät (Lipotoxizität) für 

die Insulinresistenz verantwortlich sind, 

während Kohlenhydrate (Glucotoxizität) in 

Kombination mit der Fettbelastung den 

Verlust der �-Zellen und Hyperglykämien 

auslösen. 

�1 Auf dem Chromosom 1 wurde ein hochsignifikanter Lokus für Adipositas und Hyper - 

glykämie identifiziert. (A) In der F2-Generation der Kreuzung der NZO- und B6-Mäuse wurde 

durch Kopplungsanalyse ein QTL für das Metabolische Syndrom identifiziert. Vergrößerte 

Darstellung des QTL Nob3, der für ein erhöhtes Körpergewicht (KG), die Fettmasse (FM) und die 

fettfreie Masse (FFM) verantwortlich ist. (B) Durch die Zucht rekombinant kongener Mauslinien 

wurde eine kritische Region ausgemacht, die für das erhöhte Körpergewicht der Tiere verant - 

wortlich ist. In der Linie L-IV entwickeln die heterozygoten Tiere (B/N), die ein NZO-Allel des 

Nob3 tragen, ein signifikant erhöhtes Körpergewicht im Vergleich zu den Kontrolltieren (B/B). 

Im Vergleich dazu unterscheiden sich die beiden Gruppen, die das Fragment VII (L-VII) von NZO 

oder B6 trugen, nicht (unterer rechter Bildteil).

Ein neues lipodystrophes Mausmodell 

Deike Hesse, Angela Hommel, Alexander 

Jaschke, Anna Rusaczonek 

Das Fettgewebe spielt eine entscheidende 

Rolle bei der Regulation des Ener - 

gie haushalts des Körpers. Man unterscheidet 

zwei Formen des Fett gewebes 

mit unterschiedlichen Funktionen, das 

weiße und das braune Fettgewebe. Das 

weiße Fettgewebe dient vor allem der 

Speicherung von Lipiden in Form von 

Triglyzeriden, die während Fastenperio den 

oder bei länger anhaltender körperlicher 

Belastung als metabolische Energie 

mobilisiert werden. Im braunen Fett - 

gewebe wird Energie bei der zitterfreien 

Wärmebildung verbraucht, indem durch 

mitochondriale Entkopplung Wärme er - 

zeugt wird. Bisher ging man davon aus, 

dass nur Neugeborene braunes Fett - 

gewebe besitzen. Inzwischen ist geklärt, 

dass auch Erwachsene über dieses Depot 

verfügen, das durch Kältereiz in seiner 

Menge zunimmt. In Folge von Über ernäh - 

rung und Adipositas kommt es zunächst 

zur Expansion und schließlich zur Funk - 

tions störung des weißen Fett gewebes, 

die eine ektope Fettakkumula tion in 

ande ren Organen (Leber, Muskel, Herz und 

Pankreas) nach sich zieht und zur Insulin - 

resistenz beiträgt. Ist das Fett gewebe 

nicht in der Lage, Lipide zu speichern, liegt 

also eine Lipodystrophie vor, und es wird 

ebenfalls eine ektope Fett speicherung 

und Insulinresistenz beobachtet. 

Das ADP-ribosylation-factor-related-pro - 

tein 1 (ARFRP1) ist eine GTPase, die den 

Proteintransport zwischen intrazellulären 

Organellen reguliert. Wir haben kürzlich 

gezeigt, dass Mäuse, denen ARFRP1 spezifisch 

im Fettgewebe fehlt, (Arfrp1ad -/- ) 

lipodystroph sind (Abb. �3 A), also kaum 

Lipide im weißen und braunen Fett - 

gewebe speichern können. Dieser Defekt 

kommt dadurch zustande, dass die 

Fett tropfenbildung gestört und die basale 

Lipolyse erhöht ist, während das 

Fett gewebe prinzipiell in der Lage ist, 

Tri glyze ride zu synthetisieren. Wir beobachteten, 

dass die Fetttropfen deutlich 

kleiner waren. Elektronenmikroskopische 

Unter suchungen zeigten zudem, dass 

kleine Lipid-beladene Vesikel nicht mit 

�2 Kohlenhydrate spielen eine entscheidende Rolle im Versagen der �-Zellen. (A) NZO-Mäuse 

entwickeln nach kurzer Fütterung von Kohlenhydraten (rote Kurve) eine Hyperglykämie. (B) 

Immunhistochemischer Nachweis von Insulin in Langerhans-Inseln von NZO-Mäusen, die für 2- 

16 Tage mit (+CH) oder ohne Kohlenhydrate (-CH) gefüttert wurden. (C) Nachweis der frühen 

Apoptose in �-Zellen mit Hilfe eines Antikörpers, der aktivierte Caspase-3 anfärbt. 

db/db mouse. In order to study effects 

of carbohydrate on beta-cell failure in a 

narrow time course we first induced 

obesity and insulin resistance in NZO 

mice by feeding a carbohydrate-free diet 

until the age of 18 weeks. Thereafter, 

carbohydrates were added to the diet, 

and parameters of beta-cell function 

were monitored for 16 days. Inter - 

vention with carbohydrates rapidly 

produced hyperglycaemia (Fig. �2 A), 

paralleled by dephosphorylation of 

FOXO1, and followed by internalization 

of GLUT2, progressive decrease of the 

pancreatic insulin content and the 

induction of cell death (apoptosis) 

(Fig. �2 B, C). In a second phase of the 

decompensation, plasma insulin levels 

decreased sharply, further aggravating 

hyperglycaemia, and levels of the transcription 

factors regulating insulin 

expression and beta-cell integrity 

decreased markedly. 

Our data indicate that dietary fat 

(lipotoxicity) induces insulin resistance, 

whereas carbohydrates (glucotoxicity) 

in combination with a lipid load are 

responsible for beta-cell failure and 

hyperglycemia. 

A novel lipodystrophic mouse model 

29 

Adipose tissue is a highly active metabolic 

and endocrine organ. Its primary 

function is to store energy as triglycerides 

during periods of energy excess, 

and to release the energy during fasting 

or starvation as free fatty acids and glycerol. 

In addition, adipose tissue is an 

endocrine tissue which secretes a variety 

of adipokines (e.g., leptin, adi po - 

nectin, resistin, visfatin) that modify 

body weight and insulin sensitivity. 

Adipocytes of brown adipose tissue 

(BAT) generate heat via mitochondrial 

uncoupling of lipid oxidation. White adipose 

tissue (WAT) is the major organ for 

regulated storage and mobilization of 

triglycerides. With progressive body 

weight gain, lipids are deposited in 

other non-adipose organs (liver, mus- 

�2 Degeneration of beta cells depends on 

the presence of dietary carbohydrates. (A) 

NZO mice develop hyper glycemia after a 

short intervention with a carbohydratecontaining 

diet (red curve) (B). Immuno - 

histochemical detection of insulin in 

Langerhans’ islets of NZO mice fed a carbo - 

hydrate-free or a carbohydrate-containing 

diet for 2-16 days (C). Early apoptosis of 

beta cells after feeding carbohydrates 

Immunostaining with caspase-3 antibody.

30 

�3 Impaired lipid droplet formation in 

Arfrp1 ad-/- mice results in early hepato - 

steatosis. (A) Mice lacking the GTPase 

ARFRP1 in adipose tissues exhibit reduced 

fat mass and plasma leptin levels. (B) 

Reduced size and lipid content of BAT of 

Arfrp1 ad-/- mice at the age of 7 days is 

associated with increased lipid storage in 

the liver. Lipid staining with Oil Red, bars: 

50 μm. 

cles, pancreas, and heart) thereby forming 

‘ectopic fat’ and interfering with 

insulin signaling and insulin secretion. 

Most lipodystrophic syndromes predispose 

to similar metabolic complications 

seen in obesity such as insulin 

resistance, type 2 diabetes, hepatic 

steatosis, and dyslipidemia. 

ADP-ribosylation factor related protein 

1 (ARFRP1) is a GTPase regulating 

protein trafficking between intracellular 

organelles. We have recently shown 

that mice lacking Arfrp1 in adipocytes 

(Arfrp1 ad-/- ) are lipodystrophic due to a 

defective lipid droplet formation and 

elevated lipolysis (Fig. �3 A), whereas 

triglyceride synthesis was not affected. 

Lipid droplets of brown adipocytes of 

Arfrp1 ad-/- mice were considerably 

smaller and exhibited ultrastructural 

alterations such as a disturbed interaction 

of small lipid loaded particles with 

the larger droplets, suggesting that 

ARFRP1 mediates the transfer of newly 

formed small lipid particles to the large 

storage droplets (Fig. �3 B). In addition, 

levels of phosphorylated HSL (hormone 

sensitive lipase) were elevated, and 

association of ATGL (adipocyte triglyceride 

lipase) with lipid droplets was 

enhanced in brown adipose tissue from 

Arfrp1 ad-/- mice. Accordingly, basal lipolysis 

was increased after knockdown of 

Arfrp1 in 3T3-L1 adipocytes. The data 

indicate that disruption of ARFRP1 prevents 

the normal enlargement of lipid 

droplets and produces an activation of 

lipolysis. 

In future studies we will employ 

mouse models with a postnatal deletion 

of ARFRP1 in adipose tissue in 

order to investigate pathomechanisms 

induced by ectopic fat storage in liver, 

muscle, and pancreatic islets. 

The Department of Experimental 

Diabetology was established in 

October 2009 with the appointment of 

Prof. Schürmann. 

�3 Verschlechterte Lipidtropfenbildung in Arfrp1 ad-/- -Mäusen führt zur Entwicklung einer 

frühen Hepatosteatose. (A) Mäuse, denen die GTPase ARFRP1 im Fettgewebe fehlt, haben eine 

geringe Fettmasse und entsprechend kaum Leptin im Plasma. (B) Die Menge des braunen 

Fettgewebes (BAT) und der Lipidgehalt ist in Arfrp1ad -/- -Mäusen im Alter von 7 Tagen deutlich 

reduziert und mit einer Fettspeicherung in der Leber assoziiert. Lipide sind durch Oil-red rötlich 

gefärbt (Balken: 50 μm). 

größeren Lipidtropfen fusionieren konnten 

(Abb. �3 B). Zudem waren die Spiegel an 

aktivierter, phosphorylierter Hormonsensitiver 

Lipase (HSL) erhöht und die 

Adipozyten-Triglyzerid-Lipase (ATGL) war 

bei Abwesenheit von ARFRP1 vermehrt an 

der Oberfäche der Fetttropfen zu finden. 

Tatsächlich konnten wir in einem Zell - 

system, den 3T3-L1-Adipozyten, nach 

Hemmung der ARFRP1-Expression eine 

erhöhte basale Lipolyserate messen. Wir 

gehen demnach davon aus, dass die 

Hemmung von ARFRP1 eine Vergröße rung 

der Lipidtropfen verhindert und gleichzeitig 

den Fettabbau erhöht. 

In zukünftigen Arbeiten werden wir 

Mausmodelle entwickeln, in denen 

ARFRP1 zu späteren Zeitpunkten ausgeschaltet 

wird, um die durch ektope Fett - 

speicherung ausgelösten Patho mecha - 

nis men zu untersuchen, welche die 

Insulin sensitivität der Leber, des Skelett - 

muskels und des Pankreas beeinflussen. 

Die Abteilung Experimentelle Diabeto - 

logie wurde mit Dienstantritt von Prof. 

Schürmann als Abteilungsleiterin im 

Oktober 2009 eingerichtet. 


Christine Gumz 

Anett Helms 

Malte Neubauer 

Monika Niehaus 

Carola Plaue 

Michaela Rath 

Brigitte Rischke 

Andrea Teichmann 

Sophie Tschirner 

Kathrin Warnke




Diril, M.K., Schmidt, S., Krauß, M., Gawlik, 

V., Joost, H.-G., Schürmann, A., Haucke, V., 

Augustin, R.: Lysosomal localization of 

GLUT8 in the testis – the EXXXLL motif of 

GLUT8 is sufficient for its intracellular 

sorting via AP1- and AP2-mediated interaction. 

FEBS J. 276, 3729–3743 (Open 


Hesse, D., Hommel, A., Jaschke, A., Moser, 

M., Bernhardt, U., Zahn, C., Kluge, R., 

Wittschen, P., Gruber, A.D., Al-Hasani, H., 

Joost, H.-G., Schürmann, A.: Altered 

GLUT4 trafficking in adipocytes in the 

absence of the GTPase Arfrp1. Biochem. 

Biophys. Res. Commun. 394, 896–903 

(2010). 








1231–1242 (2010). 

Kirchner, H., Gutierrez, J.A., Solenberg, P.J., 

Pfluger, P.T., Czyzyk, T.A., Willency, J.A., 

Schürmann, A., Joost, H.G., Jandacek, R.J., 

Hale, J.E., Heiman, M.L., Tschöp, M.H.: 

GOAT links dietary lipids with the 

endocrine control of energy balance. Nat. 

Med. 15, 741–745, Erratum 15, 1093 


Kuhlow, D., Florian, S., von Figura, G., 

Weimer, S., Schulz, N., Petzke, K.J., Zarse, K., 

Pfeiffer, A.F.H., Rudolph, K.L., Ristow, M.: 

Telomerase deficiency impairs glucose 

metabolism and insulin secretion. Aging 

2, 650–658 (Open Access) (2010). 

Scherag, A., Dina, C., Hinney, A., Vatin, V., 

Scherag, S., Vogel, C.I.G., Müller, T.D., 

Grallert, H., Wichmann, H.-E., Balkau, B., 

Heude, B., Jarvelin, M.-R., Hartikainen, A.- 

L., Levy-Marchal, C., Weill, J., Delplanque, J., 

Körner, A., Kiess, W., Kovacs, P., Rayner, N.W., 

Prokopenko, I., McCarthy, M.I., Schäfer, H., 

Jarick, I., Boeing, H., Fisher, E., Reinehr, T., 

Heinrich, J., Rzehak, P., Berdel, D., Borte, M., 

Biebermann, H., Krude, H., Rosskopf, D., 

Rimmbach, C., Rief, W., Fromme, T., 

Klingenspor, M., Schürmann, A., Schulz, N. 

et.al.: Two new loci for body-weight regulation 

identified in a joint analysis of 

genome-wide association studies for 

early-onset extreme obesity in French 

and German study groups. PLoS Genet. 

6(4), e1000916 (Open Access) (2010). 







candidate gene for obesity-associated 




Schmidt, S., Hommel, A., Gawlik, V., 

Augustin, R., Junicke, N., Florian, S., 

Richter, M., Walther, D.J., Montag, D., 

Joost, H.-G., Schürmann, A.: Essential role 

of glucose transporter GLUT3 for postimplantation 

embryonic development. 

J. Endocrinol. 200, 23–33 (Open Access) 


Vogel, H., Nestler, M., Rüschendorf, F., 

Block, M.-D., Tischer, S., Kluge, R., 

Schürmann, A., Joost, H.-G., Scherneck, S.: 

Characterization of Nob3, a major quantitative 

trait locus for obesity and hyperglycemia 

on mouse chromosome 1. 

Physiol. Genomics 38, 226–232 (Open 



Scherneck, S., Vogel, H., Nestler, M., Kluge, 

R., Schürmann, A., Joost, H.-G.: Role of zinc 

finger transcription factor Zfp69 in body 

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H.-G. (eds.) Sensory and Metabolic 

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GLUT8, the enigmatic intracellular hexose 

transporter. Am. J. Physiol./Endocrinol. 

Metab. 296, E614–E618 (2009). 



31 

Graduiertenkolleg: Hormonal Regula - 

tion of Energy Metabolism, Body 

Weight and Growth 


Laufzeit: 01.10.2005 – 30.09.2014 

Klinische Forschergruppe KFO218: 

„Hor monal regulation of body weight 

maintenance“, Workpackage 8: „Phar - 

macologic strategies for maintenance of 

weight loss in diet induced obese mice“ 



Initiierung des Aufbaus des Deutschen 

Zentrums für Diabetesforschung 



NUPREDM: BioMed: Nutritional Pre - 

vention of Type 2 Diabetes mellitus: 

Functional Basis of Protective Foods 

and Individualisation of Intervention, 

Workpackage 3: Identification of riskmodifying 

food components in a mouse 

model type 2 diabetes 




der Adipositas: Identifizierung von 

Genen, die zur polygenen Adipositas der 

Maus beitragen 


Laufzeit: 01.06.2008 – 31.05.2013 

EurOCHIP: European Obesity Consor - 

tium studying the Hypothalamus and 

its Interaction with Peripheral organs 



PREPOBEDIA: Novel PREP1-dependent 

transcriptional networks in the control 

of insulin sensitivity (Collaborative 

Project) 


Laufzeit: 01.01.2008 – 31.12.2011

32 


Head: Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Summary Nutrition has an important 

effect on metabolism and thus on the 

risk of nutrition-associated diseases. 

The goal of the department is to investigate 

this relationship with the help of 

clinical studies and experimental basic 

research and to develop and test strategies 

to prevent nutrition-associated 

diseases. In addition, we examine the 

effect of certain foods on human 

metabolism, especially with regard to 

individual characteristics and information 

on the genetic makeup. 

The role of protein in nutrition 

Within the European DiOGenes (Diet, 

Obesity and Genes) Study, we investigated 

the effects of a high-protein or 

high glycemic-index (GI) diet on weight 

regain after a weight-loss diet. At the 

beginning of the study, the participants 

had to lose about 11 kg within 8 weeks 

with a low-calorie diet. During the subsequent 

intervention period, they had to 

maintain one of the five randomly 

selected diets, as follows: 

• a diet with a high protein content and 

low GI, 

• a diet with a high protein content and 

high GI, 

• a diet with a normal protein content 

and low GI, 

• a diet with a normal protein content 

and a high GI. 

The fifth diet served as a “control diet” 

based on recommendations for a 

healthy diet. 

Indeed, the high protein diet reduced 

the amount of weight regained within 

the six months following weight loss by 

1 kilogram and doubled the chance of 

maintaining the weight. A lower GI also 

reduced weight regain by about 1 kg, so 

the combination of low GI and high protein 

led to maintenance of a constant 

body weight. 

As the consequences of weight loss, 

LDL cholesterol, triglycerides, and in - 

�1 Subsequent to a weight reduction 

phase, a 26-week intervention phase with 

specific diets led to a further decrease of 

the inflammatory marker CRP (C-reactive 

protein). LP/LGI: Diet with low protein 

content and low glycemic index (GI) > 

HP/LGI: Diet with high protein content and 

low GI >> LP/HGI: Diet with low protein 

content and high GI > Control: Diet 

recommended by the German Association 

for Nutrition ≠ HP/HGI: Diet with high 

protein content and high GI. 

Abteilung Klinische Ernährung 

Leitung: Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Zusammenfassung Die Ernährung be - 

ein flusst maßgeblich den Stoffwechsel 

und damit auch das Risiko für ernährungsassoziierte 

Erkrankungen. Das Ziel 

der Abteilung Klinische Ernährung ist, 

diese Zusammenhänge mit Hilfe klinischer 

Studien und experimenteller Grund - 

lagen forschung zu untersuchen und, aufbauend 

auf unseren Erkennt nissen, 

Strategien zu entwickeln und zu testen, 

die ernährungsassoziierten Krank heiten 

vorbeugen. Zudem erforscht die Abtei - 

lung, wie bestimmte Nah rungsmittel den 

menschlichen Stoff wechsel beeinflussen, 

wobei sie besonders individuelle Eigen - 

schaften und In for mationen über die 

Erbanlagen be rücksichtigt. 

Bedeutung des Proteingehalts in der 

Nahrung 

Christiane Bumke-Vogt, Özlem Gögebakan, 

Silke Hornemann, Angela Kohl, Michael Kruse, 

Martin Osterhoff, Martin O. Weickert 

Im Rahmen der europäischen DiOGenes 

(Diet, Obesity and Genes)-Studie untersuchten 

wir, welche Rolle der Protein - 

gehalt bzw. der glykämische Index (GI) 

der Nahrung für eine Gewichts-Wieder - 

zunahme nach einer Reduktionsdiät 

spielt. Zu Beginn der Studie mussten die 

Teilnehmer innerhalb von acht Wochen 

etwa 11 kg mit einer Niedrigkaloriendiät 

abnehmen. Im folgenden Interven tions teil 

der Studie mussten sie dann eine von fünf 

vorgegebenen Diäten einhalten, die per 

Zufallsprinzip zugeordnet wurden. Zur 

Auswahl standen: 

• eine Kost mit erhöhtem Eiweißanteil und 

niedrigem GI, 

• eine Kost mit erhöhtem Eiweißanteil und 

hohem GI, 

• eine Kost mit normalem Eiweißanteil 

und niedrigem GI, 

• eine Kost mit normalem Eiweißanteil 

und hohem GI. 

Bei der fünften Diät handelte es sich um 

eine „Kontroll-Diät“, die sich an den bestehenden 

Ernährungsempfehlungen orientierte. 

In den ersten sechs Monaten nach 

der Gewichtsreduktion bewirkte eine 

proteinreichere Ernährung durchschnittlich 

eine um 1 kg geringere Wieder - 

zunahme des Körpergewichts. Ebenso 

verdoppelte sie die Chance, das Gewicht 

längerfristig zu halten. Auch ein niedriger 

GI reduzierte die Gewichts-Wieder - 

zunahme um etwa 1 kg, so dass eine 

Ernährung mit niedrigem GI und höherem 

Proteinanteil insgesamt zur Gewichts - 

konstanz führte. 

Während der Gewichtsreduktions - 

phase sanken die LDL-Cholesterin-, die 

Triglyzerid- und die Entzündungswerte 

deutlich ab und auch der Blutdruck normalisierte 

sich. Allerdings verminderte 

sich auch der Wert für das „gute“ HDL- 

Cholesterin. Diese Daten zeigen die 

enorme Bedeutung der Energiebilanz. 

�1 Bestimmte Diäten führten in der an die Gewichtsreduktionsphase anschließenden 

26-wöchigen Interventionsphase zu einer weiteren Reduktion des Entzündungsmarkers CRP 

(C-reaktives Protein). LP/LGI: Diät mit niedrigem Proteingehalt und niedrigem glykämischem 

Index (GI) > HP/LGI: Diät mit hohem Proteingehalt und niedrigem GI >> LP/HGI: Diät mit 

niedrigem Proteingehalt und hohem GI > Control: Von der Deutschen Gesellschaft für 

Ernährung empfohlene Kost ≠ HP/HGI: Diät mit hohem Proteingehalt und hohem GI.

�2 Insulinempfindlichkeit der Studienteilnehmer nach dem Verzehr unterschiedlicher iso - 

energetischer Diäten über einen Zeitraum von sechs bzw. 18 Wochen, dargestellt als M-Werte: 

insulinvermittelte Glucoseaufnahme als Messwert der Gesamtkörper-Insulinempfindlichkeit. 

Kontrolldiät (weiß); Diät mit hohem Ballaststoffanteil (hellgrau); Diät mit einem hohen Protein - 

anteil (helllila); Diät mit moderatem Eiweiß- und Ballaststoffanteil (lila). Nach sechs Wochen 

zeigte sich ein Unterschied zwischen einer verbesserten Insulinempfindlichkeit unter einer Diät 

mit hohem Ballaststoffanteil und einer verschlechterten Insulinempfindlich keit unter einer 

Diät mit hohem Proteinanteil. Nach 18 Wochen wiesen Biomarkerunter suchungen darauf hin, 

dass die Probanden die Diät mit hohem Proteinanteil ab der sechsten Woche weniger gut 

einhielten. 

Denn die negative Energiebilanz während 

der Gewichtsreduktion hatte, abgesehen 

von dem Effekt auf den HDL-Spiegel, 

einen außerordentlich positiven Effekt 

auf den Stoffwechsel. 

Die fünf verschiedenen isokalorischen 

Diäten unterschieden sich hinsichtlich 

ihrer Wirkungen auf den Stoffwechsel 

kaum voneinander. In allen Gruppen 

konnten wir einen moderaten Wie - 

deranstieg des Blutdrucks, des LDL- 

Cholesterins sowie der Triglyzeride feststellen. 

Auch das HDL-Cholesterin stieg 

unter allen Ernährungsstrategien deutlich 

über die Ausgangswerte an. Eine bedeutsame 

Ausnahme fand sich jedoch bezüglich 

der Spiegel des Entzündungs markers 

CRP (C-reaktives Protein), die in der 

Gewichtsreduktionsphase stark ab fielen. 

Eine an diese Phase anschließende Er - 

nährung mit einem niedrigen GI verursachte 

einen signifikanten weiteren 

Abfall des CRP (Abb. �1 ). Eine Ernährung 

mit erhöhtem Proteinanteil hatte dagegen 

keinen positiven, sondern eher einen 

leicht negativen, vom GI unabhängigen 

Effekt auf den CRP-Spiegel. 

Daher gingen wir der Frage nach, 

welche weiteren Stoffwechselwirkungen 

eine proteinreiche Ernährung trotz der 

günstigen Effekte auf das Körpergewicht 

haben könnte. 

Wir untersuchten hierzu gesunde übergewichtige 

Menschen im Rahmen der 

ProFiMet (Protein, Fiber and Metabolic 

Syndrome)-Studie. Die Probanden erhielten 

zweimal täglich ein Supplement mit 

Erbsen- und Molke-Proteinen, um den 

Proteingehalt der Nahrung auf 24 – 28 % 

der Nahrungsenergie zu erhöhen. Die 

Kontrollgruppe verzehrte ein proteinarmes, 

kohlenhydrathaltiges Placebo prä - 

parat mit einem normalen Proteinanteil 

von 15 %. Die erhöhte Proteinzufuhr hatte 

bei konstantem Körpergewicht keine 

negativen Auswirkungen auf Entzün - 

dungs signale. Die Muskelmasse nahm in 

der Hochproteingruppe nach 18 Wochen 

durchschnittlich um ca. 500 g zu, während 

die Körperfettmenge der Pro banden entsprechend 

abnahm. Gleich zeitig be ding te 

die eiweißreiche Kost eine moderate 

Reduktion der Insulinempfind lich keit 

(Abb. �2 ), die mit einer Konzentra tions - 

zunahme des Signalenzyms S6-Kinase 

verknüpft war. Die S6-Kinase fördert das 

Muskelwachstum und hemmt die Insu lin - 

wirkung. Da eine zu hohe Proteinzufuhr 

ungünstige Stoff wechselwirkungen ha - 

ben kann, empfehlen wir gegenwärtig 

nierengesunden Men schen eine Kost mit 

einem Pro tein anteil von 15–25 %. 

33 

�2 Insulin sensitivity, according to diet, 

expressed as M-value of the baseline value 

after 6 and 18 weeks. Control diet (white 

bars), diet high in cereal fiber (grey bars), 

diet high in protein (pale violet bars), 

mixed diet moderately high in both cereal 

fiber and protein (violet bars). M-value: 

insulin-mediated glucose uptake as a 

measurement of whole-body insulin 

sensitivity. 

flam matory markers were lowered significantly 

and blood pressure became 

normal. Although HDL cholesterol also 

decreased, this data emphasizes the 

enormous importance of the energy 

balance. The metabolic effects of the 

subsequent five different isocaloric 

diets hardly differed. In all groups there 

was a moderate increase in blood pressure, 

LDL cholesterol, and triglycerides. 

There was also a marked increase in HDL 

cholesterol. An exception was the 

inflammatory marker CRP (C-reactive 

protein) level, which markedly decreas - 

ed during weight loss. A subsequent 

diet with a low GI caused a further 

significant decrease of CRP (Fig. �1 ). In 

contrast, a diet with a higher protein 

content had a slightly negative effect on 

the GI-independent CRP level. 

We therefore pursued the question of 

other possible metabolic effects of a 

high-protein diet. We studied healthy, 

overweight individuals within the 

framework of the “ProFiMet” (Protein, 

Fiber, and Metabolic Syndrome) Study. 

In order to increase the protein content 

of the diet to 24 – 28 % of total energy 

intake, the probands received protein 

supplements twice a day. The control 

group received a low-protein placebo 

containing carbohydrates, ensuring a 

normal protein content of 15 %. The 

high protein intake had no negative 

effects on inflammatory markers under 

constant body weight. The muscle 

mass increased by about 500 grams 

after 18 weeks, accompanied by a 

similar reduction in total body fat. 

However, protein also induced a reduction 

in insulin sensitivity (Fig. �2 ), which 

was associated with an increase of the 

signaling enzyme S6-kinase. That is 

known to induce muscle-cell growth 

and to reduce insulin sensitivity. As a 

high intake of protein may have disadvantageous 

metabolic effects, we recommend 

a protein content of 15–25 % 

of total energy intake in healthy individuals.

34 

Which nutrient fibers are most 

favorable for metabolism? 

In previous studies our group demonstrated 

that non-soluble fiber from 

wheat or oats (Fig. �3 ) rapidly improves 

insulin action. In the ProFiMet Study we 

investigated the effect of non-soluble 

oat fiber and compared it with a highprotein 

and high-cereal-fiber nutrition 

over 18 weeks. Indeed, the intake of 30 g 

of oat fiber per day improved insulin 

sensitivity by approximately 20 % 

as determined by hyperinsulinemic 

euglycemic clamps. The combination of 

fiber with high protein intake not only 

prevented the insulin resistance 

observed by protein intake alone but 

even improved insulin sensitivity as 

well. 

In contrast to the soluble, fermentable 

fiber that is transformed to 

short-chain fatty acids by intestinal 

bacteria, the non-fermentable, nonsoluble 

fiber does not contribute to 

energy balance. Indeed, in a study in 

mice, the non-fermentable oat fiber prevented 

weight gain and fatty liver otherwise 

induced by a high-fat diet, 

whereas the same amount of soluble, 

fermentable guar fiber added to energy 

balance and thereby to body weight. 

In view of the positive effects of oat 

fiber on insulin sensitivity, we are currently 

investigating in the OptiFiT 

(Optimal Fiber Trial) Study whether an 

oat-fiber supplement may help to prevent 

diabetes in pre-diabetic subjects 

with impaired glucose tolerance and 

impaired fasting glucose and positively 

affect body weight. Should this be confirmed, 

this fiber may be added in moderate 

amounts to everyday foods such 

as bread, cakes, and pasta (with little 

effect on the taste) in order to significantly 

reduce the incidence of diabetes. 

Metabolic regulation by Glucoseinduced 

Insulinomimetic Peptide (GIP) 

The Glucose-induced Insulinomimetic 

Peptide (GIP) serves to regulate nutrient 

utilization and fat storage in adipose tissue 

as well as insulin release. We investigated 

the effects of this hormone by 

giving volunteers a 4-hour infusion of 

GIP. In other experiments, the volun- 

�3 Oats contain insoluble fiber that causes 

a short-term improvement of insulin 

sensitivity. 

Welche Ballaststoffe sind für den 

Stoffwechsel am günstigsten? 

Christiane Bumke-Vogt, Özlem Gögebakan, 

Silke Hornemann, Angela Kohl, Michael Kruse, 

Martin Osterhoff, Martin O. Weickert 

Der Verzehr von Getreide-Ballaststoffen 

wurde in zahlreichen epidemiologischen 

Studien mit einer Abnahme des Typ-2- 

Diabetes- und des kardiovaskulären 

Risikos verknüpft. Lösliche Ballaststoffe 

aus Gemüse und Obst zeigten dagegen 

keine protektiven Effekte. Wir konnten 

bereits in früheren Studien zeigen, 

dass unlösliche Ballaststoffe aus Hafer 

(Abb. �3 ) oder Weizen die Insulin wirk - 

samkeit kurzfristig verbessern. In der 

ProFiMet (Protein, Fiber and Metabolic 

Syndrome)-Studie untersuchten wir für 

eine Dauer von 18 Wochen die Stoff - 

wechseleffekte einer mit unlöslichen 

Hafer-Ballaststoffen angereicherten Kost 

sowie die Effekte einer Kost mit hohem 

Protein- und Getreide-Ballaststoffanteil. 

Tatsächlich verbesserte eine Ballast stoff - 

zufuhr von etwa 30 g/Tag die Insulin - 

empfindlichkeit um knapp 20 % (gemessen 

in einem hyperinsulinämischen, 

euglykämischen Clamp). Zudem verhinderte 

sie bei einer gleichzeitig erhöhten 

Aufnahme von Eiweiß nicht nur eine proteinbedingte 

Insulinresistenz, sondern 

verbesserte sogar die Insulinwirkung. Die 

richtige Kombination von Nahrungs - 

kompo nen ten ist offensichtlich vorteilhaft. 

Die verwendeten unlöslichen Hafer- 

Ballast stoffe sind kaum fermentierbar 

und verursachen deshalb keine Blähun - 

gen. Im Gegensatz zu fermentierbaren löslichen 

Ballaststoffen, die von Darm - 

bakterien in kurzkettige Fettsäuren 

umgewandelt und dann als Nahrung 

resorbiert werden, tragen sie auch nicht 

zur Energiebilanz bei. Die Bedeutung dieses 

Aspektes zeigten wir an Mäusen, die 

eine fettreiche Diät erhielten. Hier verhinderten 

unsere Haferballaststoffe, im 

Gegensatz zu dem löslichen fermentierbaren 

Ballaststoff Guar, eine Gewichts - 

zunahme und das Entstehen einer 

Fettleber. Da die Hafer ballaststoffe nicht 

verwertet werden können und den Stoff - 

wechsel günstig beeinflussen, wären sie 

ein natürlicher, ener gie armer und sinnvoller 

Nahrungs zusatz. Deshalb unter - 

suchen wir aktuell in der OptiFiT (Optimal 

Fiber Trial)-Studie, ob ein zweimal täglich 

eingenommenes Supple ment unserer 

Haferballaststoffe das Auftreten von 

Diabetes bei Menschen mit einem Prä - 

diabetes (gestörte Glucose toleranz und 

gestörte Nüchternglucose) vermindern 

kann und das Gewicht günstig beeinflusst. 

Sollte sich dies bestätigen, wäre ein 

Zusatz von geringen Mengen an unlöslichen 

Ballaststoffen zu Nahrungs mitteln 

wie Brot, Kuchen und anderen Teigwaren 

(die deren Geschmack nicht merklich verändern) 

ein wirksamer Weg, um die 

Diabetes-Inzidenz insgesamt deutlich zu 

reduzieren. 

�3 Hafer enthält unlösliche Ballaststoffe, welche die Insulinwirksamkeit kurzfristig verbessern.

Stoffwechselregulation durch das 

nahrungsinduzierte Dünndarmhormon 

Glucose-induziertes Insulino - 

mimetisches Peptid (GIP) 

Andreas Birkenfeld, Özlem Gögebakan, 

Frank Isken †, Farnaz Nehad Kejani, Martin 

Osterhoff, Olga Pivovarova, Natalia Rudovich, 

Martin O. Weickert 

Das Glucose-induzierte Insulino mime ti - 

sche Peptid (GIP) ist ein wichtiges Dünn - 

darmhormon, das nach der Nahrungs - 

aufnahme freigesetzt wird und die 

Nah rungsverwertung und Speicherung 

im Fettgewebe ebenso wie die Insulin - 

freisetzung reguliert. Um mehr über die 

Funktionen von GIP zu erfahren, untersuchten 

wir seine Wirkung, indem wir 

Freiwilligen das Hormon über vier Stun - 

den infundierten. Um das Hormon - 

muster nach dem Essen zu imitieren, 

infundierten wir Freiwilligen in weiteren 

Experimenten zudem Insulin und Glu cose. 

Vor und nach der Infusion wurden 

Veränderungen der Genexpression im 

Fettgewebe mit Gen-Arrays (48.000 

Gensonden) bestimmt, die sämtliche 

bekannten Gene erfassen. Gleichzeitig 

verwendeten wir eine moderne massenspektrometrische 

Technik der parallelen 

Messung von hunderten Stoffwech sel - 

metaboliten im Plasma: die „Meta bo - 

lomics“. Die aufwendige Analyse dieser 

großen Datenmengen zeigte zahlreiche 

neue und unerwartete Stoffwechsel - 

wege, die durch diese Hormone reguliert 

werden. GIP reduzierte z. B. die Expression 

der Lipolyseenzyme adipose triglyceride 

lipase und hormone-sensitive lipase, eben - 

so wie die Expression eines Enzyms des 

Glucocorticoidstoffwechsels, die 11beta- 

Hydroxysteroid-Dehydrogenase (11beta- 

HSD1) und senkte die Kon zen tration der 

freien Fettsäuren. In Zell kulturstudien 

bestätigten wir, dass GIP durch eine 

Hemmung der 11beta-HSD1 die Lipolyse 

hemmt. Weiter beobachteten wir, dass 

GIP ein hungerauslösendes Hormon aus 

dem Magen, das Ghrelin, im Zusam men - 

spiel mit Insulin und Fett säure meta - 

boliten reduziert und damit den Appetit 

beeinflussen kann. Inter essanter weise 

erhöhte GIP auch die Konzentration be - 

stimmter Entzündungs mediatoren aus 

dem Fettgewebe, wie z. B. das monocyte 

chemoattractant protein 1, ein Signal - 

protein, das Entzündungszellen ins Fett - 

gewebe lenkt. Da Übergewicht mit einer 

Zunahme dieser Entzündungszellen im 

Fettgewebe einhergeht, zeigen diese 

Daten, dass schon große Mahlzeiten, die 

viel GIP freisetzen, diesen Prozess in Gang 

setzen können. GIP scheint also überwie- 

gend für eine effektive Energiespeiche - 

rung zu sorgen. Dies konnten wir durch 

Studien bestätigen, in denen Mäuse vor 

einer Adipositas geschützt waren, deren 

GIP-Rezeptor durch Genmanipulation 

ausgeschaltet war. 

Individualisierte Ernährung und 

Nutrigenomik 

Stephanie Döcke, Silke Hornemann, 

Michael Kruse, Christian v. Loeffelholz, 

Anne-Katrin Seltmann 

Es ist seit langem bekannt, dass Men schen 

unterschiedlich auf Nahrung reagieren. 

Wir vermuten heute, dass diese Unter - 

schiede in genetischen Variationen be - 

gründet sind. Individuelle Unterschiede 

sollten sich am deutlichsten erfassen lassen, 

wenn man die Reaktion von Indivi - 

duen auf eine Nahrungsumstellung 

untersucht. Dies tun wir mit Hilfe der 

NUGAT (NUtriGenomic Analysis in Twins)- 

Studie. Eineiige Zwillingspaare müssen für 

zunächst sechs Wochen eine fettarme, 

kohlenhydratbetonte Ernäh rung befolgen, 

die auf den Empfehlungen der 

Deutschen Gesellschaft für Er nährung 

basiert. Im Anschluss müssen sie für 

sechs Wochen eine klassisch deutsche, 

fettund proteinreiche Kost essen und 

danach eine proteinreiche, Ballaststoffbetonte 

Ernährung verfolgen. Beide 

Zwillinge eines Paares ernähren sich 

gleich, so dass auftretende Unterschiede, 

z. B. in den Stoffwechselwerten, nicht 

genetisch bedingt sein können. Ein Ver - 

gleich der unterschiedlichen Zwillings - 

paare sollte dagegen die Größe der 

genetisch bedingten Variation zeigen. 

Tat sächlich beobachten wir erhebliche 

Unterschiede zwischen den Paaren in 

einer Vielzahl von Parametern (Abb. �4 ), die 

sowohl die Regulation des Fett- und 

Zucker stoffwechsels, das Leberfett, verschiedene 

Hormone, die Monozyten - 

funktion, die Genexpression im abdominellen 

Fett sowie auch die Regulation 

circadianer Gene betreffen. Die Studie 

wird bis 2012 fortgeführt, wobei wir auch 

weiterhin noch Zwillingspaare suchen. 

Veränderungen intrazellulärer 

Signalwege bei einer Fettleber 

Andreas Birkenfeld, Stephanie Döcke, 

Christian v. Loeffelholz, Natalia Rudovich, 

Martin O. Weickert 

Eine Fettleber tritt meistens im Zusam - 

menhang mit Übergewicht auf und ist 

eng mit Entgleisungen des Zucker- und 

35 

teers had infusions of glucose and 

insulin in order to imitate the hormonal 

pattern after a meal. Before and 

following GIP infusion, gene expression 

patterns in adipose tissue were determined 

using gene arrays, which 

included all known genes. At the same 

time we assessed hundreds of metabolites 

in plasma using a modern mass 

spectrometry approach, metabo lo - 

mics. An extensive analysis of this large 

amount of data revealed numerous 

new and unexpected metabolic pathways 

regulated by GIP. It reduced for 

example the expression of the lipolytic 

enzyme adipose triglyceride lipase and 

hormone-sensitive lipase, as well as an 

enzyme of glucocorticoid metabolism, 

11beta-hydroxysteroid dehydrogenase 

(11beta-HSD1). This was accompanied 

by a decrease in free fatty acids. Cell culture 

studies confirmed that GIP inhibits 

lipolysis by inhibiting 11beta-HSD1. 

We also observed a reduction of the 

hunger-triggering hormone ghrelin by 

GIP in interaction with insulin and fatty 

acid metabolites, which can have an 

effect on appetite. GIP also increased 

the concentration of certain inflammatory 

mediators from fatty tissue, e.g., 

monocyte chemoattractant protein-1, a 

signaling protein that recruits inflammatory 

cells to fatty tissue. Since overweight 

is linked to an increase of 

inflammatory cells in fatty tissue, these 

data show that even large meals, which 

stimulate release of large amounts 

of GIP, can initiate this process. 

Apparently, GIP is mainly responsible for 

an efficient energy storage. In studies 

with mice whose GIP receptor was 

inactivated by genetic engineering, we 

were able to demonstrate that these 

mice are protected from becoming 

obese. 

Individualized nutrition and 

nutrigenomics 

It is well known that people respond differently 

to nutrition and it is currently 

believed that these differences are due 

to genetic variations. Such differences 

should become most apparent in individuals 

following marked changes in 

nutrient intake. With the aid of the 

NUGAT (NUtriGenomic Analysis in 

Twins) Study, we are investigating the 

responses of identical twins. Following 

a 6-week low-fat, carbohydrate-based 

diet recommended by the German 

Association for Nutrition, the twins

36 

�4 The test persons of the NUGAT study 

were also examined with the aid of dualenergy 

X-ray absorptiometry (DXA), a 

method for measuring total body 

composition, including bone, fat, and 

muscle mass. 

switch to a classical German fat- and 

protein-rich nutrition for the next 6 

weeks, followed by a high-protein, 

high-fiber diet. Since both twins have 

the same diet, any differences in metabolic 

values, for example, have no 

genetic basis. On the other hand, a 

comparison of different pairs of twins 

will allow determination of the range 

of genetic variation. Indeed, we observed 

major differences between pairs of 

twins in numerous parameters (Fig. �4 ). 

This study is currently underway and we 

will recruit further pairs of twins up 

until 2012. 

Changes of intracellular hormonal 

signaling pathways associated with 

fatty liver in humans 

Fatty liver is frequently observed in 

overweight subjects and is closely associated 

with disturbances in sugar and 

fat metabolism. We are currently investigating 

human hepatic tissues of differing 

fat content. Liver tissue was 

obtained in cooperation with the Clinic 

for Visceral Surgery of the Charité 

University Medicine Berlin after 

patients gave their consent. 

We investigate signaling pathways 

associated with intracellular energy 

metabolism which regulate activation 

of catabolic, fat-burning signals, as well 

as the role of endoplasmic reticulum 

(ER) stress. Our results show an unexpected 

pattern of changes, which deviate 

in part significantly from those 

observed in mouse models. We were 

able to identify previously unknown 

proteins as possible influencing factors. 

In the studies mentioned above 

(NUGAT, ProFiMet, OptiFit), we determined 

the hepatic fat content of participants 

by nuclear magnetic resonance 

(NMR) and were already able to 

show that lowering the dietary GI can 

reduce hepatic fat content. Using this 

approach, we expect to develop nutritional 

strategies to diminish development 

of fatty liver disease. 

�4 Die Probanden in der NUGAT-Studie wurden auch mit Hilfe der Dual-Röntgen-Absorptio - 

metrie (DXA) untersucht. Ein Verfahren, das Aufschluss über die Körperzusammensetzung aus 

Knochen-, Fett- und Muskelmasse gibt. 

Fettstoffwechsels verbunden. Um deren 

Entstehung besser zu verstehen, untersuchen 

wir menschliches Lebergewebe mit 

unterschiedlichem Fettgehalt. Frisches 

Lebergewebe wird in Zusammenarbeit 

mit der Klinik für Viszeralchirurgie der 

Charité nach Zustimmung der Patienten 

gewonnen, wenn Leberoperationen er - 

forderlich werden, z. B. wegen Zysten, 

Hämangiomen oder Metastasen. 

Wir untersuchen hier Signalwege, die 

mit dem intrazellulären Energiegehalt 

verbunden sind und welche die Akti - 

vierung kataboler, fettverbrennender 

Signale steuern sowie die Rolle des endoplasmatischen 

Retikulum (ER)-Stresses. 

Unsere Ergebnisse zeigen ein unerwartetes 

Muster, das teilweise deutlich von dem 

in Mausmodellen beobachteten ab - 

weicht. 

Bisher unbekannte Proteine wie z. B. 

transducin beta-like 1 konnten als Ein - 

flussfaktoren identifiziert werden. 

In den oben erwähnten Studien 

(NUGAT, ProFiMet, OptiFit) messen wir das 

Leberfett der Teilnehmer durch Kern spin - 

spektroskopie und konnten bereits zeigen, 

dass eine Reduktion des glykämischen 

Index das Leberfett senken kann. Wir 

erwarten, hierdurch Hinweise auf Ernäh - 

rungsstrategien zu erhalten, die eine 

Leberverfettung vermindern. 


Brigitte Böhm 

Melanie Hannemann 

Anja Henkel 

Daniela Hoffmann 

Birgit Horchler 

Susann Richter 

Kristin Simon 

Katrin Sprengel 

Stephanie Sucher 

Katja Treu 

Andreas Wagner 

Andrea Ziegenhorn




Arafat, A.M., Weickert, M.O., Frystyk, J., 

Spranger, J., Schöfl, C., Möhlig, M., Pfeiffer, 

A.F.H.: The role of insulin-like growth factor 

(IGF) binding protein-2 in the insulinmediated 

decrease in IGF-I bioactivity. J. 

Clin. Endocrinol. Metab. 94, 5093–5101 


Arafat, A.M., Möhlig, M., Weickert, M.O., 

Schöfl, C., Spranger, J., Pfeiffer, A.F.H.: 

Improved insulin sensitivity, preserved 

beta cell function and improved wholebody 

glucose metabolism after low-dose 

growth hormone replacement therapy in 

adults with severe growth hormone deficiency: 

a pilot study. Diabetologia 53, 

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Erratum 464 (2010). 

Isken, F., Klaus, S., Osterhoff, M., Pfeiffer, 

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high-fat diet-induced obesity in C57BL/6J 

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Isken, F., Klaus, S., Petzke, K.-J., Lodden - 

kemper, C., Pfeiffer, A.F.H., Weickert, M.O.: 

Impairment of fat oxidation under highvs. 

low-glycemic index diet occurs before 

the development of an obese phenotype. 

Am. J. Physiol./Endocrinol. Metab. 298, 

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Metabolic effects of diets differing in glycaemic 

index depend on age and endogenous 

glucose-dependent insulinotrophic 

polypeptide in mice. Diabetologia 52, 

2159–2168 (2009). 

Larsen, T.M., Dalskov, S.-M., van Baak, M., 

Jebb, S.A., Papadaki, A., Pfeiffer, A.F.H. et.al. 

and Astrup, A. for the Diet, Obesity, and 

Genes (Diogenes) Project: Diets with high 

or low protein content and glycemic 

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Engl. J. Med. 363, 2102–2113 (2010). 

Mai, K., Andres, J., Biedasek, K., Weicht, J., 

Bobbert, T., Sabath, M., Meinus, S., 

Reinecke, F., Möhlig, M., Weickert, M.O., 

Clemenz, M., Pfeiffer, A.F.H., Kintscher, U., 

Spuler, S., Spranger, J.: Free fatty acids link 

metabolism and regulation of the insulinsensitizing 

fibroblast growth factor-21. 

Diabetes 58, 1532–1538 (2009). 

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Meinus, S., Kraatz, J., Andres, J., Arafat, A.M., 

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Physiological modulation of circulating 

FGF21: relevance of free fatty acids and 

insulin. Am. J. Physiol./Endocrinol. Metab. 

299, E126–E130 (2010). 

Márquez-Quiñones, A., Mutch, D.M., 

Debard, C., Wang, P., Combes, M., Roussel, 

B., Holst, C., Martinez, J.A., Handjieva- 

Darlenska, T., Kalouska, P., Jebb, S., Babalis, 

D., Pfeiffer, A.F.H. et.al. and Viguerie, N. on 

behalf of the DiOGenes Project: Adipose 

tissue transcriptome reflects variations 

between subjects with continued weight 

loss and subjects regaining weight 6 mo 

after caloric restriction independent of 

energy intake. Am. J. Clin. Nutr. 92, 975– 

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Pivovarova, O., Gögebakan, Ö., Pfeiffer, 

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Pivovarova, O., Nikiforova, V.J., Pfeiffer, 

A.F.H., Rudovich, N.: The influence of 

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Fischer-Rosinksy, A., Spranger, J., Möhlig, 

M., Schulze, M.B., Boeing, H., Pfeiffer, 

A.F.H.: Polymorphisms within insulindegrading 

enzyme (IDE) gene determine 

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Isken, F., Spranger, J., Mai, K., Randeva, H.S., 

Pfeiffer, A.F.H., Weickert, M.O.: Circulating 

vaspin is unrelated to insulin sensitivity in 

a cohort of nondiabetic humans. Eur. J. 

Endocrinol. 162, 507–513 (2010). 



37 

NUGAT-Studie: Genetische Determi - 

nanten metabolischer Reaktionen auf 

kohlenhydrat-, fett- oder proteinreiche 

Ernäh rungsstrategien 



OptiFit: Untersuchung der Aus wir kung 

unlöslicher Ballaststoffe auf den Koh - 

lenhydrat- und Fettstoffwechsel sowie 

der Prävention des Diabetes mellitus Typ 

2 bei Personen mit gestörter Glukose - 

toleranz 

Finanzierung: DDS 

Laufzeit: 01.03.2010 – 28.02.2013 

Nahrungsabhängige Modulation der 

Genexpression des Fettgewebes durch 

Gastric Inhibitory Polypeptide (GIP) und 

Adipositasrisiko: Nutrigenomik des GIP 


Laufzeit: 01.06.2010 – 31.05.2013 

PROFIMET: Wirkung von Proteinen und 

Ballaststoffen auf Parameter des Meta - 

bolischen Syndroms 


Laufzeit: 01.08.2007 – 31.07.2010 

DiOGenes (IP): Diet, Obesity and Genes 



Klinische Forschergruppe „Hormonal 

regulation of body weight maintenance“: 

Workpackage 2 



SEGATROM: Sensorische und gastrointestinale 

Einflüsse von Geschmacks - 

rezeptorvarianten auf den Metabolis - 

mus und die Ernährung des Menschen 


Laufzeit: 01.09.2010 – 31.08.2013 

Einfluss von Alpha-Linolensäure auf die 

GIP-vermittelte Entwicklung von Ent - 

zün dungsreaktionen und Expression 

zirkadianer Gene im Fettgewebe 

Finanzierung: UFOP 

Laufzeit: 01.04.2010 – 31.12.2011 

IMAGE (Public Health): Development 

and Implementation of a European 

Guideline and Training Standards for 

Diabetes Prevention 


Laufzeit: 01.04.2007 – 31.03.2010 

Endoplasmatisches Retikulum (ER)- 

Stress im Rahmen der humanen 

nichtalkoholischen Fettlebererkrankung 

(NAFLD) 

Finanzierung: DDG 

Laufzeit: 01.02.2010 – 31.01.2012

36 

Department of Molecular Epidemiology 

Head: Prof. Dr. Matthias B. Schulze 

Summary Diabetes mellitus is the 

leading cause of preventable blindness 

and non-traumatic, lower-extremity 

amputation. Furthermore, diabetes is a 

major cause of coronary heart disease 

and chronic renal failure. Only 5 to 10 % 

of diabetics have type 1, which is 

caused by an absolute insulin deficiency 

that begins at an early age. Type 

2 diabetes, the most prevalent form, is 

present in 90 to 95 % of all cases. Type 

2 diabetes is linked to a genetic disposition, 

but its development is promoted 

by overweight and unfavorable eating 

and lifestyle habits. Efforts to understand 

the etiology of the condition and 

develop preventive strategies are key 

public health goals. Studies suggest 

that a number of dietary exposures can 

influence diabetes risk, independent of 

dietary effects on body weight. 

Aim of the Department of Molecular 

Epidemiology is to evaluate associations 

between diet and lifestyle and risk of 

type 2 diabetes and its complications. 

The research concept is based on the 

assumption that interaction between 

genetic factors and lifestyle plays a central 

role in the development of these diseases. 

Current research topics include: 

• the interplay between nutritional 

exposures and metabolic status as 

well as gene-environment interactions 

and the incidence of type 2 

diabetes and 

• approaches to diabetes risk prediction. 

Diet, genetics, and risk of diabetes 

Fatty acid biomarkers and diabetes risk 

Traditional dietary assessment methods 

are no longer sufficient for epidemiological 

research, so there is a growing 

interest in biomarker research. We 

therefore investigated the role of fatty 

acids in type 2 diabetes incidence by 

using biomarkers and DNA analysis. 

Fatty acid biomarkers reflect the biologically 

relevant fatty acid profile at the 

interface between fat intake and metabolic 

processes. Within a DFG project, 

we used data from the European 

Prospective Investigation into Cancer 

and Nutrition (EPIC)-Potsdam Study to 

evaluate associations between dietary 

fat intake and fatty acid profile of erythrocyte 

membranes with diabetes 

�1 Association between rs174546 and 

fatty acid profiles of erythrocyte 

membranes in the EPIC-Potsdam Study. 

The mean proportion of respective fatty 

acids among participants with rs174546 

CC-genotype serves as reference value. 

Abteilung Molekulare Epidemiologie 

Leitung: Prof. Dr. Matthias B. Schulze 

Zusammenfassung Diabetes mellitus 

ist eine chronische Störung des Glukose - 

stoffwechsels und die wichtigste Ursache 

vermeidbarer Erblindungen und nichttraumatischer 

Amputationen der unteren 

Extremitäten. Zudem ist Diabetes mellitus 

eine Hauptursache der koronaren Herz - 

erkrankung und eines dauerhaften Nie - 

renversagens. Der Typ-2-Diabetes (Alters - 

zucker) stellt dabei die häufigste Form in 

Deutschland dar. Nur etwa fünf bis zehn 

Prozent der Menschen mit Diabetes sind 

an einem Typ-1-Diabetes erkrankt. Dieser 

tritt bereits in jungen Jahren auf und ist 

durch einen absoluten Insulinmangel 

charakterisiert. Dagegen leiden etwa 

90 bis 95 Prozent der Menschen mit 

Diabetes an einem Typ-2-Diabetes. Diese 

Krankheit hat auch eine genetische 

Grund lage, wird aber erst durch Über - 

gewicht und ungünstige Ernährungsund 

Lebensstilgewohnheiten ausgelöst. 

Die Ätiologie des Typ-2-Diabetes aufzuklären 

und Präventionsstrategien zu entwickeln, 

sind wichtige Ziele der Ge - 

sundheitswissenschaften. Beobachtungsund 

Interventionsstudien legen hier 

nahe, dass etliche Ernährungsfaktoren 

das Risiko für die Erkrankung beeinflussen, 

unabhängig vom Einfluss der Ernährung 

auf das Körpergewicht. 

Ziel der Abteilung Molekulare Epi - 

demio logie ist es, die Beziehungen zwischen 

Ernährung und Lebensstil und dem 

Auftreten des Typ-2-Diabetes und seiner 

Folgeerkrankungen zu untersuchen. Da bei 

basiert das Forschungskonzept auf der 

Annahme, dass diese Erkrankungen 

durch ein Zusammenspiel von geneti- 

schen Faktoren und Lebensstileigen - 

schaf ten entstehen. Gegenstand der 

Forschung ist insbesondere: 

• das Zusammenspiel zwischen Ernäh - 

rungsfaktoren und metabolischen Mar - 

kern sowie Gen-Umwelt-Inter aktionen 

in der Entstehung des Typ-2-Diabetes 

und 

• Möglichkeiten der Diabetes-Risiko prä - 

diktion. 

Ernährung, Genetik und Diabetes-Risiko 

Ina Danquah, Janine Kröger, Laura Schulken 

Rolle von Fettsäuren in der Pathogenese des 

Typ-2-Diabetes 

Traditionelle Ernährungserhebungsinstru - 

mente reichen heute in der epi demio - 

logischen Forschung nicht mehr aus, weshalb 

die Biomarkerforschung seit einiger 

Zeit zunehmendes Interesse gewinnt. 

Daher untersuchten wir unter anderem 

die Rolle von Fettsäuren in der Patho - 

genese des Typ-2-Diabetes mit Hilfe von 

Biomarkern und DNA-Analysen. 

Fettsäure-Biomarker spiegeln das biologisch 

relevante Fettsäureprofil an der 

Schnittstelle zwischen der Zufuhr von 

Nahrungsfetten und Stoffwechselpro - 

zessen wider. Im Rahmen eines DFGgeförderten 

Projektes untersuchten wir 

mit Hilfe der Daten der European 

Prospective Investigation into Cancer and 

Nutrition (EPIC)-Potsdam-Studie, ob die 

Aufnahme von Nahrungsfetten und das 

Fettsäureprofil von Erythrozytenmem - 

branen mit dem Diabetes-Risiko assoziiert 

sind. Die EPIC-Potsdam-Studie ist eine 

�1 Assoziation zwischen rs174546 und dem Fettsäureprofil in Erythrozytenmembranen in der 

EPIC-Potsdam-Studie. Als Referenz dient der mittlere Anteil der entsprechenden Fettsäure unter 

Studienteilnehmern mit einem rs174546 CC-Genotyp.

prospektive Kohortenstudie mit 27.548 

Studienteilnehmern, hauptsächlich im 

Alter von 35 bis 65 Jahren. 

Die beiden Enzyme Δ5-Desaturase 

(D5D) und Δ6-Desaturase (D6D) spielen 

im Metabolismus von mehrfach unge - 

sättigten Fettsäuren (PUFA) eine wesentliche 

Rolle, indem sie ungesättigte Fett - 

säuren durch Einführung einer weiteren 

Doppel bindung in andere Fettsäuren 

umwandeln. Wir evaluierten daher ihre 

Aktivi tä ten: zum einen anhand der 

Mengen verhältnisse der Fettsäure-Um - 

wand lungsprodukte zu den Vorläufer - 

fettsäuren und zum anderen anhand von 

genetischen Varianten des FADS1- und des 

FADS2-Gens, welche für diese beiden 

Desaturasen kodieren. Die Einzelbasen - 

mutation rs174546 ist synonym mit 

vielen weiteren Varianten im FADS1- 

FADS2-Genbereich in einem Linkage 

Disequili brium Block assoziiert. Zudem 

steht die Mutation im Zusammenhang 

mit einem deutlich verschobenen Fett - 

säureprofil der Erythrozytenmembra nen, 

welches eine verminderte D6D- und D5D- 

Aktivität reflektiert (Abb. �1 ). 

Das Fettsäureprofil der Erythrozyten - 

membranen stellte sich als starker 

Prädiktor des Diabetes-Risikos heraus. 

Die stärksten direkten Assoziationen mit 

dem Risiko beobachteten wir für die 

Mem bran konzentrationen von �-Lino len - 

säure, Dihomo-�-Linolensäure und Pal mi - 

to leinsäure, während wir für die Konzen - 

tra tion von Linolsäure die stärkste inverse 

Assoziation mit dem Risiko beobachteten. 

Zudem standen die Mengen verhältnisse 

der einzelnen Fettsäuren zueinander in 

einem sehr engen Zusam menhang mit 

dem Diabetes-Risiko (Abb. �2 ). Diese 

spiegeln nach unserer Interpretation die 

Aktivitäten der Desaturasen wider. 

Ebenso bestätigen die Genotypinfor ma - 

tionen für die Einzelbasenmutation 

rs174546 die direkte Risikobeziehung für 

die D6D sowie tendenziell auch die 

inverse Risikobeziehung für die D5D 

(Ansatz der Mendelschen Randomisie - 

rung). Die Zufuhr von Fettsäuren mit der 

Nahrung war nur moderat bis schwach 

mit den entsprechenden Fettsäure pro - 

filen der Erythrozyten korreliert. Ebenso 

war sie, wenn überhaupt, nur schwach mit 

dem Diabetes-Risiko assoziiert. 

Genetische Prädisposition, Erkrankungs - 

risiken und präventive Maßnahmen 

Auch wenn Risikovorhersagen anhand 

der derzeit bekannten Diabetes-Risiko - 

gene nicht möglich sind, ist dennoch 

nicht auszuschließen, dass Diabetes- 

Risikogene wichtig für die Wirksamkeit 

präventiver Maßnahmen sein können. So 

konnten wir beobachten, dass Träger 

eines Allels einer bestimmten Variante des 

TCF7L2-Gens sowohl ein erhöhtes Dia - 

betes-Risiko besitzen als auch hinsichtlich 

des Diabetes-Risikos nicht von einem 

höheren Vollkornprodukt-Verzehr profitieren. 

Analysen von ernährungsbedingten 

Erkrankungsrisiken, die im Zusammen - 

hang mit einer genetischen Prädis - 

position stehen, sind Gegenstand des 

europäischen Projektes InterAct (investigating 

how our genes and lifestyle interact 

�2 Relatives Risiko des Typ-2-Diabetes für einzelne Fettsäuren bzw. berechnete Aktivitäten 

der D6D- und D5D-Aktivität. Gezeigt ist jeweils das Relative Risiko für den Vergleich extremer 

Quintile. Die Fettsäuren wurden in Erythrozytenmembranen bestimmt. 

37 

risk. The EPIC-Potsdam Study involves 

27,548 subjects, mainly 35 to 65 years 

of age. The enzymes Δ5 desaturase 

(D5D) and Δ6 desaturase (D6D) play a 

key role in metabolism of polyunsaturated 

fatty acids, converting these to 

other fatty acids by inserting an additional 

double bond. Enzyme activities 

were evaluated by using fatty acid 

product-to-precursor ratios and by 

investigating variants in FADS1 and 

FADS2 genes that encode these 

desaturases. The single nucleotide 

polymorphism rs174546 carries information 

synonymous with many other 

variants within the FADS1-FADS2 gene 

block associated within a linkage disequilibrium 

block. These mutations are 

also linked to a significant shift in the 

fatty acid profile of erythrocyte membranes 

associated with lower D6D and 

D5D activities (Fig. �1 ). 

The fatty acid profile was clearly 

associated with diabetes risk. The 

strongest direct associations with risk 

were observed for proportions of 

�-linolenic acid, dihomo-�-linolenic 

acid, and palmitoleic acid, whereas the 

strongest inverse relation was detected 

for linoleic acid. Ratios of erythrocyte 

fatty acids that reflect desaturase 

activities were strongly associated with 

diabetes incidence (Fig. �2 ). 

Using the rs174546 variant (Mende - 

lian randomization approach) corroborated 

the direct risk relation for D6D 

activity and tended to support the 

inverse relation for D5D activity. 

Dietary fatty acids showed only modest 

to low correlations with erythrocyte 

fatty acids and were, if at all, only 

weakly associated with diabetes risk. 

Genetic predisposition, risk of diabetes 

development, and preventive measures 

Diabetes genes may be important for 

the effectiveness of preventive measures. 

We observed that carriers of an 

allelic variant within the TCF7L2 gene 

were more likely to develop type 2 diabetes 

and did not benefit from higher 

consumption of whole-grain foods. 

Analyses of nutrition-related risk in the 

context of a genetic predisposition are 

the focus of the EU-funded project 

InterAct (investigating how our genes 

�2 Relative risk of type 2 diabetes associat - 

ed with single fatty acids and calculated 

D6D and D5D activities. The relative risks 

for comparisons of extreme quintiles is 

shown. Fatty acid profiles were determined 

in erythrocyte membranes.

38 

and lifestyle interact to lead to diabetes). 

Significance of lifestyle and European 

diabetes gene variants in an African 

population 

Type 2 diabetes has rapidly emerged on 

the African continent (prevalence in 

Ghana, 6 %) since the early 1970s. 

Urbanization and an extended life 

expectancy of a constantly growing 

population may be responsible for this 

development. Our present research 

goal is to examine the effects of 

lifestyle and known European gene 

variants for type 2 diabetes risk in an 

African study population. This research 

is based on a case-control study in 

Ghana, West Africa. In cooperation 

with the Institute of Tropical Medicine 

and International Health of the Charité 

– Universitätsmedizin Berlin, nutritional 

behavior, physical activity, socioeconomic 

status, and clinical parameters of 

1,466 participants were assessed. In the 

predominantly female, overweight, 

and middle-aged study population, 

type 2 diabetes is associated with 

abdominal adiposity and a family history 

of diabetes. Type 2 diabetic patients 

also had an increased risk of malaria 

infection (46 %). 

Options for diabetes risk prediction 

Extension of the German Diabetes Risk 

Score 

The German Diabetes Risk Score, based 

on data of the EPIC-Potsdam Study, is 

available as an interactive online test 

and a questionnaire (www.dife.de) 

(Fig. �3 ). The Score aims to quantify the 

risk of future type 2 diabetes on the 

basis of age, waist circumference, 

dietary habits, and lifestyle. The 

German Diabetes Risk Score allows a relatively 

accurate determination of risk in 

comparison to other available tests 

(which frequently also involve blood 

markers). However, we checked 

whether additional biomarkers like 

plasma glucose and genetic markers 

would improve test performance. We 

observed that test precision greatly 

improved when plasma glucose and 

HbA1c were also determined, also 

the case with �-glutamyltransferase, 

alanine transaminase, HDL-cholesterol, 

and triglycerides. In contrast, 

�3 German diabetes risk score: 

online test and questionnaire 

to lead to diabetes), welches auf Daten von 

Neuerkrankungen in der EPIC-Kohorte 

basiert. 

Bedeutung des Lebensstils und 

europäischer Diabetes-Genvarianten in 

einer afrikanischen Bevölkerung 

Seit den frühen 1970er Jahren steigt die 

Zahl von Patienten mit Typ-2-Diabetes auf 

dem afrikanischen Kontinent rapide an 

(Prävalenz in Ghana 6 %). Die fortschreitende 

Urbanisierung und eine höhere 

Lebenserwartung bei einer gleichzeitig 

wachsenden Bevölkerung sind mögliche 

Ursachen für diese Entwicklung. Ziel 

unserer derzeit laufenden Forschungs - 

arbeiten ist es, die Bedeutung des 

Lebensstils sowie bekannter, europäischer 

Genvarianten für das Typ-2-Dia - 

betes-Risiko in einer afrikanischen Stu - 

dienpopulation zu ermitteln. Grundlage 

für die Forschungsarbeiten bildet eine 

Fall-Kontroll-Studie in Ghana, West- 

Afrika. Daten zu den Ernährungsgewohn - 

heiten, zur körperlichen Aktivität, dem 

sozioökonomischen Status und klinische 

Parameter von 1.466 Studienteilnehmern 

wurden bereits in Zusammenarbeit mit 

dem Institut für Tropenmedizin und 

Internationale Gesundheit der Charité in 

Berlin erfasst. In der hauptsächlich aus 

weiblichen Studienteilnehmern mittleren 

Alters bestehenden Gruppe ist Typ-2- 

Diabetes mit abdominaler Adipositas 

und dem Auftreten von Diabetes in der 

�3 Deutscher Diabetes-Risiko-Test®: Online-Test und Fragebogen 

Familie assoziiert. Zudem hatten die 

Studienteilnehmer mit Typ-2-Diabetes 

ein um 46 % erhöhtes Risiko für Malaria- 

Infektionen. 

Möglichkeiten der Diabetesprädiktion 

Kristin Mühlenbruch 

Der Deutsche Diabetes-Risiko-Test® 

Der Deutsche Diabetes-Risiko-Test® ba - 

siert auf den Daten der Potsdamer EPIC- 

Studie und ist sowohl als interaktiver 

Online-Test als auch als Fragebogen 

im Internet verfügbar (www.dife.de) 

(Abb. �3 ). Der Test dient der Vorhersage des 

Typ-2-Diabetes-Risikos und basiert auf 

Para metern wie Alter, Taillenumfang, 

Ernäh rungs gewohnheiten und Lebens - 

stil. Im Vergleich zu anderen verfügbaren 

Risiko tests, die zudem häufig Blut para - 

meter mit einbeziehen, lässt der Deut sche 

Dia betes-Risiko-Test® eine relativ akkurate 

Risikobestimmung zu. Dennoch sind wir 

der Frage nachgegangen, ob sich der Test 

durch das Einbeziehen von Blutpara - 

metern wie Plasmaglucose oder von 

genetischen Daten weiter präzisieren 

lässt. Wir konnten feststellen, dass sich die 

Vorhersagegüte des Tests deutlich durch 

die Bestimmung der Plasmaglucose und 

des HbA1c-Wertes verbessert, wobei 

auch die Marker Gamma-Glutamyl- 

Transferase, Alanin-Transaminase, HDL- 

Cholesterol und Triglyzeride zu einer 

weiteren Verbesserung des Vorher sage - 

Selbsttest 

Mit Hilfe des Deutschen Diabetes-Risiko-Tests® (DRT) können Sie 

Ihr persönliches Risiko ermitteln, innerhalb der nächsten 5 Jahre an 

einem Typ-2- Diabetes zu erkranken. Der Test ist nicht anwendbar, 

wenn bei Ihnen bereits ein Diabetes bekannt ist. 

Alter 

Wie alt sind Sie in Jahren? 

Rauchen 

Welchen Raucherstatus haben Sie? 

Ô < 35 0 Punkte Ô 50-54 7 Punkte Ô Ich habe nie geraucht 0 Punkte 

Ô 35-39 1 Punkt Ô 55-59 9 Punkte Ô Ich habe mal durchschnittlich weniger als 

Ô 40-44 3 Punkte Ô 60-64 11 Punkte 

20 Zigaretten am Tag geraucht 0 Punkte 

Ô 45-49 5 Punkte Ô 65-70 13 Punkte Ô Ich habe mal durchschnittlich 20 Zigaretten 

oder mehr am Tag geraucht 3 Punkte 

Ô Ich rauche durchschnittlich weniger als 

Körperliche Aktivität 

20 Zigaretten am Tag 0 Punkte 

Sind Sie pro Woche mindestens 5 Stunden aktiv? 

Ô Ich rauche durchschnittlich 20 Zigaretten 

(z.B. Sport, Gartenarbeit, Radfahren) 

oder mehr am Tag 6 Punkte 

Ô nein 1 Punkt Ô ja 0 Punkte 

Bluthochdruck 

Alkohol 

Wie viele Gläser alkoholischer 

Wurde bei Ihnen schon einmal 

Getränke trinken Sie am Tag? 

ein Bluthochdruck festgestellt? 

Ô Ich trinke keinen oder 

Ô nein 0 Punkte Ô ja 5 Punkte 

nur gelegentlich Alkohol 

Ô 1-4 

2 Punkte 

0 Punkte 

Vollkornbrotverzehr 

Ô > 4 2 Punkte 

Wie viele Scheiben Vollkornbrot essen Sie am Tag? 

Körpergröße 

Ô 0 5 Punkte Ô 3 2 Punkte Wie groß sind Sie in Zentimetern? 

Ô 1 

Ô 2 

4 Punkte 

3 Punkte 

Ô 4 

Ô > 4 

1 Punkt 

0 Punkte 

Ô < 152 

Ô 152-159 

11 Punkte 

9 Punkte 

Ô 176-183 

Ô 184-191 

3 Punkte 

1 Punkt 

Fleischkonsum 

Wie oft essen Sie Rind-, Schweine- 

Ô 160-167 

Ô 168-175 

7 Punkte 

5 Punkte 

Ô ≥192 0 Punkte 

oder Lammfl eisch (keine Wurstwaren)? 

Taillenumfang 

Ô Nie oder sehr selten 0 Punkte 

Wie groß ist Ihr Taillenumfang in Zentimetern? 

Ô 1-2 mal je Woche 

Ô 3-4 mal je Woche 

1 Punkt 

2 Punkte 

Ô < 75 0 Punkte Ô 100-104 24 Punkte 

Ô 5-6 mal je Woche 4 Punkte 


Ô Täglich 5 Punkte 


Ô Mehrmals täglich 8 Punkte 


Ô 90-94 16 Punkte Ô ≥120 40 Punkte 

Kaffee 

Ô 95-99 20 Punkte 

Wie viele Tassen Kaffee trinken Sie am Tag? 

Addieren Sie alle Punkte, die den Antworten zugeordnet wurden. 

Auf dem Auswertungsbogen erfahren Sie, welches Risiko Ihrer 

Ô 0-1 2 Punkte 

Punktzahl entspricht. 

Ô 2-5 

Ô > 5 

1 Punkt 

0 Punkte 

SUMME Punkte 

Deutsches Institut für Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke (DIfE), Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft, Partner des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung 

e. V. · Kontakt: Dr. Gisela Olias, Presse- & Öffentlichkeitsarbeit, Arthur-Scheunert-Allee 114-116, 14558 Nuthetal, Tel.: 033200 - 88 335, Fax: 033200 - 88 503, 

E-Mail: presse@dife.de, www.dife.de · Jede gewerbliche Nutzung des Deutschen Diabetes-Risiko-Tests® ist ohne schriftliche Genehmigung untersagt.

Modell ROC-AUC* P 

DRT 0,8465 Ref. 

DRT + Glucose + HbA1c 0,8926

40 



Rolle der alimentären und genetischen 

Modulation des Fettsäurestatus für das 

Erkrankungsrisiko für Typ-2-Diabetes 

mellitus 


Laufzeit: 28.02.2007 – 01.10.2012 

InterAct: An examination of the interaction 

of genetic and lifestyle factors on 

the incidence of type 2 diabetes, Work - 

package 2.2: Analysis of self-report 

foods and dietary patterns 


Laufzeit: 01.10.2006 – 30.09.2011 




Buijsse, B., Simmons, R.K., Griffin, S.J., 

Schulze, M.B.: Risk assessment tools for 

identifying individuals at risk of developing 

type 2 diabetes. Epidemiol. Rev. 33, 46– 

62 (Open Access) (2011). 

Fisher, E., Boeing, H., Fritsche, A., Doering, 

F., Joost H.-G., Schulze, M.B.: Whole-grain 

consumption and transcription factor-7like 

2 (TCF7L2) rs7903146: gene-diet 

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risk. Br. J. Nutr. 101, 478–481 (2009). 

Ford, E. S., Schulze, M.B., Kröger, J., Pischon, 

T., Bergmann, M.M., Boeing, H.: Television 

watching and incident diabetes: findings 

from the European Prospective Investiga - 

tion into Cancer and Nutrition-Potsdam 

study. J. Diabetes 2, 23–27 (2010). 

Heidemann, C., Boeing, H., Pischon, T., 

Nöthlings, U., Joost, H.-G., Schulze, M.B.: 

Association of a diabetes risk score with 

risk of myocardial infarction, stroke, specific 

types of cancer, and mortality: a 

prospective study in the European 


Nutrition (EPIC)-Potsdam cohort. Eur. J. 

Epidemiol. 24, 281–288 (2009). 

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Weikert, C., Jansen, E.H., Döring, F., Joost, 

H.-G., Boeing, H., Schulze, M. B.: Erythro - 

cyte membrane phospholipid fatty acids, 

desaturase activity, and dietary fatty 

acids in relation to risk of type 2 diabetes 

in the European Prospective Investigation 

into Cancer and Nutrition (EPIC)-Potsdam 

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Nöthlings, U., Ford, E.S., Kröger, J., Boeing, 

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European Prospective Investigation into 

Cancer and Nutrition-Potsdam study. J. 

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type 2 diabetes risk: a non-linear relationship. 

Diabet. Med. 27, 473–476 (2010). 


Bergmann, M.M., Al-Hasani, H., 

Schleicher, E., Fritsche, A., Häring, H.-U., 

Boeing, H., Joost, H.-G.: Use of multiple 

metabolic and genetic markers to 

improve the prediction of type 2 diabetes: 

the EPIC-Potsdam study. Diabetes Care 32, 

2116–2119 (2009). 

Weikert, C., Weikert, S., Schulze, M.B., 

Pischon, T., Fritsche, A., Bergmann, M.M., 

Willich, S.N., Boeing, H.: Presence of gallstones 

or kidney stones and risk of type 2 

diabetes. Am. J. Epidemiol. 171, 447–454 

(2010). 

Zietemann, V., Kröger, J., Enzenbach, C., 

Jansen, E., Fritsche, A., Weikert, C., Boeing, 

H., Schulze, M.B.: Genetic variation of the 

FADS1 FADS2 gene cluster and n-6 PUFA 

composition in erythrocyte membranes in 

the European Prospective Investigation 

into Cancer and Nutrition-Potsdam study. 

Br. J. Nutr. 104, 1748–1759 (2010).

Zusammenfassung Die Auswahl und 

Menge der Lebensmittel, die von einem 

Individuum aufgenommen wird, beeinflusst 

direkt und indirekt sein Risiko, im 

Laufe des Lebens bestimmte Erkran - 

kungen zu erleiden bzw. frühzeitig an 

ihnen zu versterben. Diese Zusammen - 

hänge aufzuzeigen und zahlenmäßig zu 

bewerten, ist die Aufgabe der Epidemio - 

logie. Zu den direkten Auswirkungen der 

Lebensmittelauswahl zählen z. B. die 

Effekte von Lebensmittelinhaltsstoffen, 

die in vielfältiger Weise an der Krank heits - 

entstehung beteiligt sind. Zu den indirekten 

Auswirkungen der Lebensmittel - 

auswahl zählt z. B. eine übermäßige 

Gewichtszunahme, die auf eine positive 

Energiebilanz durch die aufgenommenen 

Lebensmittel zurückgeht und mit einer 

zunehmenden Fetteinlagerung verbunden 

ist. Die Auswirkungen der Ernährung 

auf das Erkrankungsrisiko sind also nur 

dann zu verstehen, wenn neben der 

Lebensmittelaufnahme auch alle anderen 

wichtigen, indirekt mit der Ernährung 

verbundenen Faktoren in die Risiko über - 

legungen einbezogen werden. 

Die Abteilung Epidemiologie hat daher 

den Lebensmittelverzehr, die körperliche 

Aktivität, die anthropometrischen Para - 

meter (d. h. Daten zu Gewicht, Bauch - 

umfang etc.) und den Alkohol als separate 

Ernährungsfaktoren in den Fokus ihrer 

wissenschaftlichen Untersuchungen ge - 

stellt. Dabei bilden die im Rahmen der 

europäischen EPIC (European Prospective 

Abteilung Epidemiologie 

Leitung: apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

Investigation into Cancer and Nutrition)- 

Studie von über 519.000 weiblichen und 

männlichen Studienteilnehmern erhobenen 

Lebensstildaten die Basis, um die 

Erkrankungswahrscheinlichkeiten zu be - 

stimmen. Insgesamt sind an dieser prospektiven 

Kohortenstudie zehn europäische 

Länder beteiligt (Abb. �1 ). Die 

Potsdamer EPIC-Studie, die durch die 

Abteilung seit 1994 aufgebaut wurde 

und seitdem von ihr betreut wird, ist 

zusammen mit der Heidelberger EPIC- 

Studie der deutsche Beitrag zur europäischen 

EPIC-Studie. An der EPIC-Potsdam- 

Studie nehmen 27.548 Bürgerinnen und 

Bürger aus dem Pots damer Raum teil. 

Neben den Lebensstil faktoren untersuchen 

die Wissen schaftler der Abteilung 

auch Blutproben der Studienteilnehmer, 

die zu Studien beginn entnommen wurden 

und bis zur Laboranalyse in Flüssig - 

stickstoff gelagert werden. Die aus den 

biochemischen und genetischen Labor - 

analysen gewonnenen Erkennt nisse über 

Biomarker und Varia tionen im Erbgut 

sollen dazu beitragen, die Zusammen - 

hänge zwischen Ernäh rung und Erkran - 

kungs risiko besser zu verstehen. 

Ziel der Abteilungsarbeit ist es, die 

Präventionspotentiale der ausgewählten 

Lebensstilfaktoren hinsichtlich Er kran - 

kun gen wie Krebs, Herz-Kreislauf-Erkran - 

kungen, Typ-2-Diabetes, Hyper tonie (Blut - 

hochdruck) und Adipositas (Fettsucht) 

mittels einer systematischen und vergleichenden 

Analyse zu beschreiben. 

�1 Studienzentren der European Prospective Investigation into Cancer and Nutrition (EPIC) 


Head: apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

41 

Summary The selection and quantity 

of foods ingested by an individual has a 

direct and indirect influence on his risk 

of contracting certain diseases during 

his lifetime or dying early of them. 

Thus, the Department of Epidemiol - 

ogy has brought food intake, physical 

activity, anthropometric parameters 

(weight, waist circumference, etc.) and 

alcohol as diet-related entities into the 

focus of research. The data collected 

within the European EPIC Study 


into Cancer and Nutrition) with about 

519,000 male and female study participants 

form the basis to define disease 

probabilities. Ten European countries 

participate in this prospective cohort 

study (Fig. �1 ). The EPIC-Potsdam Study, 

established by the department in 1994 

and executed since then, constitutes 

together with the Heidelberg-EPIC 

Study the German contribution to the 

European EPIC Study. A total of 27,548 

inhabitants initially from the Potsdam 

region participate in the EPIC-Potsdam 

Study. 

It is aim of the department to evaluate 

the preventive potential of selective 

lifestyle factors in respect to diseases 

such as cancer, cardiovascular diseases, 

type 2 diabetes, hypertension, and obesity 

in a systematic and comparative 

way. 

Foods and food patterns 

Fruits and vegetables are food groups 

with a postulated preventive potential. 

For example, in the EPIC Study, an association 

between a high fruit and vegetable 

intake and a reduced risk of 

smoking-related and gastrointestinal 

cancers was observed. An inverse association 

has also been observed for diabetics 

in respect to mortality risk. Our 

data also indicates that a high intake of 

fruit and vegetables results in an 

improved stability of body weight over 

time. Chocolate or cocoa is another food 

group with a preventive potential. 

Previous studies showed that the components 

in cocoa contribute to reduced 

blood pressure and improved endothelial 

function. Our studies showed that 

participants eating 7.5 g instead of 

1.5 g of chocolate per day had a nearly 

40 % reduced risk of cardiovascular dis- 

�1 Study centers of the European 


Nutrition (EPIC)

42 

�2 Scatter diagram of the first food factors 

derived from principal component analysis, 

in men (A) and in women (B) of the EPIC 

Study by country. 

(A) and (B): Positive scores of principal 

component 1 indicate diets low in 

vegetables, whereas positive scores of 

principal component 2 indicate diets low 

in tea, breakfast cereals, and cabbage. 

eases; the risk of stroke had been 

reduced by half, and the risk of myocardial 

infarction by about 27 %. 

Since our diet is not limited to one 

single food, and under the assumption 

that different foods interact with each 

other, it seems worthwhile to investigate 

food intake as a “whole”. So an EPIC 

working group led by the Potsdam 

group has been established to investigate 

methods to detect food patterns in 

a systematic manner (Fig. �2 ). In this 

context, we investigated to what 

extent the adherence to recommendations 

of the food pyramid of “aid” (infoservice 

for consumer protection, food, 

agriculture) and the nutrition cycle of 

the German Nutrition Society have an 

effect on chronic disease risk. The 

investigation resulted in the conclusion 

that a close adherence to the food recommendations, 

as in the “aid” food 

pyramid, did not significantly reduce the 

risk of chronic diseases. An exception, 

however, was the risk of cardiovascular 

diseases in men. 

Furthermore, the department work - 

ed on new methods of diet assessment 

within the framework of EU projects 

(IDAMES and EFCOVAL). These activities 

resulted in web-based food frequency 

questionnaires and a computer program 

to calculate the long-term intake 

of a person from short-term data. 

These tools can be used via a web platform 

(www.nugo.dife.de). 

Physical activity 

Physical activity is an important etiological 

factor for many diseases such as 

cardiovascular diseases, diabetes, as 

well as some malignant tumors. It also 

improves the functional conditions 

in later years. 

The department uses a combined 

sensor (Actiheart®) that integrates 

heart rate data with that of physical 

activity and calculates the energy 

expenditure of the activity. The collected 

physical activity data also allows 

analysis of further parameters such as 

A 

B 

�2 Streudiagramm der ersten beiden Ernährungsfaktoren aus der Hauptkomponentenanalyse 

bei Männern (A) und Frauen (B) der EPIC-Studie, nach Land. (A) und (B): Positive Score-Werte der 

ersten Hauptkomponente implizieren eine Ernährung mit wenig Gemüse, wohingegen positive 

Scorewerte der zweiten Hauptkomponente eine Ernährung mit wenig Tee, Frühstückszerealien 

und Kohl bedeuten. 

Lebensmittel und Lebensmittelmuster 

Brian Buijsse, Silke Feller, Ulrich Harttig, Anne- 

Katrin Illner, Anne von Rüsten, Diewertje Sluik, 

Annika Steffen 

Zu den Lebensmittelgruppen mit postuliertem 

Präventionspotential zählen auch 

Obst und Gemüse. Beispielsweise konnten 

wir einen Zusammenhang zwischen 

einem hohen Obst- und Gemüseverzehr 

und einem verringerten Risiko für raucherabhängige 

Krebsformen und Krebs - 

formen des Gastrointestinaltrakts nachweisen. 

Ebenso konnte dies auch für die 

Gruppe der Diabetiker gezeigt werden, die 

damit ihr Sterberisiko verringern. Zudem 

lassen unsere Daten annehmen, dass ein 

hoher Verzehr von Obst und Gemüse zu 

einer verbesserten Gewichtsstabilität 

beitragen kann. Dabei war dieser Effekt 

stärker bei Personen ausgeprägt, die während 

der Studiendauer mit dem Rauchen 

aufgehört hatten. Eine unserer Schluss - 

folgerungen war, dass Raucher, die mit 

dem Rauchen aufhören möchten, von 

einer Umstellung auf eine obst- und 

gemüsereiche Ernährung profitieren können. 

Eine andere Lebensmittelgruppe mit 

Präventionspotential ist Schokolade bzw. 

Kakao. Wie die bisherigen Studiendaten 

annehmen lassen, können Inhaltsstoffe 

des Kakaos zu einem geringeren Blut druck 

und einer verbesserten Endothelfunktion 

beitragen. Wir konnten beispielsweise 

zeigen, dass Studienteilnehmer, die im 

Durchschnitt täglich 7,5 statt 1,5 g Scho - 

ko lade aßen, ein um fast 40 % verringertes 

Risiko für Herz-Kreislauf-Er kran kun gen 

hatten. Dabei sank das Schlag anfallrisiko 

um fast die Hälfte – das Herz infarktrisiko 

verminderte sich um 27 %. 

Da man sich aber nicht nur von einem 

einzigen Lebensmittel ernährt und sich die 

Lebensmittel in ihrer Wirkung gegenseitig 

beeinflussen können, erscheint es sinnvoller, 

den Lebensmittelverzehr als Gan zes 

zu untersuchen. Daher wurde eine EPIC- 

Arbeitsgruppe etabliert, die in Potsdam 

geleitet wird und welche die Verfahren 

der Lebensmittelmusterbil dung systema-

tisch untersucht (Abb. �2 ). Ein anderer 

Ansatz ist die Verwendung schon etablierter 

Ernährungsindices. In diesem 

Zusammenhang untersuchten wir, inwieweit 

die Einhaltung der Empfeh lungen der 

Ernährungspyramide des Auswertungsund 

Informations dienstes für Ernährung, 

Landwirtschaft und Verbraucherschutz 

(aid) und des Ernährungskreises der 

Deutschen Gesellschaft für Ernährung 

das Risiko für chronische Erkrankungen 

beeinflusst. Die Untersuchung ergab, 

dass ein hoher Grad der Befolgung der 

Lebensmittel empfeh lun gen zum Beispiel 

der aid-Ernährungs pyramide nicht zu 

einem signifikant abgesenkten Risiko für 

chronische Erkrankungen führt. Eine 

Ausnahme hierbei bildete das Risiko für 

Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei Männern. 

Darüber hinaus hat sich die Abteilung 

im Rahmen von EU-Projekten (IDAMES: 

Innovative Dietary Assessment Methods for 

Epidemiology and Public Health; EFCOVAL: 

European Food Consumption Validation) 

federführend mit neuen Methoden zur 

Erfassung der Ernährung beschäftigt. 

Aus diesen Aktivitäten stammen web- 

basierte Häufigkeitsfragebogen und ein 

Computerprogramm, das aus Kurzzeit - 

daten den langfristigen Verzehr eines 

Individuums berechnet. Diese Instru - 

mente sind über eine Web-Plattform allgemein 

nutzbar (www.nugo.dife.de). 

Körperliche Aktivität 

Matthäus Vigl, Angelika Wientzek 

Körperliche Aktivität ist ein entscheidender 

ätiologischer Faktor für viele Erkran - 

kungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankun - 

gen, Diabetes mellitus sowie einige 

Tumorarten. Ebenso erhält sie die funktionellen 

Fähigkeiten im fortgeschrittenen 

Alter. Sie ist ein sehr komplexes und 

schwer zu quantifizierendes Verhaltens - 

muster. Technische Weiterentwick lun - 

gen, vor allem auf dem Gebiet der Bewe - 

gungsmessung ermöglichen heute eine 

objektive Erfassung dieses Einfluss faktors. 

In der Abteilung wird ein kombinierter 

Sensor (Actiheart®) verwendet, welcher 

die Daten aus Herzfrequenzmessung und 

Bewegung kombiniert und hieraus die 

�3 Gesamte und partielle attributable Fraktion an Krebserkrankungen durch Alkohol bei Män - 

nern (eingeschlossene Länder: Italien, Spanien, Vereinigtes Königreich, Griechenland, Deutsch - 

land, Dänemark) und bei Frauen in Europa 2008 (eingeschlossene Länder: Italien, Spanien, 

Vereinigtes Königreich, Griechenland, Deutschland, Dänemark, Frankreich, Niederlande). UADT 

= upper aerodigestive tract (oberer Verdauungstrakt). 

43 

intensity, duration, and frequency of 

physical activity. At present, we are 

investigating to what extent physical 

activity is associated with fitness and 

body composition data. Within the 

planning phase for the national cohort, 

the working group “physical activity” 

coordinated by the department has 

favored the application of three-axial 

sensors. Currently, three-axial sensors 

are being tested for their ability to 

record physical activity for up to seven 

days without causing any major inconvenience 

to the study participants. 

Anthropometry 

Overweight and obesity are risk factors 

for many diseases associated with an 

increased risk of mortality. On the basis 

of the EPIC data, we investigated the 

importance of body fat for the development 

of carcinomas of the esophagus. 

We concluded that general and 

abdominal obesity are linked with an 

increased risk of adenocarcinoma of 

the esophagus but not of squamous 

cell carcinoma. 

Furthermore, we investigated by 

means of the EPIC-Potsdam data how 

waist circumference and body mass 

index can best describe the risk of type 

2 diabetes. We discovered a non-linear 

relation between both waist circumference 

and BMI and risk. The impact of 

waist circumference on risk was more 

pronounced in persons with a lower BMI 

than in those with a higher BMI. Our 

results indicate that waist circumference 

should be measured preferentially 

in normal-weight individuals in order to 

define the risk of type 2 diabetes correctly. 

It has not yet been clarified in what 

way obesity and the accompanying 

weight gain increase the risk of chronic 

diseases. These questions will be followed 

up within the framework of a 

BMBF project. 

�3 Total and partial attributable fraction of 

cancer due to alcohol in men (includes 

Italy, Spain, UK, Greece, Germany, Denmark) 

and in women in Europe, 2008 (includes 

Italy, Spain, UK, Greece, Germany, Denmark, 

France, The Netherlands). UADT=upper 

aerodigestive tract. AAF = alcoholattributable 

fraction.

44 

�4 Women should not drink more than 

one glass of alcohol per day. 

Alcohol 

Scientists agree that the consumption 

of alcohol has contradictory effects on 

health. An evaluation of EPIC Study 

data clearly demonstrated that occurrence 

of certain cancers are negative 

consequences of alcohol intake. The 

study data indicate a nearly linear relation 

in men as well as in women (in a 

dose-effect relationship) between alcohol 

consumption and risk for cancer of 

the upper digestive tract, liver, colon, 

and in women, of breast cancer as well. 

The attributable risk of a current or past 

consumption of alcohol on cancer 

occurrence in Europe – on the basis of 

the EPIC relative risk estimates – is estimated 

to be about 10 % of all cancers 

in men (Fig. �3 ). In women, the attributable 

risk of alcohol consumption is 

about 3 %. The major part of the attributable 

risk (6 % in men and 2 % in 

women) relates to a consumption of 

alcohol above the maximal tolerable 

amount of one glass (Fig. �4 ) (women) 

or two glasses (men) per day. In numbers, 

in men about 33,000 out of 

57,000 incident cases yearly of cancer of 

the upper GI tract, the liver and the 

colon, occur due to this type of excessive 

alcohol consumption. In women, 

17,400 out of 21,500 cancer cases 

occur each year due to this type of 

behavior, including breast cancer as 

one of the alcohol-related cancer sites. 

Furthermore, the Department of 

Epidemiology focuses its interest on the 

importance of genetic variance with 

regard to the relation between consumption 

of alcohol and occurrence of 

myocardial infarctions, stroke, and risk 

of mortality among persons with diabetes. 

In addition, we are further investigating 

the role of alcohol drinking patterns 

in connection with mortality risk 

and actual cause of death. 

Biomarkers 

Biomarkers – meaning biochemical 

and molecular parameters – are used in 

epidemiology to identify persons with 

a particular disease risk and to elucidate 

pathogenic mechanisms. Biomarkers 

allow epidemiological access to exposures 

that are difficult to measure, such 

as metabolic status. To investigate 

�4 Frauen sollten nicht mehr als ein Glas alkoholisches Getränk pro Tag konsumieren. 

Energiemenge ermittelt, die durch körperliche 

Aktivität verbraucht wurde. 

Diese Daten erlauben auch eine Analyse 

weiterer Dimensionen, wie die Intensität, 

Dauer und Frequenz der körperlichen 

Aktivität. Derzeit untersuchen wir, inwieweit 

die Aktivitätsdaten unter besonderer 

Berücksichtigung von Aktivitätsmustern 

und Inaktivität mit Fitness- und Anthro - 

pometriedaten assoziiert sind. Im Rah men 

der Planungsphase für die Nationale 

Kohorte wurde in der von der Abteilung 

koordinierten Arbeitsgruppe ‚Körperliche 

Aktivität’ die Anwendung von 3-axialen 

Sensoren angeregt. Diese Geräte werden 

derzeit darauf getestet, ob sich damit die 

Bewegung über sieben Tage ohne große 

Unannehmlichkeiten für die Probanden 

aufzeichnen lässt. 

Anthropometrie 

Jana Förster, Romina di Giuseppe 

Übergewicht und Adipositas sind Risiko - 

faktoren für viele Erkrankungen, die mit 

einem erhöhten Sterblichkeitsrisiko verbunden 

sind. Anhand der EPIC-Daten 

haben wir die Bedeutung des Körper - 

fettes für die Entwicklung von Karzino men 

des Ösophagus untersucht. Wir konnten 

feststellen, dass Adipositas und abdominelle 

Adipositas mit einem erhöhten 

Risiko für Ösophagus-Adenokarzinome, 

jedoch nicht für Ösophagus-Platten - 

epithelkarzinome assoziiert sind. 

Zudem untersuchten wir anhand der 

Daten der EPIC-Potsdam-Studie, wie das 

Typ-2-Diabetes-Risiko durch den Taillen - 

umfang und den Body-Mass-Index (BMI) 

am besten beschrieben werden kann. Wir 

konnten zeigen, dass eine nichtlineare 

Beziehung zwischen Taillenumfang und 

BMI hinsichtlich des Diabetesrisikos 

besteht. Diese war bei Personen mit niedrigerem 

BMI stärker ausgeprägt als bei 

Personen mit höherem BMI. Unsere 

Ergebnisse weisen darauf hin, dass die 

Messung des Taillenumfanges besonders 

bei normalgewichtigen Personen wichtig 

ist, um das Typ-2-Diabetes-Risiko korrekt 

einzuschätzen. 

Bislang ist nicht geklärt, auf welche 

Weise Adipositas und die damit einhergehende 

Gewichtszunahme das Risiko 

für chronische Erkrankungen erhöhen. 

Diese Fragestellung wird im Rahmen 

eines BMBF-Projektes weiter verfolgt. 

Alkohol 

Manuela Bergmann, Madlen Schütze 

Wissenschaftler sind sich darüber einig, 

dass der Alkoholkonsum widersprüchliche 

Wirkungen auf die Gesundheit hat. Wie 

eine Auswertung der EPIC-Studie zeigt, 

zählen zu den negativen Folgen be - 

stimmte Krebserkrankungen. Die Stu - 

dien daten belegen sowohl für Männer als 

auch für Frauen einen linearen Zusam - 

menhang (in einer Dosis-Wirkungs- 

Beziehung) zwischen dem Alkoholkon - 

sum und dem Risiko für Krebs des oberen 

Verdauungstraktes, der Leber, des Dick - 

darms und bei Frauen auch für Brust krebs. 

Eine anhand der EPIC-Daten vorgenommene 

Abschätzung des Anteils der 

Krebserkrankungen zeigte, dass in Europa 

bei Männern ca. 10 % aller Krebserkran - 

kungen auf den gegenwärtigen oder vergangenen 

Alkoholkonsum zurückzufüh-

en sind. Bei Frauen sind es immerhin noch 

3 % (Abb. �3 ). Dabei entsteht der größte Teil 

(6 % bei Männern und 2 % bei Frauen) 

durch einen Alkoholkonsum, der höher ist 

als das empfohlene Höchstmaß von zwei 

Gläsern bzw. einem Glas pro Tag (Abb. �4 ). 

In Zahlen ausgedrückt sind das bei Män - 

nern 33.000 von 57.500 Krebserkran - 

kungen des oberen Verdauungstraktes, 

der Leber und des Dickdarms, die jährlich 

durch einen übermäßigen Alkohol kon - 

sum entstehen. Bei Frauen sind es jährlich 

17.400 von 21.500 Krebserkrankungen, 

wobei bei Frauen die alkoholbedingten 

Krebs arten den Brustkrebs einschließen. 

Die Abteilung Epidemiologie untersucht 

darüber hinaus die Bedeutung 

genetischer Varianten für den Zusam - 

menhang von Alkoholkonsum und dem 

Auftreten von Herzinfarkt, Schlaganfall 

und dem Sterberisiko von Personen mit 

Diabetes. Zudem wird erforscht, wie das 

lebenslange Alkohol-Trinkverhalten sich 

auf das Sterblichkeitsrisiko und die Art der 

Todesursache auswirkt. 

Biomarker 

Krasimira Aleksandrova*, Dagmar Drogan, 

Anna Flögel*, Jukka Montonen*, Tobias 

Pischon*, Cornelia Weikert (* siehe Arbeits - 

gruppe Biomarker) 

Biomarker werden in der Epidemiologie 

einerseits genutzt, um Personen mit 

einem besonderen Erkran kungsrisiko zu 

identifizieren. Zum anderen nutzt man sie, 

um pathogene Mecha nismen aufzuklären 

oder um schwer messbare Exposi tions - 

größen wie beispielsweise den metabolischen 

Status zu erfassen. Für die Unter - 

suchung pathogener Mechanismen ist es 

aber wichtig, die Zusammenhänge komplex 

verbundener Biomarker-Daten gut 

abzubilden. Ein Bei spiel ist das Leber - 

enzym GGT (Gamma-Glutamyltrans fe - 

rase), dessen Aktivität im Blut messbar 

ist. Wissen schaftler nehmen an, dass eine 

erhöhte GGT-Aktivität das Risiko für 

Herzinfarkt erhöht, indem es zum An stieg 

eines weiteren Biomarkers (Cysteinyl- 

Glycin) beiträgt, der wiederum die Oxida - 

tion von so genannten LDL (Low Density 

Lipoprotein)-Partikeln begünstigt. Mit 

Hilfe einer innovativen statistischen 

Methode konnten wir jedoch in der EPIC- 

Potsdam Kohorte beobachten, dass die im 

Blut gemessenen Spiegel von Cysteinyl- 

Glycin und oxidiertem LDL nur einen 

minimalen Anteil der Risikobeziehung 

zwischen der GGT-Aktivität und Herz - 

infarkt erklären. 

Genetik 

Eva Fischer, Sven Knüppel, Karina Meidtner, 

Cornelia Weikert 

In den vergangen Jahren wurde eine 

Vielzahl von genetischen Markern identifiziert, 

die mit Typ-2-Diabetes assoziiert 

sind. Daher untersuchten wir, ob bei den 

20 genetischen Markern, die in der EPIC- 

Potsdam-Studie zum Risiko von Diabetes 

beitragen, Interaktionen im Effekt auf das 

Krankheitsrisiko bestehen und sich somit 

die Prädiktion der Erkrankung verbessern 

lässt. Solche Interaktionen konnten wir 

jedoch nicht feststellen. Der Einfluss der 

bisher identifizierten Risikogenvarianten 

auf die Entstehung von Diabetes spielt 

daher eine geringere Rolle als die Lebens - 

stilfaktoren. Dieses Phänomen wurde 

auch für andere Erkrankungen beschrieben 

und veranlasste uns, den Fokus unserer 

genetischen Studien zu erweitern. 

Unter anderem setzen wir genetische 

Marker als Werkzeuge ein, um zu überprüfen, 

ob die in epidemiologischen 

Studien gefundenen Zusam men hänge 

kausal sind. Ein Beispiel dafür ist die 

Assoziation des Biomarkers Fetuin-A mit 

dem Herzinfarktrisiko. Studienteil neh - 

mer der Potsdamer EPIC-Studie, die 

Träger einer bestimmten genetischen 

Variante des Fetuin-A-Gens sind, besaßen 

sowohl einen erhöhten Fetuin-A-Spiegel 

im Blut als auch ein signifikant erhöhtes 

Risiko, an Herzinfarkt zu erkranken. Aus 

diesem beobachteten Zusammenhang 

wurde deutlich, dass erhöhte Fetuin-A- 

Spiegel ursächlich für das erhöhte Herz - 

infarktrisiko verantwortlich zu sein scheinen. 

Darüber hinaus kooperieren wir im 

Rah men des GIANT (Genomewide Inves ti - 

gation of ANThropometric measures)- 

Kon sortiums mit anderen Studien, um 

Ergebnisse aus genomweiten Asso zia - 

tionsstudien zu überprüfen. So konnten 

wir dazu beitragen, 13 neue genetische 

Marker für das Taillen-Hüftumfangs- 

Verhältnis und 18 neue genetische 

Marker für den BMI zu bestätigen. 

Technische Mitarbeiter/innen: 

Kay Behling 

Wolfgang Bernigau 

Birgit Czullay 

Dr. Sylvia Gastell 

Christine Hofmann 

Gudrun Kämnitz 

Ellen Kohlsdorf 

Kathrein Kühn 

Robert Otto 

Herbert Piechot 

Elektra Polychronidou 

Dagmar Vulprecht 

pathogenic mechanisms, it is important 

to describe the relationship of complexly 

related biomarker data in detail. 

One example is the liver enzyme 

gamma glutamyl transferase (GGT) 

measurable in the blood. Scientists 

assume that an increased GGT activity 

also raises the risk of myocardial infarction 

by triggering the increase of 

a further biomarker, cysteinyl-glycine, 

which favors the oxidation of the socalled 

LDL (Low Density Lipoproteins) 

particles. With the help of an innovative 

statistical method, we can conclude 

from data of the EPIC-Potsdam cohort 

that the levels of cysteinyl-glycine and 

oxidized LDL measured in blood only 

contribute minimally to the risk asso - 

ciation between GGT activity and 

myocardial infarction. 

Genetics 

45 

In the past years, a number of genetic 

markers associated with the risk of 

type 2 diabetes have been identified. 

Therefore, we investigated whether the 

predictive accuracy of the twenty 

genetic markers contributing to type 2 

diabetes risk can be improved by a 

detailed analysis of their interactions, 

but we were unable to detect such an 

improvement. We now use genetic 

markers as tools to investigate whether 

associations identified in epidemiological 

studies have a causal basis. One 

example for such a strategy is the association 

of the biomarker fetuin-A with 

myocardial infarction risk. Participants 

of the EPIC-Potsdam Study who are carriers 

of a certain genetic variant of the 

fetuin-A gene had an increased fetuin- 

A level as well as a significantly higher 

risk of myocardial infarction. Based on 

these observations, we concluded that 

the fetuin-A level is causally related to 

risk of myocardial infarction. 

Furthermore, we collaborated with 

other studies within the GIANT 

Consortium in order to validate results 

from genome-wide association studies. 

In this way, we were able to contribute 

to the confirmation of 13 new genetic 

markers for the waist-hip ratio and 18 

new markers for the BMI.

46 



Adipositas, körperliche Aktivität und 

Ernährung als Schlüsselfaktoren in der 

Ätiologie und Prävention von Krebs, 

Herzinfarkt, Schlaganfall und vorzei - 

tigen Tod 



Vitamin D und kardiovaskuläre Ge - 

sundheit von experimenteller und epidemiologischer 

Evidenz zu innovativen 

Lebensmitteln 


Laufzeit: 01.07.2010 – 30.06.2013 

TORNADO: Molecular Targets Open for 

Regulation by the gut flora – New 

Avenues for improved Diet to Optimize 




InterAct (IP): An examination of the 

interaction of genetic and lifestyle factors 

on the incidence of type 2 diabetes 


Laufzeit: 01.10.2006 – 30.09.2011 


der Adipositas: Gen-Validierung in epidemiologischen 

Kohorten und Fall- 

Kontrollstudien 


Laufzeit: 01.06.2008 – 31.05.2011 

Lifestyle risk factors, medication, blood 

pressure and plasma glucose concentration 

as predictors of cardiovascular 

mortality in individuals with diabetes 

Finanzierung: Universitätsklinikum Kiel 


EFCOVAL (STREP) European Food Con - 

sumption Validation, Work package: 

Statistical methods in food consumption 

studies 



IDAMES (Public Health): Innovation or 

Dietary and Activity assessment 

Methods for epidemiological Studies 

and Public Health 



EPIC – European Prospective Investiga - 

tion into Cancer, Chronic Diseases, 

Nutrition and Lifestyle 



DiOGenes (IP): Diet, Obesity and Genes 






Buijsse, B., Feskens, E.J., Schulze, M.B., ..., 

Boeing, H.: Fruit and vegetable intakes and 

subsequent changes in body weight in 

European populations: results from the 

project on Diet, Obesity, and Genes 

(DiOGenes). Am. J. Clin. Nutr. 90, 202–209 


Buijsse, B., Weikert, C., Drogan, D., Berg - 

mann, M., Boeing, H.: Chocolate consumption 

in relation to blood pressure and 

risk of cardiovascular disease in German 

adults. Eur. Heart J. 31, 1616–1623 (2010). 

Drogan, D., Weikert, C., Dierkes, J., Klip - 

stein-Grobusch, K., Buijsse, B., Möhlig, M., 

Pfeiffer, A.F.H., Pischon, T., Spranger, J., 

Boeing, H.: Plasma gamma-glutamyltransferase, 

cysteinyl-glycine, and oxidized 

low-densitiy lipoprotein. A pathway 

associated with myocardial infarction 

risk? Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 30, 

2053–2058 (2010). 

Feller, S., Boeing, H., Pischon, T.: Body mass 

index, waist circumference, and the risk of 

type 2 diabetes mellitus: implications for 

routine clinical practice. Dtsch. Artzebl. Int. 

107, 470–476 (2010). 

Fisher, E., Stefan, N., Saar, K., Drogan, D., 

Schulze, M.B., Fritsche, A., Joost, H.-G., 

Häring, H.-U., Hubner, N., Boeing, H., 

Weikert, C.: Association of AHSG gene 

polymorphisms with Fetuin-A plasma 

levels and cardiovascular diseases in the 

EPIC-Potsdam study. Circ. Cardiovasc. 

Genet. 2, 607–613 (2009). 

Ford, E.S., Bergmann, M.M., Kröger, J., 

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Healthy living is the best revenge: findings 

from the European Prospective Inves ti - 

gation into Cancer and Nutrition-Pots dam 

study. Arch. Intern. Med. 169, 1355–1362 


Heidemann, C., Boeing, H., Pischon, T., 

Nöthlings, U., Joost, H.-G., Schulze, M.B.: 

Association of a diabetes risk score with 

risk of myocardial infarction, stroke, specific 

types of cancer, and mortality: a 

prospective study in the European 


Nutrition (EPIC)-Potsdam cohort. Eur. J. 

Epidemiol. 24, 281–288 (2009). 

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H., Hoffmann, K., Schulze, M.B., ..., S., 

Pischon, T. et.al.: Specific food group combinations 

explaining the variation in 

intakes of nutrients and other important 

food components in the European 


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Schütze, M., Boeing, H., Pischon, T., ..., 

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prospective cohort study. BMJ 342:d1584 

(2011). 

Schütze, M., Schulz, M., Steffen, A., 

Bergmann, M.M., Kroke, A., Lissner, L., 

Boeing, H.: Beer consumption and the 

‘beer belly’: scientific basis or common 

belief? Eur. J. Clin. Nutr. 63, 1143–1149 


Steffen, A., Schulze, M.B., Pischon, T., ..., 

Boeing, H.: Anthropometry and eso - 

phageal cancer risk in the European 


Nutrition. Cancer Epidemiol. Biomarkers 

Prev. 18, 2079–2089 (2009). 

von Ruesten, A., Illner, A.K., Buijsse, B., 

Heidemann, C., Boeing, H.: Adherence to 

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results from the EPIC-Potsdam study. Eur. 

J. Clin. Nutr. 64, 1251–1259 (2010). 

Weikert, C., Weikert, S., Schulze, M.B., 

Pischon, T., Fritsche, A., Bergmann, M.M., 

Willich, S.N., Boeing, H.: Presence of gallstones 

or kidney stones and risk of type 2 

diabetes. Am. J. Epidemiol. 171, 447–454 

(2010). 

Weikert, C., Dietrich, T., Boeing, H., 

Bergmann, M.M., ..., Pischon, T. et al.: 

Lifetime and baseline alcohol intake and 

risk of cancer of the upper aero-digestive 

tract in the European Prospective 

Investigation into Cancer and Nutrition 

(EPIC) study. Int. J. Cancer 125, 406–412 

(2009).

Die Arbeitsgruppe Biomarker untersucht 

vorrangig ernährungs- und stoffwechselrelevante 

Biomarker sowie genetische 

Polymorphismen hinsichtlich ihrer Be - 

deu tung für Erkrankungsrisiken. Grund - 

lage für diese Untersuchungen bilden 

unter anderem die Blutproben der 

Pots damer EPIC (European Prospective 

Investigation into Cancer and Nutrition)- 

Studienteilnehmer (Abb. �1 ). Dabei konzentriert 

sich die Arbeitsgruppe besonders 

auf die Zusammenhänge zwischen Adi po - 

sitas (Fettsucht), Ernährung und Lebens - 

stilfaktoren und dem Risiko für Typ-2- 

Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkran kun gen 

und Krebs. Die Ergebnisse der Arbeits - 

gruppe sollen einerseits dabei helfen, die 

zugrunde liegenden pathogenen Mecha - 

nis men aufzuklären und andererseits 

dazu beitragen, Personen mit einem 

Erkrankungsrisiko leichter zu identifizieren. 

Metabolische Faktoren und Krebsrisiko 

Krasimira Aleksandrova 

Adipositas ist ein Risikofaktor für Dia betes, 

Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. 

Wie Ergebnisse der EPIC-Studie und anderer 

Kohortenstudien zeigen, spielt neben 

der Adipositas an sich die Körper fett - 

verteilung eine wesentliche Rolle für das 

Risiko, chronisch zu erkranken und vorzeitig 

zu sterben. Trotzdem sind die zu - 

grunde liegenden pathogenen Mechanis - 

men nicht ausreichend geklärt. Bei 

adi pösen Personen besteht häufig ein 

Metabolisches Syndrom. Dieses ist ein 

Symptomenkomplex, der durch abdominelle 

Adipositas, Bluthochdruck und 

Arbeitsgruppe Biomarker 

Leitung: PD Dr. Tobias Pischon 

Störungen des Blutzucker- und Fettstoff - 

wechsels in variabler Kombination charakterisiert 

und mit einem erhöhten 

Herz-Kreislauf-Erkrankungsrisiko assoziiert 

ist. Wir konnten zeigen, dass Men - 

schen mit Metabolischem Syndrom auch 

ein erhöhtes Kolonkrebsrisiko haben. 

Dieses erhöhte Risiko lässt sich vor allem 

auf die beiden Komponenten „abdominelle 

Adipositas“ und „Blutzucker stoff - 

wechselstörung“ des Metabolischen Syn - 

droms zurückführen. In derzeit laufenden 

Forschungsprojekten untersuchen wir die 

Assoziation von Sekretions produkten des 

Fettgewebes (so genannte Adipokine) 

mit dem Risiko des kolorektalen Karzi - 

noms. 

Neben den genannten Komponenten 

des Metabolischen Syndroms weisen adipöse 

Menschen häufig eine chronische, 

systemische subklinische Entzündung 

auf, die sich im Blut durch erhöhte 

Konzentrationen von Entzündungsmar - 

kern wie dem C-reaktiven Protein (CRP) 

nachweisen lässt. CRP wurde bisher in 

erster Linie als Risikofaktor mit Herz- 

Kreis lauf-Erkrankungen in Verbindung 

ge bracht. Wir konnten nun in der EPIC- 

Studie zeigen, dass hohe CRP-Spiegel bei 

Männern auch mit einem erhöhten 

Kolonkrebsrisiko assoziiert sind. Inter - 

essanterweise deuten unsere Ergebnisse 

erstmals darauf hin, dass diese Be - 

ziehung unabhängig vom Vorliegen 

anderer Komponenten des Metaboli - 

schen Syndroms besteht, was die Hypo - 

these stützt, dass die chronisch-subklinische 

Entzündung eigenständig zum 

Risiko des kolorektalen Karzinoms beiträgt. 

Bei Frauen zeigte sich keine signifikante 

Risikobeziehung. 

�1 In großen Stickstofftanks lagern bei –196 C° Blutproben der Potsdamer EPIC-Studien teil - 

nehmer. Sie dienen als Grundlage für die Biomarkeranalysen. 

Section ― Biomarkers 

Head: PD Dr. Tobias Pischon 

�1 The blood samples of the Potsdam EPIC 

study participants are stored in large 

nitrogen tanks at -196 C°. 

47 

The working group is concerned with 

metabolically and nutritionally-relevant 

biomarkers and genetic variants 

related to disease risk. Its investigations 

are primarily based on the blood samples 

of the Potsdam-based EPIC 


into Cancer and Nutrition) Study 

(Fig. �1 ). The results of the group will 

help to clarify the underlying mechanisms 

of the relations between obesity, 

lifestyle factors and the risk of chronic 

diseases and may improve the identification 

of individuals at risk for disease. 

Metabolic factors and the risk of cancer 

Abdominal obesity as a key component 

of the metabolic syndrome (ms) plays 

an essential role in the risk of chronic 

diseases. Despite this the underlying 

pathogenic mechanisms have not been 

clarified sufficiently. We were able to 

show that people with the ms have an 

increased risk of colon cancer that is 

mainly linked to two components, 

“abdominal obesity” and a “blood 

sugar metabolic disorder”. In our current 

projects we are investigating the association 

of adipokines with the risk of the 

colorectal cancer. Obese people often 

have a chronic, systemic subclinical 

inflammation which is reflected by 

increased concentrations of inflammation 

markers such as the C-reactive protein 

(CRP). We now demonstrated in 

EPIC that high CRP levels in men are 

associated with an increased risk of 

colon cancer. Interestingly, the results of 

our study indicate for the first time that 

this relationship exists irrespective of 

the presence of other components of 

the metabolic syndrome. This supports 

the hypothesis that chronic-subclinical 

inflammation independently contri - 

butes towards the risks of colon cancer. 

There was no significant risk correlation 

in women. We are also currently investigating 

the link between biomarkers 

associated with obesity and a risk of 

liver cancer. 

Metabolic factors, biomarkers and the 

risk of diabetes 

Studies indicate that the consumption 

of fiber from cereals is associated with

48 

a reduced risk of type 2 diabetes. 

Alkylresorcinols are mainly found in rye 

and wheat and to a lesser extent in barley. 

They can also be found in the blood 

whereby the ratio between individual 

alkylresorcinols in the blood as a biomarker 

was suggested for the consumption 

of cereal products. The availability 

of such a biomarker could 

improve the classification of individuals 

in accordance with their cereal consumption 

in epidemiological studies, 

as information about the consumption 

of cereal products is generally based 

on information provided by the test 

persons themselves. We therefore 

inspected the reliability of alkylresorcinols 

in the blood as a biomarker. 

However, this revealed a moderate 

level of reliability over a period of 

four months. In a population-based 

approach the relative contribution of 

different biomarkers was quantified in 

relation to the risk of type 2 diabetes. We 

were able to demonstrate that 32.1 % 

of the relative diabetes risk that can 

be put down to the biomarkers can 

be explained by adiponectin, 23.5 % 

through HDL cholesterol, 21.5 % by 

gamma glutamyltransferase and 15.5 % 

by CRP. As the aforementioned biomarkers 

are associated with bodyweight, 

we investigated what significance 

weight changes have. It was 

revealed that an increase in weight in 

early adult life is more closely associated 

with an unfavorable biomarker profile 

than an increase in weight in later 

adult life. Following this, we aim to 

quantify the association of these 

biomarkers with the consumption of 

whole grain products. 

Use of “-omics” technologies to 

identify new risk markers 

The “-omics” technologies hold out the 

prospects of new approaches to identify 

risk for chronic diseases in epidemiological 

studies. Sound knowledge of 

technical and biological variances is 

required to use these technologies. In 

cooperation with the Helmholtz Center 

Munich we have inspected the reliability 

of 164 metabolites which were 

measured in a so-called “Targeted 

Metabolomics” approach. In this case 

the majority of the metabolites 

demonstrated a good level of reliability 

which indicates that a single measurement 

is sufficient to estimate the risk for 

chronic diseases. 

In weiteren Projekten untersuchen wir 

gegenwärtig den Zusammenhang zwischen 

Adipositas assoziierten Bio mar - 

kern und dem Leberkrebsrisiko, da adipöse 

Personen häufig an einer Leberverfettung 

leiden, die das Risiko für eine Leber - 

zirrhose und damit für Leberkrebs erhöht. 

Metabolische Faktoren, Biomarker und 

Diabetesrisiko 

Jukka Montonen 

Ergebnisse der Potsdamer EPIC-Studie 

und anderer Kohortenstudien weisen 

darauf hin, dass der Verzehr von Ballast - 

stoffen aus Getreide und der Verzehr von 

rotem Fleisch mit einem verminderten 

Typ-2-Diabetes-Risiko assoziiert ist. Aller - 

dings sind die diesem Zusam men hang zu - 

grunde liegenden Ursachen, Komponen - 

ten und Mechanismen weitgehend 

unbekannt. Alkylresorcinole sind lipophile 

1,3-Dihydroxybenzen- Derivate mit 

ungerader Kohlenwasserstoffkette, die 

vor allem in Roggen und Weizen und in 

geringerem Maß in Gerste vorkommen. 

Sie können auch im Blut nachgewiesen 

werden, wobei das Verhältnis einzelner 

Alkylresorcinole im Blut zueinander als 

Biomarker für den Verzehr von Getreide - 

produkten vorgeschlagen wurde. Die 

Verfügbarkeit eines solchen Biomarkers 

könnte die Klassifikation von Personen 

gemäß ihrem Getreideverzehrs in großen 

epidemiologischen Studien verbessern, 

da Informationen über den Verzehr von 

Getreideprodukten in der Regel auf 

Selbstangaben beruhen, die Messfehler 

aufweisen können. Im vorliegenden Pro - 

jekt überprüften wir daher die Reliabilität 

(Zuverlässigkeit) von Alkyl resorcinolen im 

Blut als Biomarker für den Verzehr von 

Vollkornprodukten. Dabei zeigte sich 

allerdings nur eine moderate Reliabilität 

über einen Zeitraum von vier Monaten. 

Im populationsbasierten Ansatz wurde 

der relative Beitrag verschiedener Bio mar - 

ker, die Diabetes-relevante Stoff wech sel - 

wege reflektieren, zum Typ-2-Dia be tes- 

Risiko quantifiziert. Wir konnten zeigen, 

dass 32,1 % des auf die Biomarker zurückführbaren 

relativen Diabetes-Risikos 

durch Adiponectin, 23,5 % durch HDL- 

Cholesterin, 21,5 % durch Gamma-Gluta - 

myltransferase und 15,5 % durch C-reaktives 

Protein erklärt werden können. Da 

die genannten Biomarker mit dem Kör - 

pergewicht assoziiert sind, untersuchten 

wir, welche Bedeutung Gewichts ver - 

änderungen ha ben. Dabei zeigte sich, 

dass eine Gewichtszunahme im früheren 

Er wach senenalter stärker mit einem 

ungünstigen Biomarkerprofil assoziiert 

ist als eine Gewichtszunahme im späteren 

Er wach senenalter. Im Weiteren wollen 

wir die Assoziation dieser Biomarker mit 

der Aufnahme von Vollkornprodukten 

und rotem Fleisch quantifizieren. 

Verwendung von „-omics“-Technologien 

zur Identifizierung neuer Risikomarker 

chronischer Erkrankungen in 

epidemiologischen Studien 

Anna Flögel 

Die „-omics“-Technologien (Genomics, 

Pro teomics, Metabolomics und andere) 

versprechen neuartige Ansätze, um Ri - 

sikomarker für chronische Krankheiten in 

epidemiologischen Studien zu identifizieren. 

Voraussetzung für den Einsatz dieser 

Technologien sind umfassende Kennt - 

nisse über technische und biologische 

Varianzen. In Kooperation mit dem 

Helmholtz-Zentrum München haben wir 

die Reliabilität (Zuverlässigkeit) von 163 

Metaboliten überprüft, die in einem so 

genannten „Targeted Metabolomics“- 

Ansatz gemessen wurden. Dabei zeigten 

die meisten der Metaboliten eine gute 

Reliabilität, was darauf hinweist, dass 

eine einmalige Messung in großen epidemiologischen 

Studien ausreichend ist, 

um das Risiko für chronische Erkran - 

kungen abzuschätzen.




Aleksandrova, K., Jenab, M., Boeing, H., 

Jansen, E., Bueno-de-Mesquita, H.B., 

Rinaldi, S., Riboli, E., Overvad, K., Dahm, C.C., 

Olsen, A., Tjønneland, A., Boutron-Ruault, 

M.-C., Clavel-Chapelon, F., Morois, S., Palli, 

D., Krogh, V., Tumino, R., Vineis, P., Panico, 

S., Kaaks, R., Rohrmann, S., Trichopoulou, A., 

Lagiou, P., Trichopoulos, D., van Duijn - 

hoven, F.J.B., Leufkens, A.M., Peeters, P.H., 

Rodríguez, L., Bonet, C., Sánchez, M.-J., 

Dorronsoro, M., Navarro, C., Barricarte, A., 

Palmqvist, R., Hallmans, G., Khaw, K.-T., 

Wareham, N., Allen, N.E., Spencer, E., 

Romaguera, D., Norat, T., Pischon, T.: 

Circulating C-reactive protein concentrations 

and risks of colon and rectal cancer: 

a nested case-control study within the 

European Prospective Investigation into 

Cancer and Nutrition. Am. J. Epidemiol. 

172, 407–418 (2010). 

Feller, S., Boeing, H., Pischon, T.: Body mass 

index, waist circumference, and the risk of 

type 2 diabetes mellitus. Dtsch. Arztebl. 

Int. 107, 470–476 (2010). 

Fisher, E., Schulze, M.B., Stefan, N., Häring, 

H.-U., Döring, F., Joost, H.-G., Al-Hasani, H., 

Boeing, H., Pischon, T.: Association of the 

FTO rs9939609 single nucleotide polymorphism 

with C-reactive protein levels. 

Obesity 17, 330–334 (2009). 

Floegel, A., Drogan, D., Wang-Sattler, R., 

Prehn, C., Illig, T., Adamski, J., Joost, H.-G., 

Boeing, H., Pischon, T.: Reliability of serum 

metabolite concentrations over a 4month 

period using a targeted meta - 

bolomic approach. PLoS ONE 6(6):e21105 


Montonen, J., Boeing, H., Schleicher, E., 

Fritsche, A., Pischon, T.: Association of 

changes in body mass index during earlier 

adulthood and later adulthood with circulating 

obesity biomarker concentrations 

in middle-aged men and women. 

Diabetologia 54, 1676–1683 (2011). 

Montonen, J., Drogan, D., Joost, H.-G., 

Boeing, H., Fritsche, A., Schleicher, E., 

Schulze, M.B., Pischon, T.: Estimation of the 

contribution of biomarkers of different 

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Eur. J. Epidemiol. 26, 29–38 (2011). 

Montonen, J., Landberg, R., Kamal-Eldin, A., 

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concentrations measured 4 months 

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Pischon, T.: Use of obesity biomarkers 

in cardiovascular epidemiology. Dis. 

Markers 26, 247–263 (2009). 



49 

Diabetes, abdominal obesity, weight 

change, metabolic factors and risk of 

liver cancer in the European Pro - 

spective Investigation into Cancer and 

Nutrition 


Laufzeit: 01.01.2010 – 31.12.2011 

NUPREDM: BioMed: Nutritional Pre - 

vention of Type 2 Diabetes mellitus: 

Functional Basis of Protective Foods 

and Individualisation of Intervention, 

Workpackage 1: Foods, nutritional and 

metabolic biomarkers, intermediate 

pathways and risk of type 2 diabetes 



Can metabolic factors explain the difference 

in the association of body mass 

index with risk of colorectal cancer 

between men and women? 

Finanzierung: World Cancer Research 

Fund 

Laufzeit: 01.11.2009 – 31.10.2011

50 

Department of Nutritional Toxicology 

Head: Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt 

Summary Humans take in via food 

and air substantial levels of non-nutritive 

compounds. Those of low molecular 

weight are called xenobiotics (foreign 

compounds) even when from natural 

sources. Since xenobiotics can interfere 

with physiological processes, they have 

to be eliminated from the body. This is 

often possible only after biotransformation 

by the body’s own enzymes. 

Biotransformation sometimes leads to 

formation of chemically reactive intermediates 

that no longer underlie metabolic 

control and may bind covalently to 

cellular constituents. The reaction 

products (adducts) provide information 

on the structure of the causing agent. 

Their distribution can indicate potential 

target tissues, and the modified cellular 

structures allow an estimate of any 

adverse effects. In this way, nearly all 

DNA adducts induce mutations unless 

these are repaired rapidly. Mutations 

play a key role in chemical carcinogenesis. 

Protein adducts may cause allergies 

or autoimmune reactions or be cytotoxic. 

Even a few adducts per cell may 

cause serious damage to the organism. 

Since tissues contain very low levels of 

adducts, their detection is an analytical 

challenge. Adducts in blood proteins 

can be used as biomarkers to assess 

exposure to specific reactive intermediates 

because these proteins are present 

in relatively high concentrations. 

During the reporting period, one of 

our focal points was the development of 

sensitive and specific methods for 

detection of DNA and protein adducts 

caused by food constituents. We 

analyzed the frequency, structure, and 

persistence of chemically induced 

adducts in cell cultures. In animal models 

and occasionally in humans, we also 

investigated their tissue distribution. 

We correlated adducts with specific 

components of the biotransformation 

system and with biological effects, such 

as mutagenesis and carcinogenesis. 

�1 Chemically synthesized deoxyguanosine 

adduct standards labeled with stable 

isotopes (positions marked by asterisk). 

We showed that these DNA adducts are 

formed in cells in culture, animal models 

and/or human tissues by metabolites of 

food-borne xenobiotics: heat-induced com - 

pounds (I, furfuryl alcohol; II, 5-hydroxy - 

methy furfural; VII, PhIP), secondary plant 

metabolites (III, methyleugenol; IV, gluco - 

bras sicin; V, neoglucobrassicin) and an 

environmental contaminant (VI, 1-methyl - 

pyrene). 

Abteilung Ernährungstoxikologie 

Leitung: Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt 

Zusammenfassung Der Mensch nimmt 

mit der Nahrung und der Luft beträcht - 

liche Mengen nicht-nutritiver Stoffe auf. 

Die niedermolekularen nicht-nutritiven 

Sub stanzen werden Fremdstoffe ge - 

nannt, auch wenn sie natürlichen Ur - 

sprungs sind. Da diese physiologische 

Prozesse beeinträchtigen können, müssen 

sie vom Körper eliminiert werden. Dies ist 

häufig erst nach einer Umwandlung der 

Stoffe durch körpereigene Enzyme möglich. 

Dabei entstehen nicht selten chemisch 

reaktive Zwischenprodukte, die der 

metabolischen Kontrolle entgleiten und 

kovalent, also fest, an zelluläre Strukturen 

binden können. Die Reaktionsprodukte 

(Addukte) liefern Information über die 

Struktur des verursachenden Stoffs, er lauben 

es aber auch, mögliche Zielgewebe zu 

identifizieren und die Art von nachteiligen 

Wirkungen abzuschätzen. So induzieren 

nahezu alle DNA-Addukte Mutationen, 

sofern sie nicht sofort repariert werden. 

Mutationen nehmen unter anderem eine 

Schlüsselstellung bei der Kanzerogenese 

ein. Protein-Addukte können zu Allergien 

und Autoimmunreaktionen führen oder 

zytotoxisch sein. Dabei können schon 

wenige DNA-Addukte pro Zelle den 

Organismus schädigen. Wegen der geringen 

Gewebskonzentration der DNA- 

Addukte ist ihr Erfassen eine analytische 

Herausforderung. Addukte mit Blut pro - 

teinen wie Albumin und Hämoglobin 

können jedoch als Biomarker genutzt 

werden, um die Belastung des Organis - 

mus mit spezifischen reaktiven Meta - 

boliten einzuschätzen. Denn diese Pro - 

teine liegen im Gegensatz zu vielen 

anderen in relativ hohen Konzentratio nen 

vor. 

In der Berichtsperiode war die Entwick - 

lung von sensitiven und spezifischen 

Nachweisverfahren für DNA- und Pro - 

tein-Addukte, die durch Lebensmittel - 

inhalts stoffe verursacht werden, ein 

Schwer punkt unserer Arbeit. In Zell - 

kultur experimenten untersuchten wir die 

Häufigkeit, Struktur und Persistenz der 

Addukte. In Tiermodellen – vereinzelt 

auch im Menschen – analysierten wir 

zusätzlich ihre Gewebeverteilung. Die 

Befunde brachten wir dann einerseits mit 

Komponenten des Biotransformations - 

systems, andererseits mit biologischen 

Wirkungen, wie Mutagenese und Kan - 

zero genese, in Bezug. 

�1 Chemisch synthetisierte Desoxyguanosin-Adduktstandards. Sterne kennzeichnen mit 

stabilen Isotopen markierte Positionen. Damit konnten wir zeigen, dass diese DNA-Addukte in 

Zellen in Kultur, in Tiermodellen und/oder in Humangeweben durch Metabolite von Lebens - 

mittelinhaltsstoffen gebildet werden: durch beim Erhitzen entstehende Substanzen (I, Furfuryl - 

alkohol; II, 5-Hydroxymethylfurfural; VII, PhIP), sekundäre Pflanzenmetabolite (III, Methyl euge nol; 

IV, Glucobrassicin; V, Neoglucobrassicin) und eine Umweltkontaminante (VI, 1-Methyl pyren).

�2 Beziehung zwischen der Bildung von DNA-Addukten und der Induktion von Mutationen in 

V79-Zellen durch 18 aromatische Verbindungen (1-17, Metaboliten von PAK; Neoglucobrassicin, 

Sekundärmetabolit aus Brassica-Pflanzen). Die Zellen wurden für 2 h mit verschiedenen Kon - 

zentrationen der Substanzen behandelt. Nach weiteren 24 h wurden Zellen für die Addukt - 

analyse geerntet. Mutationen im HPRT-Gen wurden durch Selektion mit 6-Thioguanin erfasst. 

Abszisse und Ordinate stellen die Steigung der Konzentrations-Wirkungskurve dar. Die Abbil - 

dung zeigt, dass sich aus der Häufigkeit der Addukte die mutagene Wirkung weitgehend 

vorhersagen lässt. Die Struktur hat nur einen geringen Einfluss innerhalb der untersuchten 

Substanzgruppe (eher große aromatische Verbindungen). 

Analytik makromolekularer Addukte 

Gitte Barknowitz, Wolfram Engst, 

Kristin Herrmann, Bernhard Monien, 

Fabian Schumacher 

Wir verwenden das 32 P-Postlabelling- 

Verfahren, um DNA-Addukte zu erfassen. 

Der Vorteil dieser Methode liegt darin, 

dass viele verschiedene Addukte nachgewiesen 

werden können – auch solche, 

deren Struktur noch unbekannt ist. Mit 

diesem Verfahren konnten wir zeigen, 

dass der Verzehr von Brokkoli und anderen 

Brassica-Arten in vielen Geweben von 

Ratten und Mäusen zu charakteristischen 

DNA-Schäden führt. Auch beim Men - 

schen konnten wir diese Addukte in der 

Mundschleimhaut und im Blut nachweisen. 

Zusätzlich etablierten wir massenspektrometrische 

Nachweisverfahren für 

DNA-Addukte. Dabei wird die zu Nukleo - 

siden verdaute DNA durch eine hochauflösende 

Flüssigchromatografie (UPLC) 

getrennt. In vitro ließen sich manchmal so 

hohe Adduktniveaus erzeugen, dass wir 

direkt Massenspektren aufnehmen und 

damit Informationen zur Struktur der 

Addukte gewinnen konnten. Die Nach - 

weis sensitivität konnten wir jedoch 

durch eine gezielte Analyse von Massen - 

über gängen (MS/MS) um viele Größen - 

ord nungen steigern. Für eine absolute 

Quantifizierung wurden Standards der 

vermuteten Addukte chemisch dargestellt 

und ihre Struktur durch Kern spin - 

resonanzspektroskopie (NMR)-Analysen 

verifiziert. Wir synthetisierten auch 

Addukte, die mit stabilen Isotopen markiert 

waren und setzten sie als interne 

Standards bei der massenspektrometrischen 

Analyse von Proben ein. Damit 

gelang es, auch sehr niedrige Addukt - 

niveaus (10 Addukte pro Zelle) mit hoher 

Spezifität und Genauigkeit zu erfassen. 

Abbildung �1 zeigt einige synthetisierte 

Ad dukt standards. 

Unseres Wissens sind wir die einzige 

Arbeitsgruppe, die das Postlabelling und 

die Massenspektrometrie kombiniert 

einsetzt. Es gelang uns, 32 P-markierte 

Addukte aus den Dünnschichtplatten zu 

eluieren, zu dephosphorylieren und massenspektrometrisch 

zu identifizieren. So 

Analysis of macromolecular adducts 

51 

�2 Relationship between the formation of 

DNA adducts and the induction of muta - 

tions in V79 cells by 18 aromatic com - 

pounds (1-17, metabolites of PAHs; nGBS, 

secondary metabolite of Brassica plants). 

Cells were exposed to the compounds for 

2 h at several different concentrations. 

After additional 24 h, cell samples were 

harvested for adduct analyses. Mutations in 

the HPRT gene were detected by selection 

with 6-thioguanine. Abscissa and ordinate 

represent the slopes of the concentration– 

response curves. The figure demonstrates 

that the mutagenic effect can be predicted 

from the level of the adducts, whereas their 

structure (all generated by relatively large 

aromatic molecules) has only a minor 

influence. 

We continued using 32 P-postlabeling 

for the detection of DNA adducts, 

which allows detection of many different 

adducts, including those of 

unknown structure. This method 

enabled us to show that the consumption 

of Brassica vegetables by rats and 

mice leads to the formation of characteristic 

DNA damage. We detected the 

same adducts in humans in accessible 

tissues (buccal mucosa and blood). In 

addition, we established mass-spectrometric 

methods for the analysis of DNA 

adducts. DNA was digested to nucleosides, 

which were separated by ultraper 

formance liquid chromatography. 

Occasionally the adduct levels generated 

in vitro were sufficient to obtain 

full mass spectra, providing information 

on the adduct structure. Otherwise the 

analytical sensitivity could be drastically 

enhanced by recording specific mass 

transitions (MS/MS). Furthermore, we 

chemically prepared putative adducts 

(examples in Fig. �1 ) and verified their 

structure by nuclear magnetic resonance 

(NMR). These standards were 

also synthesized with stable-isotope 

labels to be used as internal standards. 

Hence, we succeeded in detecting even 

very low adduct levels (10 adducts per 

cell) with high specificity and accuracy. 

To the best of our knowledge, we are 

the only research group to combine 

postlabeling and mass spectrometry 

for DNA adduct analysis. We eluted 

32 P-labeled adducts from thin-layer 

plates, then dephosphorylated and 

identified them by using mass spectrometry. 

Thus, we unambiguously 

demonstrated that the adducts 

detected in rodents fed with broccoli are 

caused by neoglucobrassicin (nGBS), a 

secondary metabolite of Brassica

52 

plants. nGBS also formed adducts with 

albumin, which were detected after 

digestion to amino acids. Again, we synthesized 

stable-isotope labeled amino 

acid adducts as internal standards for 

the analysis. 

Relationships of adduct formation 

with specific components of the 

biotransformation system 

As a carcinogen, the mycotoxin aflatoxin 

B 1 is 1000 times more potent in 

rats than in mice. Such species-dependent 

differences in carcinogenicity are 

not uncommon and are primarily due 

to differences in biotransformation. 

Therefore, we investigated the activation 

of nGBS. The first activation step 

involves hydrolysis. With the consumption 

of raw or briefly heated vegetables, 

nGBS is catalyzed by plant myrosinase 

in the upper gastrointestinal tract, followed 

by adduct formation in many tissues, 

with particularly high levels 

occurring in the small intestine, liver, 

and kidney but few adducts in the large 

intestine. When animals are fed vegetables 

cooked for a relatively long time 

or given purified nGBS, activation is by 

glycosidases synthesized by intestinal 

bacteria. In this case, DNA adduct formation 

is essentially restricted to the 

large bowel, in which activation takes 

place. As demonstrated in cooperation 

with the Department of Gastro - 

intestinal Microbiology, nGBS did not 

form any adducts in germ-free animals. 

Moreover, we found that total microbiota 

from human fecal samples 

strongly differ in their ability to toxify 

nGBS. The situation is further complicated 

because one of the first active 

metabolites, an isothiocyanate, is 

directly formed by myrosinase or bacterial 

glycosidases. It is spontaneously 

hydrolyzed to an inactive carbinol, 

which subsequently is converted to a 

more potent inducer of adducts by sulfotransferases 

(SULTs) of the host. The 

resulting sulfate induces the same 

adducts as the isothiocyanate. Human 

SULT1A1, expressed in many epithelial 

cells, and SULT1C2, expressed in fetal tissues, 

mediated this activation with 

particular efficiency. Indeed, nGBS and 

its carbinol induced strongly elevated 

levels of adducts in various tissues of 

mice transgenic for human SULT1A1/ 

1A2, constructed in our laboratory. 

1-Methylpyrene is a polycyclic aromatic 

hydrocarbon (PAH) that occurs in 

konnten wir eindeutig belegen, dass die 

Addukte, die nach Füttern von Brokkoli in 

Mäusen und Ratten mit der Postlabelling- 

Methode entdeckt wurden, durch einen 

natürlichen Inhaltsstoff von Brassica- 

Pflanzen, das Neoglucobrassicin, induziert 

werden. Diese Substanz bildet auch 

Addukte mit Serumalbumin, die wir nach 

dem Verdau des Proteins zu Aminosäuren 

massenspektrometrisch erfassen konnten. 

Auch hierzu haben wir mit stabilen 

Isotopen markierte interne Standards 

synthetisiert. 

Adduktbildung in Abhängigkeit von 

spezifischen Komponenten des 

Biotransformationssystems 

Chimgee Baasanjav-Gerber, Nadiya Bakhiya, 

Carolin Bendadani, Ronny Kollock, Kathleen 

Lehmann, Walter Meinl, Korinna Wend 

Aflatoxin B 1, ein Gift aus Schimmelpilzen, 

ist in Ratten 1000-mal stärker kanzerogen 

als in Mäusen. Große Spezies-abhängige 

Unterschiede in der Wirkung von chemischen 

Kanzerogenen sind eher die Regel 

als die Ausnahme. Wichtigste Ursache 

sind Unterschiede in der Bildung und 

Inaktivierung der aktiven Metaboliten. 

Deswegen untersuchten wir die Aktivie - 

rung von Neoglucobrassicin. Der erste 

Aktivierungsschritt ist eine Hydrolyse. 

Diese erfolgt durch eine pflanzliche 

Myrosinase, wenn Neoglucobrassicin aus 

rohen oder nur kurz erhitzten Brassica- 

Gemüsen aufgenommen wird, oder 

durch von Darmbakterien synthetisierte 

Glykosidasen, wenn lange gekochtes 

Gemüse konsumiert oder gereinigtes 

Neoglucobrassicin an Tiere verabreicht 

wird. Im ersten Fall wird Neoglucobras sicin 

bereits im oberen Gastrointestinaltrakt 

aktiviert und es treten DNA-Schäden in 

vielen Geweben auf – besonders viele in 

Dünndarm, Leber und Niere, nur wenige 

im Dickdarm. Im zweiten Fall erfolgt die 

Aktivierung erst im Dickdarm, auf den 

dann die DNA-Schädigung weitgehend 

begrenzt ist. In keimfreien Tieren blieben 

die DNA-Schäden aus, wie wir in Ko - 

operation mit der Abteilung Gastro - 

intestinale Mikrobiologie zeigen konnten. 

Zudem fanden wir, dass Mikrobiota aus 

verschiedenen humanen Fäzesproben 

sich sehr stark in ihrer Fähigkeit unterscheiden, 

Neoglucobrassicin zu toxifizieren. 

Die Situation wird noch dadurch verkompliziert, 

dass ein erster aktiver 

Metabolit, ein Isothiocyanat, direkt durch 

die Myrosinase oder bakterielle Glyko - 

sidasen gebildet wird. Dieser hydrolysiert 

spontan zum inaktiven Carbinol, welches 

aber durch Sulfotransferasen des Wirtes 

erneut aktiviert werden kann. Das resultierende 

Sulfat bildet die gleichen DNA- 

Addukte wie das Isothiocyanat, jedoch 

in viel stärkerem Ausmaße. Eine besonders 

effiziente Toxifizierung fanden wir 

mit zwei humanen Sulfotransferasen: 

SULT1A1, die in vielen epithelialen Zellen 

stark exprimiert wird, und SULT1C2, die 

vor allem im Fötus vorkommt. In einem 

von uns entwickelten transgenen Maus - 

modell mit humaner SULT1A1 bildeten 

Neoglucobrassicin und sein Carbinol 

besonders viele DNA-Addukte. 

1-Methylpyren ist ein polyzyklischer 

aromatischer Kohlenwasserstoff (PAK), 

der im Zigarettenrauch in größerer 

Menge vorkommt als die Referenzverbin - 

dung Benzo[a]pyren. Es wurde auch in 

vielen Lebensmitteln (z. B. in nativem 

Olivenöl, Muscheln und geräuchertem 

Fleisch) gefunden. Es ist kanzerogen, 

obwohl es aus strukturellen Gründen 

nicht zu Diol-Epoxiden, den klassischen 

aktiven Metaboliten von PAK, aktiviert 

werden kann. Wir konnten DNA-Addukte 

des 1-Methylpyrens im Blut von Rauchern 

nachweisen und damit zum ersten Mal 

einen Aktivierungsweg für einen PAK im 

Menschen belegen, der eine benzylische 

Hydroxylierung und Sulfatierung beinhaltet. 

Diese Aktivierung untersuchten 

wir in Tiermodellen genauer. In Mäusen, 

in denen wir das SULT1A1-Gen gentechnisch 

ausgeschaltet hatten, war die 

Adduktbildung klar vermindert; in transgenen 

Mäusen mit humaner SULT1A1 war 

sie erhöht, in der Niere bis zu 100-fach. Wir 

zeigten, dass der aktive Metabolit die 

Niere über die Blutzirkulation erreicht. Da 

er geladen ist, kann er die Membranen der 

Zellen, in denen er gebildet wird (u. a. in 

Hepatozyten) und durch die er ausgeschieden 

wird (vor allem in der Niere) nur 

mit Hilfe von Membrantransportern passieren. 

Dies konnten wir nachweisen, 

indem wir Ratten gleichzeitig Probenecid 

– ein Medikament, das Anionen-Trans - 

porter hemmt und zur Behandlung von 

Gicht verwendet wird – und 1-Hydroxy - 

methylpyren verabreichten. In Folge des 

blockierten Membrantransports kam es zu 

einer drastischen Verschiebung der 

Addukt bildung. In der Leber nahm sie um 

den Faktor 23 zu, in der Niere nahm sie ab. 

In Zellkulturexperimenten konnten wir 

zudem zeigen, dass Membrantransporter 

auch andere gentoxische Stoffe transportieren 

und dadurch ihre Wirkung beeinflussen 

können.

�3 Gewebeschnitt durch einen nach Gabe von PhIP entstandenen Lungentumor in einer trans - 

genen Maus, welche die humane SULT1A1/1A2 exprimiert. Von 33 transgenen Tieren, die für 

18 Wochen PhIP im Futter erhalten hatten, wiesen 22 einen oder mehrere Lungentumoren auf. 

Diese Tumoren traten weder in Wildtyp-Mäusen mit PhIP-haltigem Futter noch in transgenen 

Mäusen mit Kontrollfutter auf. 

Verknüpfung der Adduktbildung mit 

Mutagenese und Kanzerogenese 

Simone Florian, Walter Meinl, 

Anke Schnapper, Sophie Schumann 

Wie bereits erwähnt kann Neogluco - 

brassicin zu verschiedenen reaktiven 

Metaboliten aktiviert werden. Im HPRT 

(Hypoxanthin-Phosphoribosyl-Trans - 

ferase)-Genmutationstest in V79-Zellen 

(Hamsterzellen) zeigte es keine bis sehr 

starke mutagene Wirkungen in Abhän gig - 

keit von den vorhandenen Enzym syste - 

men. Völlig parallel dazu verhielt sich die 

Adduktbildung, was nahe legt, dass die 

erfassten Addukte tatsächlich die 

Mutationen verursachten. Wir fanden 

überdies, dass die von Neoglucobrassicin 

induzierten DNA-Addukte in diesem 

Modell ein ähnliches mutagenes Poten tial 

aufweisen wie Addukte von polyzyklischen 

aromatischen Kohlenwasser stof - 

fen (PAK) (Abb. �2 ). Wesentlich war aber, 

dass nur die persistenten Addukte be rücksichtigt 

wurden, also jene, die nach zwei 

Zellreplikationen noch vorhanden waren. 

PhIP ist ein Kanzerogen, das beim 

Braten von Fleisch und Fisch entsteht. 

In der Ratte induziert es Dickdarm-, 

Mamma- und Prostatatumoren, in der 

Maus Lymphome und Tumoren des 

Dünndarms. Wir hatten früher mit transgenen 

Mäusen gezeigt, dass die humane 

SULT1A1 die DNA-Adduktbildung durch 

PhIP verstärkt, besonders ausgeprägt in 

Leber und Lunge. Wir fanden nun, dass 

PhIP in diesen Mäusen sehr schnell 

Lungentumoren induziert (Abb. �3 ). In 

Wildtyp-Mäusen wurden solche Tumoren 

nicht induziert. Der Befund veranschaulicht 

direkt, dass das fremdstoffmetabolisierende 

System nicht nur die Stärke der 

kanzerogenen Wirkung einer Substanz, 

sondern auch die Zielorgane beeinflusst. 

p53 ist ein Tumorsuppressorgen, das in 

vielen Tumoren des Menschen mutiert ist. 

Verschiedene Mutagene unterscheiden 

sich in den Sequenzänderungen, die sie 

bevorzugt induzieren. Monica Hollstein 

vom Deutschen Krebsforschungszen - 

trum stellte uns Fibroblasten von Mäusen 

zur Verfügung, in denen wesentliche Teile 

des eigenen p53-Gens durch humane 

Sequenzen ersetzt wurden. Diese Zellen 

sind nur begrenzt teilungsfähig, können 

aber durch Mutagene immortalisiert 

werden. Häufig ist in immortalen Klonen 

das p53-Gen mutiert. Wir erweiterten die 

Nutzbarkeit dieses Modells durch transiente 

Expression spezifischer Mutagenaktivierender 

Enzyme. So gelang es uns, 

Zellen mit Neoglucobrassicin, 1-Methyl - 

pyren oder PhIP (oder ihren proximalen 

Mutagenen) zu immortalisieren und 

durch Sequenzieren p53-Mutationen zu 

erfassen. Abbildung �4 zeigt ein Zwi - 

53 

�3 Lung tumor in a PhIP-treated mouse 

transgenic for human SULT1A1/1A2. 

Twenty-two out of 33 transgenic mice 

developed one or multiple lung tumors 

after receiving PhIP in feed for 18 weeks. 

These tumors were completely absent in 

wild-type mice receiving PhIP-containing 

feed as well as in transgenic mice receiving 

control feed. 

cigarette smoke at higher levels than 

the reference PAH benzo[a]pyrene. It 

has also been detected in many foods 

(e.g., native olive oil, mussels, and 

smoked ham). It is carcinogenic, 

although it cannot be metabolized to a 

diol-epoxide, the classical carcinogenic 

metabolites of PAHs. We demonstrated 

the presence of 1-methylpyrene DNA 

adducts in lymphocytes of smokers. 

This is the first documentation of an 

activation of a PAH involving benzylic 

hydroxylation and sulfation in humans. 

We studied this activation in more 

detail in rodent models. Adduct formation 

was clearly reduced in knockout 

mice for the murine SULT1A1, but 

increased in transgenic mice for human 

SULT1A1 (up to 100-fold in kidney). We 

demonstrated that the active meta - 

bolite reaches the kidney via the bloodstream. 

Since it is charged, it only can 

penetrate membranes with the help 

of transporter proteins. Concurrent 

administration of probenecid, an 

unspecific inhibitor of organic anion 

transporters used to treat gout, 

with 1-hydroxymethylpyrene drastically 

altered the distribution of the adducts. 

The level increased 23-fold in liver, but 

decreased in kidney. We showed in cell 

cultures that membrane transporters 

import and/or export various other 

genotoxicants and may thereby influence 

their effects. 

Relationships between adduct 

formation, mutagenesis and 

carcinogenesis 

The nGBS can be activated to different 

reactive metabolites. Its activity in the 

HPRT gene mutation assay in V79 cells 

ranged from none to very high, 

depending on the enzyme systems 

present. The mutagenicity correlated 

with the level of adducts detected, so 

the mutations were caused by these 

adducts. We demonstrated that the 

mutagenic potential of the nGBS 

adducts in this model was similar to 

that of reactive metabolites of PAHs 

(Fig. �2 ), when only persistent adducts

54 

�4 Mutational spectrum of PhIP in the 

human tumor suppressor gene p53. 

We detected 16 non-synonymous singlenucleotide 

exchanges and a deletion of an 

exon in 31 immortalized cell clones 

analysed. 

were taken into account (still present 

after two cell divisions). 

PhIP is a carcinogen formed by frying 

meat and fish. It induces colon, mammary, 

and prostate tumors in rats, and 

lymphomas and small intestinal 

tumors in mice. Using transgenic mice, 

we had demonstrated that human 

SULT1A1 strongly enhances DNA 

adduct formation, with the strongest 

effect in liver and lung. PhIP rapidly 

induces pulmonary tumors in transgenic 

(Fig. �3 ) but not wild-type mice. 

This shows that the xenobioticsmetabolizing 

system may not only 

affect the potency of a chemical carcinogen, 

but also the range of target 

organs. 

The tumor suppressor gene p53 is 

mutated in nearly 30 % of all human 

tumors. Mutagens vary in the mutations 

they induce. Monica Hollstein 

(German Cancer Research Center) provided 

embryonic fibroblasts from mice 

with humanized p53 genes. These cells 

have a limited proliferation capacity, but 

can be immortalized by mutagens, p53 

being mutated in many immortal 

clones. We expanded this model by 

transient expression of specific mutagen-activating 

enzymes, immortalizing 

cells with nGBS, 1-methylpyrene, and 

PhIP (or their proximate mutagens). 

Pre liminary results for PhIP are seen in 

Figure �4 : a GC→CG transversion was 

detected in codon 135 in four independent 

immortalized clones. This 

mutation accounts for nearly 0.1 % of 

the p53 mutations recorded in human 

tumors (e.g., in liver, lung, breast, 

colon). Its relatively low incidence may 

reflect the low exposure to PhIP. Other 

mutagens investigated in our laboratory, 

such as nGBS, substituted furans, 

and methyleugenol, are found at much 

higher levels in foods. Future research 

projects will focus on the comparison of 

their p53 mutation spectra with those 

occurring in human tumors. 

�4 Mutationen, die PhIP im humanen Tumorsuppressorgen p53 verursacht hat. In 31 immorta - 

lisierten Zellklonen wurden 16 Einzelnukleotidaustausche, die zu Aminosäure-Substitutionen 

führen, und eine Deletion eines Exons vorgefunden. 

schen ergeb nis für PhIP: In vier unabhängigen 

Zellklonen wurde eine GC→CG 

Trans version im Codon 135 induziert. 

Diese Sequenzänderung ist in 0,1 % aller 

humanen Tumoren mit p53-Mutationen 

ge funden worden, u. a. in Lungen-, Leber-, 

Dickdarm- und Brusttumoren. Die ge - 

ringe Häufigkeit stimmt mit der geringen 

PhIP-Exposition des Menschen überein. 

Andere von uns untersuchte Mutagene – 

wie Neoglucobrassicin, Methyleugenol 

und substituierte Furane – kommen in 

Lebensmitteln in viel größerer Menge vor. 

Als nächstes wollen wir deren p53- 

Mutationsspektren mit jenen in humanen 

Tumoren vergleichen. 

Technische Mitarbeiterinnen 

Sabine Braune 

Christine Gumz 

Andrea Katschak 

Brigitte Knuth 

Elisabeth Meyer 

Martina Scholtyssek 

Jutta Schwenk




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Wincent, E., Amini, N., Luecke, S., Glatt, H., 

Bergman, J., Crescenzi, C., Rannug, A., 

Rannug, U.: The suggested physiologic aryl 

hydrocarbon receptor activator and 

cytochrome P4501 substrate 6-formylindolo[3,2-b]carbazole 

is present in humans. 

J. Biol. Chem. 284, 2690–2696 (2009). 

Buchbeiträge/Book Articles 

Baasanjav-Gerber, C., Engst, W., Florian, S., 

Monien, B.H., Barillari, J., Iori, R., Frank, H., 

Seidel, A., Krumbein, A., Schreiner, M., 

Glatt, H.: Glucosinolates: DNA adduct 

formation in vivo and mutagenicity in 

vitro. In: Eisenbrand, G. (ed.) Risk assessment 

of Phytochemicals in Food: Novel 

Approaches (Deutsche Forschungs - 

gemein schaft), Wiley-VCH, Weinheim, 

2010, pp 325–334 (2010). 



55 

Bioprofil Nutrigenomik: Untersuchung 

von Algenextrakten auf protektive 

Wirkung gegen mutagene und kanzerogene 

Wirkungen von Lebensmittel- 

Inhaltsstoffen in „humanisierten“ 

In-vitro- und In-vivo-Modellsystemen 



Verbesserte Gewinnung und Verarbei - 

tung diätetischer Glucosinolate sowie 

Charakterisierung ihrer potenziellen 

Funktion in der Prävention von Darm - 

krebs. Teilprojekt: gentoxische und 

kanzerogene Wirkungen 



Untersuchung von Brassica-Nutzpflan - 

zen und individuellen gentoxischen 

Inhaltsstoffen auf kanzerogene Wir - 

kung in konventionellen und humanisierten 

Mausmodellen 


und Forschung 


Humanization of Xenobiotic-Meta - 

bolizing Enzymes in the Mouse: New 

models for studying DNA adduct 

formation and tumor induction by 

carcinogens from tobacco smoke 

Finanzierung: Philip Morris External 

Research Program, USA 

Laufzeit: 01.01.2008 – 31.12.2010 

Neoglucobrassicin, ein stark mutagener 

Naturstoff aus Brassica-Arten: Ent wick - 

lung von Belastungsbiomarkern zur 

Anwendung in Tiermodellen und im 

Menschen 

Finanzierung: Institut Danone für Er - 

nährung 


Humanisierte und Knockout-Maus - 

modelle für Sulfotransferasen zur 

verbesserten Risikobewertung gen - 

toxischer und kanzerogener Wir kun - 

gen von Alkenylbenzolen wie z. B. 

Safrol, Estragol und Methyleugenol 

Finanzierung: Bundesinstitut für Risiko - 

bewertung 


Untersuchung von mutagenen Abbau - 

produkten des 1-Methoxyindol-3me 

thyl glucosinolates auf eine Induk - 

tion von Präneoplasien und Neo plasieassoziierte 

Genexpressionsänderungen 

in einem Mausmodell 

Finanzierung: Bundesinstitut für Ri siko - 

bewertung 

Laufzeit: 01.08.2010 – 30.10.2011

56 

Department of Gastrointestinal Microbiology 

Head: Prof. Dr. Michael Blaut 

Summary The human intestinal tract 

is populated by approximately 10 14 

microorganisms. It has been increasingly 

recognized that this microbial 

community affects a number of important 

host functions including gastrointestinal 

metabolism, epithelial cell 

growth, and colonization resistance 

against pathogens. However, intestinal 

bacteria have also been implicated in 

inflammatory bowel diseases, colorectal 

cancer, and obesity. The factors controlling 

the microbial community in the 

human intestine and the molecular 

basis of host-microbe interactions in the 

gut are largely unknown. We aim to elucidate 

the effect of diet on the development, 

composition, and activity of the 

intestinal microbiota and, based on 

this, to define the role of intestinal bacteria 

in the development and prevention 

of diseases such as cancer and obesity. 

We have studied the bioactivation of 

dietary polyphenols and glucosinolates 

by intestinal bacteria. We have also 

investigated the factors that enable 

intestinal bacteria to persist in the 

human gut. 

Bioactivation of polyphenols 

Dietary polyphenols are proposed to 

have protective effects against a wide 

range of human diseases including 

cancer and metabolic disorders. The 

polyphenols are present in plantderived 

food and food supplements 

predominantly in their glycosidic form, 

either as O- or C-glycosides. In contrast 

to O-glycosides, C-coupled glycosides 

resist cleavage by host enzymes and can 

most likely only be deglycosylated by 

gut bacteria. Because of their stability 

and biological activities, aromatic C-glycosides 

have gained increasing interest 

as drug candidates. 

The bacterial transformation of 

polyphenolic C-glycosides and their 

subgroup C-glucosides has not been 

studied in detail. We recently isolated a 

C-glucoside cleaving bacterium, strain 

CG19-1, from human feces. The strictly 

anaerobic, Gram-positive, non-spore 

forming and short oval to rod-shaped 

isolate (Fig. �1 ) represents a new 

species of the Lachnospiraceae. It de - 

glycosylated puerarin (daidzein-8-C- 

�1 Scanning electron micrograph of strain 

CG19-1 and structures of polyphenolic C- and 

O-glucosides that are deglycosylated by this 

bacterium. 

Abteilung Gastrointestinale Mikrobiologie 

Leitung: Prof. Dr. Michael Blaut 

Zusammenfassung Der menschliche 

Darm wird von etwa 10 14 Mikro orga nis - 

men besiedelt. Diese mikrobielle Ge - 

meinschaft beeinflusst die Physiologie 

des Menschen in vielfältiger Hinsicht. Sie 

wirkt sich beispielsweise auf den gastrointestinalen 

Stoffwechsel und das 

Wachs tum der Darmepithelzellen aus. 

Zudem spielt sie für die Kolonisierungs - 

resistenz gegenüber Krankheitserregern 

eine wichtige Rolle. Allerdings werden 

Darmbakterien auch mit entzündlichen 

Darmerkrankungen, Darmkrebs und 

Adipositas in Verbindung gebracht. Die 

Faktoren, welche die mikrobielle Ge mein - 

schaft im menschlichen Darm kontrollieren, 

sowie die molekularen Grundlagen 

von Wirt-Mikroben-Interaktionen im 

Darm sind weitgehend unbekannt. Wir 

wollen daher den Einfluss der Ernährung 

auf die Entwicklung, die Zusammen set - 

zung und die Aktivität der Darm mikro - 

biota (Gesamtheit der Mikro organis men 

im Darm) aufklären und dadurch die Rolle 

der Darmbakterien bei der Entwicklung 

und Vorbeugung von Erkrankungen wie 

Krebs und Adipositas aufdecken. In diesem 

Zusammenhang untersuchen wir die 

Bioaktivierung von sekundären Pflan - 

zenstoffen wie Poly phenolen und Gluco - 

sinolaten durch Darm bakterien und 

gehen der Frage nach, welche Eigen - 

schaften sie dazu befähigen, den Darm 

dauerhaft zu besiedeln. 

Bioaktivierung von Polyphenolen 

Annett Braune, Anastasia Matthies 

Mit der Nahrung aufgenommene Poly - 

phenole sollen in einem gewissen Maße 

vor Krankheiten wie Krebs und Herz- 

Kreislauf-Erkrankungen schützen. Die 

Poly phenole liegen in pflanzlichen Nah - 

rungsmitteln und Nahrungsergänzungs - 

mitteln hauptsächlich glycosidisch ge - 

bunden als O- oder auch als C-Glycoside 

vor. Im Unterschied zu O-Glycosiden werden 

C-Glycoside durch die körpereigenen, 

menschlichen Enzyme nicht umgesetzt. 

Stattdessen werden sie vermutlich ausschließlich 

durch Darmbakterien deglycosyliert. 

Aufgrund dieser Stabilität und 

ihrer biologischen Wirksamkeit interessieren 

sich Wissenschaftler zunehmend 

für polyphenolische C-Glycoside als 

Arznei mittelkandidaten. 

Die bakterielle Umsetzung polyphenolischer 

C-Glycoside und deren Unter - 

gruppe der C-Glucoside ist bislang wenig 

untersucht. Kürzlich isolierten wir ein 

C-Glucosid-spaltendes Bakterium, Stamm 

CG19-1, aus einer humanen Stuhlprobe. 

Das obligat anaerobe, Gram-positive, 

nicht Sporen bildende, oval bis stäbchenförmige 

Isolat (Abb. �1 ) stellt eine neue 

Spezies der Lachnospiraceae dar. Der 

Stamm CG19-1 deglycosylierte Puerarin 

(Daidzein-8-C-glucosid, Abb. �1 ) zu dem 

entsprechenden Aglycon Daidzein. Puera - 

�1 Rasterelektronenmikroskopische Aufnahme von Stamm CG19-1 und Strukturformeln von polyphenolischen 

C- und O-Glucosiden, die von diesem Bakterium deglycosyliert werden.

in zeigt ein erhebliches chemopräventives 

Potential und günstige Wir kungen hinsichtlich 

des Metabolischen Syndroms. 

Puerarin stellt das Haupt isoflavon in der 

Kudzu-Wurzel (Pueraria lobata) dar, die in 

der asiatischen Volksmedizin sowie als 

funktionelles Lebensmittel gegen Fieber, 

Durchfall und Diabetes verwendet wird. 

Der Stamm CG19-1 deglycosylierte auch 

andere polyphenolische C-Glucoside, 

wie Homo orientin (Luteolin-6-C-glucosid) 

und Mangiferin (Norathyriol-2-C-glucosid) 

(Abb. �1 ). Wei terhin hydrolysierte das 

Isolat Daidzin (Daidzein-7-O-glucosid) 

und Cynarosid (Luteolin-7-O-glucosid) 

(Abb. �1 ), bei denen es sich um die entsprechenden 

O-Glucoside der C-Gluco - 

side Puerarin bzw. Homoorientin handelt. 

Unseren Untersuchungen zufolge ka talysiert 

der neu isolierte Stamm CG19-1 die 

bisher kaum untersuchte Umsetzung von 

polyphenolischen C-Glucosiden, die mit 

der Nahrung, Nahrungsergänzungs - 

mitteln oder als Arzneimittel vom Men - 

schen aufgenommen werden und von 

denen bisher angenommen wurde, dass 

sie im menschlichen Körper nicht abgebaut 

werden. 

Bioaktivierung von Glucosinolaten 

Kooperationsprojekt mit den Abteilungen 

Ernährungstoxikologie (ETOX) und Biochemie 

der Mikronährstoffe (BIM) und dem Bereich 

Analytik 

Julia Budnowski, Wolfram Engst (Analytik), 

Simone Florian (ETOX), Michael Haack (BIM), 

Laura Hanske, Gunnar Loh, Anke Schnapper 

(ETOX) 

Brokkoli und andere Brassica-Pflanzen 

enthalten Glucosinolate, von denen 

einige, wie beispielsweise das aliphatische 

Glucoraphanin, Krebs und anderen Er - 

krankungen vorbeugen sollen. Be - 

stimmte Glucosinolate, z.B. Neogluco - 

brassicin, weisen jedoch möglicherweise 

gesundheitsschädliche Wirkungen auf, 

da sie in der Lage sind, die DNA zu schädigen. 

Diese Wirkungen sind allerdings auf 

die typischen Umsetzungsprodukte der 

Glucosinolate, die Isothiocyanate, zurückzuführen. 

Letztere stellen einen Schutz vor 

Fraßfeinden dar. Sie entstehen, wenn das 

Pflanzengewebe zerstört wird und 

bestimmte Enzyme, die so genannten 

Myrosinasen, Glucosinolate in Isothio - 

cyanate umwandeln. Da die pflanzlichen 

Myrosinasen beim Kochen zum größten 

Teil inaktiviert werden, nehmen wir an, 

dass biologische Wirkungen, die nach der 

Aufnahme von gekochtem Brassica- 

Gemüse beobachtet wurden, auf die 

Aktivierung der Glucosinolate durch 

Darmbakterien des Menschen zurückzuführen 

sind. 

Anhand von Inkubationsversuchen 

stellten wir fest, dass Darmbakterien der 

Ratte und des Menschen das aliphatische 

Glucosinolat Sinigrin zum Allyliso thio - 

cyanat umsetzen (Abb. �2 ). Sinigrin diente 

uns auf Grund seiner guten Verfügbarkeit 

als Modellglucosinolat. Ebenso transformieren 

Darmbakterien der Maus und des 

Menschen Neo-Glucobrassicin, ein Indol- 

Glucosinolat, zu 1-Methoxyindol-3-carbinol. 

Darmbakterien der Maus, der Ratte 

und des Menschen bauen das aliphatische 

Glucoraphanin ab. Allerdings bilden nur 

menschliche Darmbakterien das ent - 

sprechende Isothiocyanat Sulforaphan, 

während Darmbakterien von Nagern 

Gluco raphanin zu bislang nicht identifizierten 

Produkten umwandeln (Abb. �2 ). 

Die untersuchten Personen unterschieden 

sich hinsichtlich der Fähigkeit ihrer Mikro - 

biota, Glucosinolate umzusetzen: Nur in 

vier von sechs Fällen wurde die Sulfora - 

phanbildung aus Glucoraphanin beobachtet. 

Durch den Transfer der Sulfora - 

phan-bildenden Darmmikrobiota eines 

humanen Donors auf keimfreie Mäuse 

erlangten diese Mäuse die Fähig keit, 

Glucoraphanin und Neogluco brassi cin 

zu deren wirksamen Abbau produkten 

Sulfora phan bzw. N-Methoxy indol-3-carbinol 

umzusetzen (Abb. �2 ). Dies verdeutlicht 

die entscheidende Rolle, die Darm - 

bakterien bei der Bioaktivierung von 

Glucosinolaten einnehmen. Unser nächstes 

Ziel ist es, Bakterienstämme zu identifizieren, 

die diese Reaktionen katalysieren 

können. 

Anpassung von Darmbakterien an 

Wirtsfaktoren 

Carl Alpert, Wolfram Engst (Analytik), 

Gunnar Loh, Jacqueline Vogel-Scheel 

Wie sich Darmbakterien auf die Physio - 

logie und Pathophysiologie des menschlichen 

Wirtes auswirken, ist Gegenstand 

intensiver Untersuchungen. Kaum er - 

forscht wird jedoch, wie die Mikrobiota auf 

Ernährungs- und Wirtsfaktoren, zum 

Beispiel Entzündungsreaktionen, reagiert, 

obwohl sich die bakterielle Reaktion 

wiederum auf den menschlichen Körper 

auswirken kann. In diesem Zusammen - 

hang untersuchten wir, wie sich ein 

Darmbakterium an seine natürliche Um - 

gebung anpasst. Hierzu besiedelten wir 

keimfreie Mäuse mit kommensalen 

Escherichia coli MG1655 und verglichen 

die Proteinexpression dieses Bakteriums 

57 

glucoside, Fig. �1 ) to the corresponding 

aglycone daid zein. Puerarin has a considerable 

chemopreventive potential 

and anti-metabolic syndrome effects 

and is the major isoflavone in roots of 

kudzu (Pueraria lobata), which is used in 

traditional Asian medicine and as a 

nutraceutical. Strain CG19-1 also deglycosylated 

several other polyphenolic 

C-glucosides, including homoorientin 

(luteolin-6-C-glucoside) and mangi ferin 

(norathyriol-2-C-glucoside). The isolate 

also hydrolyzed daidzin (daidzein-7-Oglucoside) 

and cynaroside (luteolin-7-Oglucoside), 

which represent the O-glucosides 

of the C-glucosides puerarin 

and homo orientin, respectively. 

Thus, the newly isolated strain CG19- 

1 catalyzes the so far hardly studied 

conversion of C-coupled polyphenolic 

glucosides ingested with food, dietary 

supplements, or drugs and previously 

assumed to be stable in the human 

body. 

Bioactivation of glucosinolates 

In cooperation with the Departments 

of Nutritional Toxicology (ETOX) and 

Biochemistry of Micronutrients (BIM) 

and the section Analytics 

Broccoli and other Brassica plants contain 

glucosinolates, some of which 

have been implicated in the prevention 

of cancer and other diseases. However, 

certain glucosinolates, such as neo-glucobrassicin, 

may have adverse effects 

because of their ability to form DNA 

adducts. These effects are attributed to 

their main hydrolysis products, the 

isothiocyanates. The latter are formed 

by myrosinases, which are released 

from the plant tissue upon injury to protect 

the plant from herbivores. Since 

these enzymes are largely inactivated 

during cooking, we hypothesized that 

the biological effects observed after the 

consumption of cooked Brassica vegetables 

are due to human intestinal bacteria 

that activate the glucosinolates. 

In vitro experiments revealed that 

intestinal bacteria from rats and 

humans convert the aliphatic glucosinolate 

sinigrin to allylisothiocyanate. 

Sinigrin served as a model glucosinolate 

because of its availability. Similarly, 

intestinal bacteria from mice and 

humans transformed neoglucobrassicin, 

an indole glucosinolate, to 

1-methoxyindole-3-carbinol. Intestinal 

bacteria from humans, mice, and rats 

degraded the aliphatic glucoraphanin.

58 

�2 Bioactivation of various glucosinolates 

by intestinal bacteria from mice, rats, 

humans, and mice with intestinal bacteria 

from humans (top line, from left to right, 

respectively). Abbau = degradation, Bildung 

= formation, keine Bildung = not formed, 

n.B. = not determined. 

However, only human intestinal bacteria 

formed the corresponding isothiocyanate 

sulfora phane, while intestinal 

bacteria from rodents converted glucoraphanin 

to yet unidentified products 

(Fig. �2 ). Differences in the ability of 

gut bacteria from different human 

donors to convert glucosinolates 

were observed: the microbiota from 

only four of six individuals formed 

sulforaphane from glucoraphanin. 

Transfer of the sulforaphane-forming 

gut microbiota of a human donor to 

germfree mice rendered the recipient 

mice capable of converting glucoraphanin 

and neoglucobrassicin to 

their corresponding active degradation 

products sulforaphane and 1methoxyindole-3-carbinol 

(Fig. �2 ). This 

indicates the crucial role of intestinal 

bacteria in the bioactivation of glucosinolates. 

The identification of bacterial 

strains capable of catalyzing these 

reactions is under way at present. 

Bacterial response to host factors 

The effects of the gut microbiota on the 

physiology and pathophysiology of 

the human host have been studied 

extensively. In contrast, the microbial 

response to host factors, e.g., inflammatory 

reactions, has hardly been considered 

although this response may 

have implications for the host. To study 

the adaptation of an intestinal bacterium 

to its natural environment, we 

associated germfree mice with commensal 

Escherichia coli MG1655 and 

compared the protein expression of 

this bacterium collected from either 

cecal contents or anaerobic in vitro cultures. 

Using two-dimensional gel electrophoresis 

combined with mass 

spectroscopy, we identified fourteen 

differentially expressed proteins 

(>3-fold, p3-fach, p

A 

B 

�3 Zellkonzentrationen von purC- (A) und pyrB- (B) defizienten E. coli Mutanten sowie des ent - 

sprechenden Wildtyp-Stammes in Fäzes von gnotobiotischen Mäusen. (Gnotobiotisch bedeutet, 

dass keimfreie Tiere gezielt mit einer bestimmten Mikrobiota besiedelt wurden.) 

der des Wildtyps lag. Eine Mutante ohne 

5’-Phosphoribosyl-4-(N-succinocarboxamid)-5-aminoimidazol-Synthase 

(purC), 

einem Schlüs selenzym der Purin syn - 

these, wies hingegen im Darm eine um 

mehr als 4 log geringere Zellzahl auf als 

der E. coli-Wildtyp (Abb. �3 A). Die Deletion 

des Gens, das die Aspartat-Carba moyl - 

transferase (pyrB), ein Schlüsselenzym 

der Pyrimidin synthese, kodiert, führte 

sogar zu einer völligen Auswaschung der 

entsprechenden Mutante aus dem 

Darmtrakt der Maus (Abb. �3 B). Diese 

Ergebnisse zeigen, dass E. coli in der Lage 

sein muss, Purine und Pyrimidine zu synthetisieren, 

um sich im Darm der Maus 

erfolgreich ansiedeln zu können. 

Darmbakterien und Adipositas 

Kooperationsprojekt mit der Arbeitsgruppe 

Physiologie des Energiestoffwechsels (EST) 

Mohammed Abd El-Bary, Christine Fleißner 

(EST), Nora Hübel, Gunnar Loh 

Wie einige Studien vermuten lassen, spielen 

Darmbakterien auch eine Rolle bei der 

Nährstoffabsorption und bei der Ener - 

giehomöostase des Wirtes. Tierstudien 

legten beispielsweise vor einiger Zeit den 

Schluss nahe, dass keimfreie Mäuse vor 

Adipo sitas geschützt sind. Wir untersuchten 

daher, ob dies generell der Fall ist oder 

ob keimfreie und konventionelle C3H- 

Mäuse auf verschiedene Diäten unterschiedlich 

reagieren. Beide Mausgruppen 

59 

�3 Fecal cell concentrations of an E. coli 

mutant deficient in the purC (A) or pyrB (B) 

gene in comparison to the corresponding 

wildtype strain of gnotobiotic mice, i.e., 

bacteria-free mice that are selectively 

colonized with certain bacteria. In (A) and 

(B) the x-axis denotes days following 

colonization; the y-axis is the log10 cells 

per gram of feces; Nachweisgrenze = 

detection limit (dashed line). 

duced into the intestine of germfree 

mice in competition with the E. coli 

wild type. A mutant devoid of ydjG, 

which encodes a putative NADHdependent 

methylglyoxal reductase 

(YdjG), reached a 1.2 log lower cecal concentration 

than the wild type. Deletion 

of the nanA gene encoding N-acetylneuraminate 

lyase (NanA) affected the 

colonization and persistence of E. coli 

in the intestine of the gnotobiotic mice 

only slightly. A mutant devoid of 

5’-phosphoribosyl 4-(N-succinocarboxamide)-5-aminoimidazole 

synthase 

purC, a key enzyme of purine synthesis, 

displayed intestinal cell counts >4 logs 

lower than those of the wild type 

(Fig. �3 A). Deletion of the gene encoding 

aspartate carbamoyltransferase pyrB, a 

key enzyme of pyrimidine synthesis, 

even resulted in the washout of the corresponding 

mutant from the mouse 

intestinal tract (Fig. �3 B). These findings 

indicate that E. coli needs to synthesize 

purines and pyrimidines to successfully 

establish in the mouse intestine. 

Gut microbiota and obesity 

In cooperation with the section Physiology 

of Energy Metabolism (EST) 

The gut microbiota has been implicated 

in nutrient absorption and energy 

homeostasis. It has previously been 

claimed that germfree mice are protected 

from obesity. We therefore studied 

how germfree and conventional 

C3H mice respond to different diets. 

Both mouse groups were fed ad libitum 

a semi-synthetic low-fat diet (carbohydrate:protein:fat 

ratio = 41:42:17; 

19.8 kJ/g), a high-fat diet (41:16:43; 

21.4 kJ/g), or a commercial Western diet 

(41:19:41; 21.5 kJ/g) and both body 

weight gain and body fat were determined. 

There was no difference in body 

weight gain between germfree and 

conventional mice on the low-fat diet. 

However, on the high-fat diet, germfree 

mice gained more body weight and 

body fat than conventional mice.

60 

�4 Proportions of bacterial population 

groups in pooled cecal contents of 

conventional mice fed different diets: 

low-fat, high-fat, and Western diet (left to 

right); andere = others. 

Germfree animals on the Western diet 

gained significantly less body fat than 

germfree animals on the high-fat diet. 

The fecal microbiota composition of the 

conventional mice differed between 

diets: the proportion of Firmicutes on 

both the high-fat diet and the Western 

diet increased at the expense of the 

Bacteriodetes (Fig. �4 ). This increase in 

the Firmicutes was mainly due to the 

proliferation of one family within this 

phylum: the Erysipelotrichaceae. 

We conclude that the absence of gut 

microbiota does not provide a general 

protection from diet-induced obesity as 

previously claimed and that diet affects 

the composition of the gut microbiota 

to a larger extent than had been previously 

assumed. 

�4 Anteile bakterieller Populationsgruppen in in gepoolten Caecuminhalten konventioneller 

Mäuse nach Fütterung verschiedener Diäten. 

wurden ad libitum mit einer semisynthetischen 

fettarmen Diät (Kohlen hy drate : 

Protein : Fett-Verhältnis = 41 : 42 : 17; 

19,8 kJ/g), einer fettreichen Diät (41 : 16 : 43; 

21,4 kJ/g) oder einer kommerziell erhält - 

lichen kohlenhydrat- und fettreichen 

sowie ballaststoffarmen Diät („Western 

diet“, 41 : 19 : 41; 21,5 kJ/g) gefüttert. 

Anschließend wurden Ge wichts zunahme 

und Körperfett be stimmt. Zwischen 

keimfreien und konventionellen Mäusen, 

die fettarmes Futter erhielten, gab es 

keinen Unter schied bei der Gewichts - 

zunahme. Das fettreiche Futter hingegen 

führte bei den keimfreien Mäusen zu 

einem stärkeren Zuwachs beim Körper - 

gewicht und Kör perfett als bei den konventionellen 

Mäusen. Keimfreie Tiere, die 

eine „Wes tern diet“ erhielten, nahmen 

signifikant weniger an Körperfett zu als 

keimfreie Tiere, denen die fettreiche Diät 

gefüttert wurde. Bei den konventionellen 

Mäusen unterschied sich die Mikrobiota- 

Zusam mensetzung der Fäzes in Abhän gig - 

keit vom Futter: Der Anteil an Firmicutes 

war zu Lasten des Anteils an Bacterio detes 

sowohl bei der fettreichen Diät als auch 

bei der „Western diet“ erhöht (Abb. �4 ). Die 

Zunahme der Firmicutes war hauptsächlich 

auf den Anstieg einer Familie dieses 

Phylums zurückzuführen: den Erysipelo - 

trichaceae. Wir schließen daraus, dass das 

vollständige Fehlen von Darmbakterien, 

anders als zuvor postuliert, keinen allgemeinen 

Schutz vor ernährungsbedingter 

Adipositas bietet und dass die Zusam - 

mensetzung der Darmbakterien in einem 

größerem Ausmaß von der Ernährung 

abhängt als bisher angenommen. 

Technische Mitarbeiterinnen: 

Sarah Frenzel 

Bärbel Gruhl 

Anke Gühler 

Sabine Schmidt 

Marion Urbich




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Systematic Bacteriology; Vol. 3), Springer, 

941–943 (2009). 



61 

The role of human gut bacteria in bioactivation 

of polyphenolic isoflavones 

and pyranoanthocyanins 



Anpassungsmechanismen kommensaler 

Darmbakterien an Ernährungs- und 

Wirtsfaktoren im Intestinaltrakt 


Laufzeit: 01.08.2008 – 31.07.2011 

Impact of intestinal bacteria on the anatomy 

and physiology of the intestinal 

tract in the PRM/Alf mouse model 


Laufzeit: 01.12.2008 – 30.11.2011 

Sonderforschungsbereich 852: Ernäh - 

rung, intestinale Mikrobiota und Wirts - 

interaktionen beim Schwein, Teil pro - 

jekt A06 


Laufzeit: 01.01.2010 – 31.12.2013 

Charakterisierung von Isoflavon-um - 

setzenden Enzymen aus Darmbakte rien 

des Menschen 


Laufzeit: 01.04.2010 – 31.03.2013 

Vorhaben: BioMed, Verbundprojekt: 



die Charakterisierung ihrer potenziellen 


krebs, Teilprojekt 4 



TORNADO: Molecular Targets Open for 

Regulation by the gut flora – New 

Avenues for improved Diet to Optimize 




Untersuchung von Brassica-Nutz pflan - 




Mausmodellen 


und Forschung 


Identifizierung adipogener Faktoren 

intestinaler Bakterien 

Finanzierung: Institut DANONE für 

Ernährung e.V. 

Laufzeit: 01.03.2010 – 29.02.2012 

Analysis of gut microbiota in healthy 

newborn infants fed with infant formulas 

containing synbiotics 

Finanzierung: Nestlé Nutrition Ltd., 

Schweiz 

Laufzeit: 01.12.2007 – 31.12.2011

62 

Junior Research Group 

Microbiota–Host–Interaction 

Head: Dr. Gunnar Loh 

Interactions between gut bacteria and 

the host are implicated in both health 

and lifestyle associated diseases in - 

cluding cancer. We aim to identify such 

inter actions between gut bacteria and 

the host that possibly contribute to the 

onset or perpetuation or to the prevention 

of these disorders. 

Host-microbe interactions under 

chronic gut inflammation 

Inflammatory bowel diseases (IBD) significantly 

affect quality of life and are 

associated with an elevated risk of 

developing colorectal cancer. The 

etiology of IBD is poorly understood. 

However, it is accepted that gut bacteria 

play an important role in these diseases. 

We study the role of gut bacteria 

in interleukin 10 deficient (IL-10 -/- ) mice 

which show chronic gut inflammation 

and a high incidence of colorectal carcinoma. 

We previously demonstrated in 

IL-10 -/- mice that inflammation is associated 

with reduced intestinal microbiota 

diversity in conjunction with a 

bloom of only few species. To identify 

environmental factors that cause these 

changes, we measured intestinal cholesterol, 

coprostanol, and bile acids (BA) 

in colitic and healthy mice. Higher cholesterol 

and primary BA concentrations 

were detected in the inflamed gut. 

These elevated levels were associated 

with an increased abundance of BAresistant 

bacteria in the colitic mice. 

Whether high colonic sterol concentrations 

can trigger gut inflammation and 

cancer formation remains to be elucidated. 

Impact of bacterial lignan activation on 

breast cancer 

Lignans are secondary plant metabolites 

with protective effects against 

hormone-dependent cancers. These 

effects depend on the bacterial transformation 

of the lignans to enterodiol 

and enterolactone. A lignan-transforming 

bacterial consortium composed 

of Clostridium saccharogumia, Blautia 

pro ducta, Eggerthella lenta, and Lac - 

tonifactor longoviformis has previously 

been characterized by the Department 

�1 Proliferating tumor cells (400x magnification, 

stained brown) in breast cancer tissue 

from rats associated with lignan-activating 

bacteria (A) or from germ-free rats (B). 

Nachwuchsgruppe Mikrobiota-Wirt-Interaktionen 

Leitung: Dr. Gunnar Loh 

Darmbakterien tragen einerseits zur 

Gesundheit des Menschen bei, andererseits 

können sie das Auftreten von Krank - 

heiten begünstigen. Hierzu gehören zum 

Beispiel entzündungsassoziierte Kolon - 

tumore. Die Aufgabe der Nachwuchs - 

gruppe besteht darin, Bakterien-Wirt 

Inter aktionen zu untersuchen, die dabei 

eine Rolle spielen. 

Wirt-Bakterien-Interaktionen 

und chronisch-entzündliche 

Darmerkrankungen 

Steffen Wohlgemuth 

Chronisch-entzündliche Darmerkrankungen 

(CED) verursachen einen hohen 

Leidensdruck bei den Betroffenen und 

erhöhen das Risiko, Darmkrebs zu ent - 

wickeln. Die Ätiologie der CED ist bislang 

unzureichend geklärt. Viele Studien weisen 

allerdings darauf hin, dass kommensale 

Darmbakterien bei der Krankheits - 

entstehung eine wichtige Rolle spielen. 

Um diese Rolle besser zu verstehen, verwenden 

wir Interleukin-10-defiziente 

Mäuse. Diese Tiere entwickeln eine chronische 

Colitis und weisen eine hohe 

Inzidenz von Dickdarmtumoren auf. Be - 

reits früher stellten wir bei diesen Tieren 

eine deutlich reduzierte Mikrobiota- 

Diversität in Verbindung mit einer starken 

Proliferation einiger weniger Bakterien - 

spe zies fest. Um Milieuveränderungen im 

entzündeten Darm zu identifizieren, die zu 

A 

diesen Veränderungen führen, bestimmten 

wir die intestinalen Sterolkonzentra - 

tionen. Erhöhte Konzentrationen an 

Cholesterol und primären Gallensäuren 

im entzündeten Darm waren mit einem 

vermehrten Auftreten gallensäureresistenter 

Bakterien verbunden. Ob erhöhte 

Sterolkonzentrationen unmittelbar oder 

durch die Mikrobiota vermittelt das 

Auftreten von CED und Krebs begünstigen 

können, bleibt zu klären. 

Einfluss der bakteriellen Aktivierung 

von Lignanen auf die Entstehung von 

Brustkrebs 

Hoda Mabrok 

Lignane gehören zu den sekundären 

Pflanzeninhaltsstoffen. Ihre protektiven 

Effekte gegenüber hormonabhängigen 

Krebsformen, wie dem Brustkrebs, vermitteln 

sie vermutlich, indem sie an 

Östrogenrezeptoren binden. Hierfür ist 

wahrscheinlich eine bakterielle Aktivie - 

rung der Lignane zu Enterodiol und 

Enterolakton erforderlich. Um dies zu 

überprüfen, assoziierten wir keimfreie 

Ratten mit einem bakteriellen Konsor tium 

bestehend aus Clostridium saccharogumia, 

Blautia producta, Eggerthella lenta 

und Lactonifactor longoviformis. An - 

schließend erhielten die Tiere eine lignanreiche 

Diät. Danach wurde bei diesen 

Ratten und bei keimfreien Kontrolltieren 

Brustkrebs durch ein chemisches Kan - 

�1 Teilungsaktive Tumorzellen (Vergrößerung 400x, braun gefärbt) in Brustkrebsgewebe von 

Ratten, die mit lignanaktivierenden Bakterien besiedelt waren (A) und in keimfreien Tieren (B). 

B

A 

B 

�2 Im Brustkrebsgewebe von Ratten, die mit lignanaktivierenden Bakterien besiedelt waren 

(Associated rats), konnten wir im Vergleich zu keimfreien Ratten (Germ-free rats) deutlich weniger 

teilungsaktive Tumorzellen beob achten (A). Demgegenüber war im Tumor gewebe der besiedelten 

Ratten der Anteil an apoptotischen Zellen höher (B). Die Unter schiede waren statistisch signifikant 

(*p < 0,05 und *** p ≤ 0,001). 

zerogen induziert. Eine Aktivierung der 

Lignane konnten wir nur in den besiedelten 

Tieren nachweisen. Diese Tiere ent - 

wickelten im Vergleich zu den Keimfreien 

weniger und kleinere Mammatumore. 

Die Tumorzellen der besiedelten Tiere 

zeigten eine geringere Proliferationsrate 

(Abb. �1 , Abb. �2 A) und eine höhere 

Apoptoserate (programmierter Zelltod, 

Abb. �2 B). Diese Untersuchung zeigt deutlich, 

dass für die protektiven Effekte der 

Lignane eine Aktivierung dieser Sub stan - 

zen durch die Darmbakterien notwendig 

ist. 

Wirtspezifische Zusammensetzung 

der intestinalen Mikrobiota 

Frances Brodziak 

Die Zusammensetzung der intestinalen 

Mikrobiota ist wirtspezifisch. Um Wirts - 

faktoren zu identifizieren, welche die 

Zu sam mensetzung der intestinalen Mi - 

kro biota beeinflussen, assoziierten wir 

keimfreie Mäuse der Inzuchtlinien C3H 

und C57BL/10 mit Darmbakterien einer 

einzelnen Spendermaus. In den Empfän - 

gertieren entwickelte sich eine Mikro - 

biota, die in ihrer Zusammensetzung spezifisch 

für den jeweiligen Mausstamm 

war. Bei der Analyse der mukosalen Gen - 

expression im Dickdarm der Tiere beobachteten 

wir Expressionsunter schiede 

bei Genen des Immunsystems. Eine 

unter schiedliche Expression der Toll like 

receptor (TLR) 1- und Cluster of differentiation 

(CD) 14-Gene, welche eine Rolle bei 

der Erkennung bakterieller Antigene spielen, 

konnten wir bereits durch quantitative 

PCR (Polymerase-Kettenreaktion)-Ana ly - 

sen bestätigen. Gleiches gilt für die antibakteriell 

wirkenden Proteine phospholipase 

A2 group IIA und Angio genin 4. Die 

genaue Rolle einer unterschiedlichen 

Expression der genannten Gene bei der 

wirtspezifischen Besiedlung des Darms 

wollen wir in Zukunft näher untersuchen. 

63 

�2 We observed lower numbers of proliferating 

cells in breast tumors from the rats 

associated with lignan-activating bacteria 

than in tumors from the germ-free animals 

(A). In contrast, a higher proportion of apoptotic 

cells were found in tumors from the 

associated rats (B). The differences were statistically 

significant (*p < 0.05 and *** p ≤ 

0.001). 

of Gastrointestinal Microbiology. We 

associated germ-free rats with this 

consortium, fed the animals a lignanrich 

diet and induced breast cancer. 

Germ-free rats served as control. 

Lignan activation was observed in the 

associated but not in the germ-free animals. 

The associated rats developed 

less and smaller tumors. The tumor cells 

displayed a lower proliferation (Fig. �1 , 

Fig. �2 A) and a higher apoptosis (cell 

death) rate (Fig. �2 B). These findings 

clearly demonstrate that bacterial lignan 

transformation is crucial for the 

anti-cancer effects of these plant compounds. 

Host-specific microbiota 

The intestinal microbiota composition is 

host specific and stable over time. The 

genetic background of the host is 

thought to contribute to this phenomenon. 

To identify factors that might be 

involved in selecting a host-specific 

microbiota, we associated germ-free 

inbred mice with a C3H and a 

C57BL/10 background with gut bacteria 

from one single donor mouse. We 

observed a microbiota development 

that was specific for the respective 

mouse strain and concluded that 

genetic traits influence gut bacterial 

communities in our model. Using a 

transcriptomic approach, we measured 

mucosal gene expression in the colon of 

the experimental animals. Genes 

encoding components of the innate 

immune system were differentially 

expressed between the mouse groups. 

The expression differences of the toll 

like receptor (TLR) 1 and the cluster of 

differentiation (Cd) 14, which are 

involved in the recognition of bacterial 

cell wall constituents, as well as the antibacterial 

phospholipase A2, group IIA 

and angiogenin 4 were verified at the 

mRNA level. In future experiments, we 

will elucidate the role of antibacterial 

substances in regulating intestinal 

microbiota composition.

64 



Impact of intestinal bacteria on the 

anat omy and physiology of the intestinal 

tract in the PRM/Alf mouse model 


Laufzeit: 01.12.2008 – 30.11.2011 

Sonderforschungsbereich 852: Ernäh - 

rung, intestinale Mikrobiota und Wirts - 

interaktionen beim Schwein, Teil pro - 

jekt A06: Identification of mechanisms 

of probiotic action and effects of zinc 

on the proteome of Escherichia coli 

populations in swine 


Laufzeit: 01.01.2010 – 31.12.2013 




Alpert, C., Scheel, J., Engst, W., Loh, G., Blaut, 

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Bacterial transformation of dietary lignans 

in gnotobiotic rats. FEMS Microbiol. Ecol. 

72, 507–514 (2010).

Abteilung Biochemie der Mikronährstoffe 

Leitung: Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé 

Zusammenfassung Der Zusammenhang 

zwischen chronischen Entzündungen 

und einem erhöhten Krebsrisiko wird 

immer wahrscheinlicher. Entzündungs - 

hemmende Nahrungsinhaltsstoffe stoßen 

daher bei Wissenschaftlern, die sich 

mit der ernährungsabhängigen Krebs - 

prävention beschäftigen, auf ein immer 

größeres Interesse. Solche Substanzen, zu 

denen Glucosinolate aus der Familie 

der Kreuzblütler (Brassicaceae) gehören 

(Abb. �1 ), induzieren körpereigene Ab - 

wehrsysteme über die Aktivierung des 

Transkriptions faktors Nrf2. Zielgene von 

Nrf2 sind auch solche für Selenoproteine, 

wie z. B. für die Glutathionperoxidase-2 

(GPx2), wobei ein Zusammenspiel von 

Nrf2-Aktivatoren, Selen und Seleno pro - 

teinen bei Entzün dungsprozessen und bei 

der Krebsent stehung wahrscheinlich ist. 

Diese Zusam menhänge zu verstehen, ist 

daher ein Forschungs schwerpunkt unserer 

Abtei lung geworden. 

Pflanzen enthalten eine Vielzahl von 

Glucosinolaten, die aber möglicherweise 

nicht alle und zu jedem Zeitpunkt von 

Vorteil sind. Um unerwünschte Neben - 

wirkungen auszuschließen, ist es unerlässlich, 

die molekularen Mechanismen 

der einzelnen Glucosinolate und ihre 

mögliche Interaktion mit anderen Gluco - 

sinolaten zu kennen. Im Fokus unserer 

Forschung stehen die beiden Glucosino - 

late Glucoraphanin und Neo glucobrassi - 

cin, die in Brokkoli bzw. Pak Choi (Senf kohl) 

in unterschiedlichen Kon zentrationen 

vorkommen. Wie unsere bisherigen Er geb - 

nisse annehmen lassen, kann Neogluco - 

brassicin die Gen-aktivierenden Wirkun - 

gen von Glucoraphanin verhindern. Der - 

zeit untersuchen wir diese Zusammen - 

hänge hinsichtlich der Krebsentstehung 

an einem Tiermodell. 

Auch Vitamin E, dessen physiologische 

Funktion nach wie vor unklar ist, steht weiterhin 

im Fokus unseres Interesses. 

Vitamin E reguliert unter anderem Gene 

für Membran- und Transportproteine. 

Der Nachweis, dass es die Degranulation 

von Mastzellen zu unterstützen vermag, 

macht seine Rolle bei Membranvor gän gen 

wahrscheinlich. 

Entzündung und Kanzerogenese 

Molekulare Mechanismen protektiver 

Nahrungsinhaltsstoffe 

Michael Haack, Anna Kipp, Susanne Krehl, 

Carsten Lehmann, Doris Lippmann, 

Maria Löwinger, Mike Müller 

Selenunterversorgung aktiviert Gene 

des Wnt-Signalweges 

Nach den derzeitigen D-A-CH-Referenz - 

werten für die Nährstoffzufuhr sollten 

Erwachsene 30 – 70 μg Selen pro Tag aufnehmen. 

Eine tägliche Aufnahme von 

70 μg wird aber in kaum einem europäischen 

Land erreicht. Man spricht daher 

von einer suboptimalen Versorgung. 

Diese kann das Immunsystem oder die 

Krebs entstehung negativ beeinflussen. 

Wir haben deshalb die Auswirkungen 

einer suboptimalen Versorgung zunächst 

in Mäusen untersucht. Eine Gruppe von 

12 Tieren erhielt, unmittelbar nach dem 

Absetzen von der Muttermilch, Futter mit 

einer Selenkonzentration von 0,15 mg/kg, 

�1 Gefrorener Brokkoli. Brokkoli ist eine Gemüsepflanze aus der Familie der Kreuzblütler 

(Brassicaceae). 

65 

Department Biochemistry of Micronutrients 

Head: Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé 

Summary The link between chronic 

inflammation and cancer risk has 

become increasingly plausible. Dietary 

constituents with anti-inflammatory 

potential have therefore attracted the 

increasing interest of researchers in 

nutrition-based cancer prevention. 

Such compounds, including glucosinolates 

(GLS) from plants of the family 

Brassicaceae (Fig. �1 ), induce endogenous 

defense systems by activating the 

transcription factor Nrf2. Target genes 

of Nrf2 are also those for certain 

selenoproteins, e.g., glutathione peroxidase-2 

(GPx2), so the possible interplay 

of Nrf2 activators, selenium, and 

selenoproteins in inflammation and 

carcinogenesis has become a main 

focus of our research. 

Plants contain many glucosinolates, 

which are not only beneficial. To eliminate 

any unwanted side effects it is 

essential to know the molecular targets 

of each GLS and possible GLS inter - 

actions. Our investigations center 

around broccoli and pak choi, main 

sources of glucoraphanin (GRA) and 

neoglucobrassicin (nGBS), respectively. 

According to recent results, nGBS is able 

to counteract the gene-activating 

effects of GRA. The in vivo relevance will 

be investigated in a mouse model of 

inflammation-triggered colon carcinogenesis. 

Despite the great research effort, the 

physiological function of vitamin E is 

still not clear. Vitamin E regulates genes 

for transport and membrane proteins. 

Findings that it supports mast cell 

degranulation point to a role in membrane 

processes. 

Inflammation and cancer 

Molecular mechanisms of protective 

dietary factors 

Suboptimal selenium supply activates 

genes of the Wnt pathway. The current 

recommended daily selenium intake 

for adults is 30 to 70 μg/day. However, 

this 70 μg/day is hardly reached in 

European countries, so suboptimal 

selenium intake may have an impact on 

immune function or cancer development. 

Therefore, the effects of a suboptimal 

supply were first analyzed in 

mice. A group of 12 mice was fed the 

recommended amount of selenium, 

0.15 mg/kg diet, from weaning. A second 

group of 12 mice was fed half of this 

�1 Frozen broccoli (Brassica oleracea)

66 

�2 Differential expression of genes in the 

colon of selenium-poor and selenium-adequate 

mice. Values are x-fold change in selenium-poor 

compared to selenium-adequate 

mice. Only those genes are listed that 

showed significant changes in both microarray 

and qPCR analyses. Only in the qPCR 

analysis significantly down-regulated were 

genes for the selenoproteins Sel15, SelK, S, 

and T, as well as Trx1. Significantly up-regulated 

were the genes for the phase II enzymes 

Prx1, Srxn1, UGTa6b, GSTM1, GSTA1 and 

2, as well as GSTpi1, and for the Wnt compounds 

�-catenin, dishevelled, LEF1, and myc. 

amount (0.086 mg/kg diet), which was 

considered moderately deficient. This 

range may easily reflect the variations 

commonly found in human nutrition. 

Mice were sacrificed after 6 weeks. 

Although supplied with 50 % of the 

required selenium, the plasma selenium 

level and glutathione peroxidase 

(GPx) activities in liver and colon in the 

moderate deficient group fell to 12 %, 

34 %, and 50 %, respectively, of that of 

the non-deficient group. 

Differential gene expression was 

analyzed in mouse colon with wholegenome 

microarrays. Focus was laid on 

the colon because it is one of the 

organs in which selenium status critically 

affects tumor development. 

Under selenium restriction, the RNA levels 

of four selenoproteins, SelW, GPx1, 

SelH, and SelM, were significantly 

lower in both microarray and qRT-PCR 

analyses (Fig. �2 ). This down-regulation 

has not yet been described for all four 

selenoproteins, which should be further 

analyzed as possible biomarkers for the 

selenium state. Furthermore, genes of 

enzymes of the phase II and the anti - 

oxidative system were up-regulated 

(Fig. �2 ), interpretable as an attempt to 

compensate for selenoprotein loss. 

Pathway analysis identified protein 

biosynthesis, inflammatory pathways, 

and the Wnt pathway as those most 

significantly affected. Genes of the latter 

were so altered that the Wnt pathway 

was stimulated even under basal 

conditions. Enhanced basal activity of 

cancer-related pathways may contribute 

to the higher susceptibility to 

colon carcinogenesis under low selenium 

status. 

In GPx2 knockout (KO) mice, apoptosis 

and expression of GPx1 in the colonic 

crypt grounds are drastically increased. 

In experiments to define the function of 

GPx2 in inflammation-driven colon 

carcinogenesis, we first characterized 

Gen Protein Microarray RT qPCR 

Selenoproteine 

Selw1 Selenoprotein W 0,58 0,42 

Gpx1 Glutathionperoxidase 1 0,49 0,45 

Selh Selenoprotein H 0,68 0,32 

Selm Selenoprotein M 0,81 0,44 

Phase II Enzyme 

Hmox1 Hämoxygenase 1 1,09 1,68 

Mt2 Metallothionein 2 1,57 1,88 

Sult1b1 Sulfotransferase 1b1 1,26 1,42 

Sod1 Superoxid Dismutase 1 1,54 1,12 

Komponenten des Wnt Signalweges 

Gsk3b Glycogen Synthase Kinase 3 beta 0,75 0,8 

Tle2 Transducin-like enhancer of split 2 1,13 1,37 

�2 Differentielle Expression von Genen im Kolon selenarmer und selenadäquat gefütterter Mäuse. 

Die Werte geben die x-fache Änderung in der selenarmen Gruppe im Vergleich zur 

selenadäquaten Fütterungsgruppe an. Es sind nur Gene aufgeführt deren Änderung sowohl im 

Microarray als auch in der qPCR als signifikant verschieden angegeben waren. 

Nur in der qPCR signifikant herunterreguliert waren die Gene der Selenoproteine Sel15, SelK, S 

und T, sowie Trx1. Signifikant hochreguliert waren bei den Phase II Enzymen die Gene für Prx1, 

Srxn1, UGTa6b, GSTM1, GSTA1 und 2, sowie GSTpi1; im Wnt Signalweg die für �-Catenin, 

Dishevelled, LEF1 und Myc. 

das die empfohlene tägliche Selen - 

aufnahme für Mäuse gewährleistet. Eine 

zweite Gruppe erhielt ein Futter, das etwa 

nur halb so viel Selen (0,086 mg/kg 

Futter) enthielt. Die Selenzufuhr durch dieses 

Futter wurde als moderat defizient eingestuft. 

Auch beim Menschen kann die 

Selenzufuhr leicht durch Variationen der 

täglichen Nahrungsauswahl zwischen 

den beiden im Experiment untersuchten 

Konzentrationsbereichen schwanken. 

Sechs Wochen nach Einstellung des 

Selenstatus wurden die Mäuse getötet. In 

den Mäusen, die das moderat defiziente 

Futter erhielten, war der Plasma Selen - 

gehalt auf 12 % des Selengehalts der adäquaten 

Gruppe gesunken. Die Aktivität der 

Glutathionperoxidasen (GPx), die zu den 

Selenoproteinen gehören, nahm ab. In der 

Leber betrug sie lediglich 34 % und im 

Kolon nur noch 50 % der Aktivität, die wir 

bei den Mäusen fanden, die das selenadäquate 

Futter erhielten. 

Die unterschiedliche Genexpression 

untersuchten wir im Kolon mittels glo - 

baler Mikroarray-Analysen. Das Kolon 

wurde gewählt, weil es eines der Organe 

ist, die besonders sensitiv auf einen 

Selenmangel mit der Entwicklung von 

Tumoren reagieren. Sowohl Mikroarray- 

Analysen als auch quantitative Real Time 

PCR-Untersuchungen zeigen, dass unter 

der selenarmen Diät der RNA-Gehalt von 

den vier Selenoproteinen, SelW, GPx1, 

SelH und SelM deutlich vermindert ist 

(Abb. �2 ). Eine Beobachtung, die bisher 

noch nicht für alle vier Selenoproteine 

beschrieben wurde. Diese Selenoproteine 

könnten deshalb als Biomarker für die 

Selenversorgung herangezogen werden. 

Auch waren Gene für Enzyme des Phase 

II- und des antioxidativen Systems hochreguliert 

(Abb. �2 ). Dies kann man als 

einen Kompensationseffekt interpretieren, 

der dazu dient, den Verlust an Seleno - 

proteinen auszugleichen. Wie eine Ana - 

lyse der Signalwege zeigte, sind Gene, die 

für die Proteinbiosynthese, für inflammatorische 

Prozesse und für den Wnt- 

Signalweg eine Rolle spielen, besonders 

vom Selenmangel betroffen (Abb. �2 ). 

Gene des Wnt-Signalweges sind in einer 

Weise verändert, die dafür spricht, dass 

der Signalweg bereits bei moderatem 

Selenmangel stimuliert sein kann. Diese 

basal erhöhte Aktivität kann dazu beitragen, 

dass unter Selenmangel die Ent wick - 

lung von Kolonkrebs erleichtert wird. 

In GPx2-Knockout-Mäusen ist die 

Apoptose und die Expression von GPx1 

in den Kryptengründen des Kolons 

drastisch erhöht 

Um die Untersuchungen zur Funktion der 

GPx2 in der entzündungsgetriebenen 

Kolonkanzerogenese vorzubereiten, charakterisierten 

wir zunächst die Aus wir - 

kungen einer Ausschaltung (Knockout) 

des Gens für die GPx2. Jeweils 14 Wild typund 

14 GPx2-Knockout-Mäuse wurden 

wie oben beschrieben auf den moderaten 

Selenmangel und die adäquate Selen - 

versorgung eingestellt. Zusätzlich bekamen 

jeweils 14 Tiere pro Genotyp selensupplementiertes 

Futter (0,6 mg/kg

Futter). Je vier Tiere wurden im Alter von 

12 Wochen getötet. Entgegen den Er war - 

tungen war in den selenversorgten GPx2- 

Knockout-Tieren die totale GPx-Aktivität 

über den ganzen Intestinaltrakt erhöht. 

Mithilfe immunhistochemischer Metho - 

den konnte ein starker Anstieg der GPx1, 

insbesondere in den Kryptengründen des 

Kolons nachgewiesen werden, in denen 

sonst nur GPx2 exprimiert ist (Abb. �3 ). Die 

verbleibenden zehn Tiere wurden im Alter 

von 21 Wochen getötet. Die GPx2-Knock - 

out-Tiere wiesen eine starke Erhöhung 

apoptotischer Zellen in den Krypten - 

gründen auf (Abb. �4 ), die durch Selen gabe 

nicht völlig verhindert werden konnte. 

Somit kann die hochregulierte GPx1- 

Expression den Verlust an GPx2 nicht vollständig 

ersetzen. Die GPx2 scheint daher 

A 

B 

C 

�3 Immunohistochemischer Nachweis von 

GPx1 und GPx2 im Kolon von Wildtyp (Wt)und 

GPx2-Knockout (KO)-Mäusen. 

GPx2-Färbung in selenarmen Wt-Mäusen (A), 

GPx1-Färbung in selenadäquaten (B) und 

selenarmen (C) GPx2-KO-Mäusen. Man sieht 

die noch vorhandene GPx2-Expression im 

Kryptengrund von selenarmen Wt-Tieren (A), 

die in den GPx2-KO-Mäusen durch GPx1 

ersetzt ist (C). Hier ist GPx1 in den Krypten - 

spitzen nicht mehr exprimiert, während sie 

im selenadäquaten Zustand (B) deutlich zu 

sehen ist. 

wichtiger als die GPx1 zu sein, um ein 

durch Apoptose verursachtes Absterben 

der Zellen in den Kryptengründen zu verhindern. 

Bestimmte Glucosinolate können die 

Wirkung anderer behindern 

Glucosinolate werden generell als ge - 

sund heitsfördernd betrachtet. Die Auf - 

nahme von Glucosinolaten, insbesondere 

solcher, die in Gemüsen der Spezies 

Brassicaceae vorkommen, korreliert negativ 

mit dem Risiko, an Krebs zu erkranken. 

Diese Assoziation ist stärker ausgeprägt 

als die zwischen dem Auftreten von Krebs 

und der Aufnahme von Obst und Gemüse 

im Allgemeinen. Das Glucosinolat- 

Muster in Pflanzen kann variieren und die 

Gehalte an be stimmten Glucosinolaten 

sind abhängig von der Wachstumsphase 

oder den Kulturbedingungen. Zum 

Beispiel enthalten Samen oder Sprossen 

höhere Kon zentrationen an Glucosino - 

laten als reife Pflanzen. Zu den am besten 

untersuchten Glucosinolaten gehört 

Glucoraphanin, von dem durch Ein wir - 

kung des Enzyms Myrosinase Sulfora - 

phan abgespalten wird. Als elektrophile 

Substanz aktiviert Sulforaphan den 

Transkriptionsfaktor Nrf2, der an das 

sogenannte antioxidant responsive element 

(ARE) bindet, das korrekter mit 

electrophile responsive element (EpRE) 

bezeichnet wird. Während Sulforaphan in 

dieser Hinsicht intensiv untersucht 

wurde, sind diesbezügliche Funktionen 

von Spaltprodukten anderer Glucosino late 

wie z. B. vom Indolgluco sinolat Neogluco - 

brassicin weitgehend unbekannt. Auch 

Funktionen von Gluco sinolat-Kombi - 

nationen sind nicht be kannt. Wir testeten 

deshalb Myrosinase-behandeltes Glu co - 

raphanin und Neoglucobrassicin hinsichtlich 

ihrer Fähigkeit, den GPx2- 

Promotor zu aktivieren, da wir die GPx2 als 

neues Zielenzym für Nrf2 identifiziert 

hatten. Weiter testeten wir, ob sich hydrolysierte 

Glucosinolate in ihrer Wirkung 

verstärken, unbeeinflusst bleiben oder 

sich gar gegenseitig behindern. Intaktes 

Glucoraphanin hatte keinen Einfluß 

auf die GPx2-Promotoraktivität, während 

hydrolysiertes Glucoraphanin sie deutlich 

aktivierte. Die durch Glucora phanin ver - 

ursachte Stimulierung des Promotors 

wurde durch hydrolysiertes Neogluco - 

brassicin deutlich gehemmt (Abb. �5 A). 

Die Hemmung der Promotor aktivierung 

war abhängig vom Vorhan den sein eines 

intakten xenobiotics responsive elements 

(XRE), das sich etwa 900 bp in 5’-Richtung 

vom EpRE entfernt auf dem Promotor 

67 

the effects of GPx2 KO. Groups of 14 Wt 

and GPx2 KO animals each were 

adapted to the moderate seleniumdeficient 

or non-deficient state as 

described above. In addition, 14 animals 

of each genotype were fed a seleniumsupplemented 

diet (0.6 mg/kg diet). 

Four animals of each group were sacrificed 

at the age of 12 weeks. An unexpected 

increase in total GPx activity was 

found throughout the intestine in selenium-fed 

GPx2 KO animals. Immuno - 

histochemistry revealed a strong 

increase of GPx1 in the colon and 

ileum, especially in crypt bases where 

normally only GPx2 is localized (Fig. �3 ). 

The remaining animals were sacrificed 

at the age of 21 weeks. Loss of GPx2 was 

accompanied by an increase of apoptotic 

cells in colonic crypt bases, which 

could not be completely prevented by 

selenium supplementation (Fig. �4 ). 

Thus, increase of GPx1 expression was 

unable to completely compensate for 

loss of GPx2. The findings corroborate a 

major role of GPx2 in preventing apoptotic 

cell death in the crypt bases. 

Certain glucosinolates can hamper the 

efficacies of others. Glucosinolates (GLS) 

are generally considered to promote 

health. The intake of GLS, especially 

those of Brassica vegetables, is 

inversely correlated with the cancer 

risk, and this association is stronger 

than those between cancer and fruits 

and vegetables in general. GLS patterns 

vary in plants and individual GLS contents 

change with growth phase and 

culture conditions. Seeds or sprouts, for 

example, contain higher GLS concentrations 

than mature plants. The most 

extensively studied GLS is glucoraphanin 

(GRA), from which sulforaphane 

(SFN) is released by myro - 

sinase-catalyzed hydrolysis. As an 

electrophilic compound, SFN activates 

the transcription factor Nrf2, which 

binds to the so-called antioxidant 

response element (ARE), more correctly 

�3 Immunohistochemical detection of 

GPx1 and GPx2 in the colon of wild-type 

(Wt) and GPx2 KO mice. 

Staining of GPx2 in selenium-poor Wt mice 

(A), of GPx1 in selenium-adequate (B) and 

selenium-poor (C) GPx2 KO mice. The still 

detectable expression of GPx2 in the crypt 

ground in selenium-poor GPx2 KO mice is 

distinctly visible (A), as is the replacement 

of GPx2 by GPx1 in this area in GPx2 KO 

animals (C). Here the GPx1 is no longer 

expressed, whereas it is clearly visible in 

the selenium-adequate state (B).

68 

�4 Increased apoptosis in crypt grounds of 

the colon of selenium-poor GPx2 KO mice. 

Apoptosis was counted in 300 crypts per 

animal and expressed as number of 

apoptotic cells/100 crypts. Bars with 

patterned background are wild-type (Wt); 

plain bars, GPx2 KO animals. Increasing 

red-brown color indicates increasing 

selenium state. Shown are means → SD 

(n = 10), ***p

�6 Stimulierung der �-Hexosaminidasedegranulation von RBL 2H3-Zellen durch �-Tocopherol 

Die Zellen wurden 24 Stunden in 6 Well Platten inkubiert und danach weitere 24 Stunden mit 

100 μM Tocopherol oder Trolox bzw. Lösungsmittelkontrolle inkubiert. Danach wurden die 

Zellen mit 10 nM Phorbol Myristat Acetat (PMA)/1μM Ionomycin stimuliert. Die freigesetzte 

�-Hexosaminidase wurde zu den angegebenen Zeiten bestimmt und als Nettodegranulation 

ausgedrückt. Die Daten wurden als Prozent der totalen �-Hexosamindaseaktivität (zellulär und 

freigesetzt) berechnet. Die angegebenen Daten sind MW ± SD (n = 5). **p

70 



Synergien von Selen und Sulforaphan 

in der Prävention der Kolonkanzero - 

genese durch Induktion der gastrointestinalen 

Glutathionperoxidase 


Laufzeit: 01.07.2007 – 30.06.2010 

Vorhaben: BioMed, Verbundprojekt: 



die Charakterisierung ihrer potenziellen 


krebs, Teilprojekt 4 



Untersuchung von Brassica-Nutzpflan - 




Mausmodellen 


und Forschung 


Untersuchung des Einflusses von spezifischen 

Glucosinolaten aus Brassica- 

Gemüsen auf die Expression von 

Sulfiredoxin (Srx), einem neuen Target 

für den zentralen Transkriptionsfaktor 

Nrf2 

Finanzierung: Institut Danone für Er - 

nährung e. V. 





Florian, S., Krehl, S., Löwinger, M., Kipp, A., 

Banning, A., Esworthy, S., Chu, F.F., 

Brigelius-Flohé, R.: Loss of GPx2 increases 

apoptosis, mitosis, and GPx1 expression in 

the intestine of mice. Free Radic. Biol. Med. 

49, 1694–1702 (2010). 

Haack, M., Löwinger, M., Lippmann, D., 

Kipp, A., Pagnotta, E., Iori, R., Monien, B.H., 

Glatt, H., Brauer, M.N., Wessjohann, L.A., 

Brigelius-Flohé, R.: Breakdown products of 

neoglucobrassicin inhibit activation of 

Nrf2 target genes mediated by myrosinase-derived 

glucoraphanin hydrolysis 

products. Biol. Chem. 391, 1281–1293 

(2010). 

Hemmerling, J., Nell, S., Kipp, A., Schu - 

mann, S., Deubel, S., Haack, M., Brigelius- 

Flohé, R.: Alpha-Tocopherol enhances 

degranulation in RBL-2H3 mast cells. Mol. 

Nutr. Food Res. 54, 652–660 (2010). 


Blaut, M., Brigelius-Flohé, R.: The gastro - 

intestinal microbiota affects the selenium 

status and selenoprotein expression 

in mice. J. Nutr. Biochem. 20, 638–648 


Kipp, A., Banning, A., van Schothorst, E. M., 

Méplan, C., Schomburg, L., Evelo, C., Coort, 

S., Gaj, S., Keijer, J., Hesketh, J., Brigelius- 

Flohé, R.: Four selenoproteins, protein 

biosynthesis, and Wnt signalling are particularly 

sensitive to limited selenium 

intake in mouse colon. Mol. Nutr. Food Res. 

53, 1561–1572 (2009). 



on intestinal and hepatic levels of 

phase 2 xenobiotic-metabolizing enzy - 

mes in the rat. Drug Metab. Dispos. 37, 

1179–1186 (2009). 

Müller, M., Banning, A., Brigelius-Flohé, R., 

Kipp, A.: Nrf2 target genes are induced 

under marginal selenium-deficiency. 

Genes Nutr. 5, 297–307 (2010). 

Song, H., Bergstrasser, C., Rafat, N., Höger, 

S., Schmidt, M., Endres, N., Goebeler, M., 

Hillebrands, J.L., Brigelius-Flohé, R., 

Banning, A., Beck, G., Loesel, R., Yard, B.A.: 

The carbon monoxide releasing molecule 

(CORM-3) inhibits expression of vascular 

cell adhesion molecule-1 and E-selectin 

independently of heam oxygenase-1 

expression. Br. J. Pharmacol. 157, 769–780 



Brigelius-Flohé, R.: Vitamin E: The shrew 

waiting to be tamed. Free Radic. Biol. Med. 

46, 543–554 (2009). 

Brigelius-Flohé, R., Kipp, A.: Glutathione 

peroxidases in different stages of carcinogenesis. 

Biochim. Biophys. Acta – General 

Subjects. 1790, 1555–1568 (2009). 


Brigelius-Flohé, R.: Vitamine – Therapie 

des Vitaminmangels. In: Aktories, K., 

Förster mann, U., Hofmann, F., Starke, K. 

(eds.) Allgemeine und spezielle Pharma - 

kologie und Toxikologie. Elsevier, Urban 

und Fischer, München, 10. Auflage, 753– 


Brigelius-Flohé, R.: Stoffwechsel der 

Mikronährstoffe. In: Schartl, M., Gessler, 

M., von Eckardstein, A. (eds) Biochemie 

und Molekularbiologie des Menschen, 

Elsevier, Urban und Fischer, München, 1. 

Auflage, 877–892 (2009). 

Herausgeberschaften/Editors 

Brigelius-Flohé, R.: Special issue: Widened 

Horizon of Vitamin E Research. Mol. Nutr. 

Food Res. 54, Issue 5 (2010). 

Sonstiges/Others 

Brigelius-Flohé, R.: Commentary: oxidative 

stress reconsidered. Genes Nutr. 4, 161– 


Brigelius-Flohé, R.: Widened horizon of 

vitamin E research. Mol. Nutr. Food Res. 54, 

581 (2010).

Im Max-Rubner-Laboratorium (MRL) ist 

die zentrale Tierhaltung des DIfE untergebracht. 

Entsprechend der wissenschaftlichen 

Fragestellung des Instituts etablieren 

und charakterisieren Wissenschaftler hier 

zusammen mit Mitarbeitern des MRL 

spezielle Maus- und Rattenstämme, um 

die Ursachen des Metabolischen Syn - 

droms sowie die Zusammenhänge zwischen 

Ernährung und Darmkrebsent - 

stehung zu erforschen. Dabei stellt die 

Zucht spezieller Mauslinien mit be - 

stimmten genetischen Dispositionen 

einen besonderen Schwerpunkt dar. 

Um den zunehmenden Ansprüchen 

der wissenschaftlichen Arbeitsgruppen 

gerecht werden zu können, wird gegenwärtig 

die Haltungskapazität für Maus - 

modelle erweitert. Gleichzeitig werden die 

technischen Anlagen des MRL überholt 

und modernisiert. In diesem Zusam men - 

hang werden die baulichen, organisatorischen 

und hygienischen Rahmenbedin - 

gungen überarbeitet und angepasst. 

Das MRL-Personal berät die tierexperimentell 

tätigen Wissenschaftler in Fra gen 

der Antragstellung für Tierversuche und 

unterstützt sie bei der Versuchsdurchfüh - 

rung. 

Darüber hinaus bilden die Mitarbeiter 

des MRL Tierpfleger, Biologielaboranten 

und Studenten aus. 

Nachstehend genannte Techniken er - 

möglichen die Umsetzung der wissenschaftlichen 

Fragestellungen: 

Spezielle Techniken im MRL: 

• Energie- und Substratumsatz messun - 

gen (indirekte Kalorimetrie) bei verschiedenen 

Umgebungstemperaturen 

• quantitative Erfassung von Stoffwech - 

sel produkten 

Max-Rubner-Laboratorium (MRL) 

Leitung: Dr. Reinhart Kluge 

• zeitliche und quantitative Erfassung der 

Nahrungs- und Wasseraufnahme sowie 

Nahrungspräferenzen 

• Messung der Körpertemperatur und der 

Bewegungsaktivität 

• Bestimmung der Körperzusammen set - 

zung am lebenden Tier mit Hilfe von 

Röntgenstrahlung (DEXA) sowie Kern - 

spinresonanz (NMR) 

• Messung der organ- bzw. gewebs - 

spezifischen Fettverteilung mit Hilfe der 

Computertomographie 

• Transponder- und Minipumpenimplan - 

ta tion, um kontinuierliche Messungen 

verschiedener Parameter und konti nuierliche 

Wirkstoffapplikationen zu ermög - 

lichen 

• Generierung, Zucht und Haltung gnotobiotischer 

Ratten und Mäuse 

• Zucht von genetisch kontrollierten Spe - 

zialstämmen bei der Maus 

• Herstellung und Pelletierung spezieller 

Futtermischungen 


Henry Bednarczyk 

Ariane Edwards 

Ines Grüner 

Siegfried Güldenpenning 

Viviane Haß 

Katrin Köllner 

Swetlana König 

Janet Krause 

Janina Kröner 

Ute Lehmann 

Jasmin Mattern 

Carola Plaue 

Stephanie Sartig 

Andreas Schnaak 

Roger Schulz 

Elvira Steinmeyer 

Elke Thom 

Astrid Wagner-Hopf 

Kerstin Weinert 

Max Rubner Laboratory (MRL) 

Head: Dr. Reinhart Kluge 

71 

DIfE’s central animal-housing facility is 

located at the Max Rubner Laboratory 

(MRL). Targeting the research questions 

of the institute, researchers along with 

MRL personnel have established and 

characterized special mouse and rat 

strains designed to investigate the 

causes of the metabolic syndrome and 

the links between nutrition and colon 

cancer development. Special emphasis 

is placed on breeding strains of mice 

with certain genetic dispositions. 

In order to meet the growing requirements 

of the research groups, the 

housing capacity for mouse models is 

presently being increased. The framework 

of the structural, organizational, 

and hygienic conditions will be revised 

and adapted accordingly. 

MRL personnel advises researchers 

involved in animal experimentation, 

including the necessary applications, 

and assists them in experimental procedures. 

The staff of MRL also trains laboratory 

animal caretakers, biological 

laboratory technicians, and students. 

The following techniques have been 

established for experiments addressing 

the research questions of DIfE: 

Special techniques at MRL: 

• Assessment of energy expenditure 

and metabolic turnover (indirect 

calorimetry) at different ambient 

temperatures 

• Quantitative determination of metabolic 

products 

• Time course and quantitative assessment 

of nutrient and water uptake, 

also recording of dietary preferences 

• Monitoring of body temperature and 

physical activity 

• Body composition analysis of live animals 

using x-rays (DEXA) and nuclear 

magnetic resonance (NMR) 

• Measurement of fat distribution in 

organs or tissues using computed 

tomography (CT) scans 

• Implantation of transponders and 

micropumps to permit continuous 

monitoring of various parameters 

and application of active substances 

• Generation, breeding, and care of 

gnotobiotic rats and mice 

• Breeding of genetically defined 

strains of mice 

• Preparation and pelletization of special 

diets

72 

Ehrungen und Forschungspreise 

Honors and Awards 

Hadi Al-Hasani (EXO): 

Roberto De Pirro Memorial Lecture, XIth International 

Symposium on Insulin Receptors and Insulin Action, 

Naples, I, 2010 

Hadi Al-Hasani, Alexandra Chadt (EXO): 

Menarini-Projektförderung der Deutschen Diabetes 

Gesellschaft, 2009 

Galenus-von-Pergamon-Preis der Ärztezeitung, 2009 

Anne Brockhoff (MOGE): 

Nachwuchswissenschaftler-Preis der 

Landeshauptstadt Potsdam, 2010 

Alexandra Chadt (EXO): 

Nominierung der Sektion C für den Nachwuchspreis 

der Leibniz-Gemeinschaft, 2010 

Özlem Gögebakan (KLE): 

Schoeller Junkmann Preis der Deutschen Gesellschaft 

für Endokrinologie und der Schering-Stiftung, 2009 

Hans-Georg Joost (PHA): 

Paul-Langerhans-Medaille der Deutschen Diabetes- 

Gesellschaft, 2010 

Henriette Kirchner, International Leibniz Graduate 

School „Sensory, Endocrine, and Metabolic Control of 

Food Choice“ (PHA, Cincinnati): 

Publikationspreis für Nachwuchswissen - 

schaftler/innen des Leibniz-Kollegs der Universität 

Potsdam, 2010 

Ines Middelbeck (KLE): 

Oecothrophica Preis für die beste Diplomarbeit im 

Bereich Humanernährung des Verbands der 

Oecotrophologen, 2009 

Mike-Freya Müller (BIM): 

Diplom-/Masterpreis der Gesellschaft für Biochemie 

und Molekularbiologie, 2009 

Gisela Olias (PR/ÖA), Susanne Klaus (EST): 

Das gemeinsame Projekt „Energie aus Nahrung“ war 

Finalist beim Wettbewerb „Wissenschaft interaktiv 

2010“ der Initiative Wissenschaft im Dialog und des 

Stifterverbands für die Deutsche Wissenschaft 

(präsentiert vom 5.-11. Juni 2010 auf dem 

Wissenschaftssommer in Magdeburg). 

Stephan Scherneck (PHA): 

Förderpreis der Deutschen Diabetes Gesellschaft, 2010 

Heike Vogel (PHA): 

Michelson-Preis für die beste Promotion 2009/10 der 

Universität Potsdam, 2010 

Ehrungen, Forschungspreise und Dissertationen 

Honors, Awards and Dissertations 

Posterpreise · Poster prizes 

Krasimira Aleksandrova (EPI): 

European EPIC Conference on Nutrition, 

Lifestyle and the Prevention of Obesity and 

Chronic Diseases, Barcelona, E, 2009 

Janine Dokas (EXO): 

4. Herbsttagung der Deutschen Diabetes- 

Gesellschaft und 26. Jahrestagung der 

Deutschen Adipositas-Gesellschaft, Berlin, 

2010 

Alexander Jaschke (DIAB): 

Presentation Award, 1st International Sym - 

po sium for PhD students on Protein Traf ficking 

in Health and Disease, Hamburg, 2010 

Gunnar Loh (GAMI): 

3rd Seeon Conference, Deutsche Gesellschaft 

für Hygiene und Mikrobiologie, Section 

Microbiota, Probiota and Host, Chiemsee, 2010 

Maria Pudenz (ETOX): 

25. Tagung der Gesellschaft für Umwelt- 

Mutationsforschung, Potsdam, 2010 

Rita Schüler (KLE): 

53. Symposium der Deutschen Gesellschaft 

für Endokrinologie, Leipzig, 2010 

Madlen Schütze (EPI): 

Conference on Epidemiology and Public 

Health in an Evolving Europe (EUROEPI), 

Florenz, I, 2010 

Sara Schumann (GAMI): 

1. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft 

für Mukosale Immunologie und Mikrobiom, 

Stuttgart, 2010 

Korinna Wend (ETOX): 

Annual Meeting of UK Environmental 

Mutagen Society, Leeds, UK, 2009 

Steffen Wohlgemuth (GAMI): 

2nd Seeon Conference, Deutsche Gesell schaft 

für Hygiene und Mikrobiologie, Section Micro - 

biota, Probiota and Host, Chiemsee, 2009 

Habilitationen · Habilitations 

Dietmar Krautwurst (MOGE): 

Functional genomics of olfactory receptors – 

odorant coding at the receptor level. 

Universität Potsdam, Math.-Nat. Fakultät, 

2010 

Berufungen · Appointments 

Hadi Al-Hasani (EXO): 

W3-Professur Pathobiochemie, Deutsches 

Diabetes-Zentrum und Heinrich-Heine 

Universität Düsseldorf, 2010 (angenommen) 

W2-Professur Physiologie, Universität Leipzig, 

2010 (abgelehnt) 

Tobias Pischon (BMK): 

W3-Professur Molekulare Epidemiologie, 

Max-Delbrück-Centrum und Charité Univer - 

sitätsmedizin Berlin, 2010 (angenommen) 

Annette Schürmann (DIAB): 

W3-Professur Experimentelle Diabetologie, 

Universität Potsdam und Deutsches Institut 

für Ernährungsforschung Potsdam- 

Rehbrücke, 2009 (angenommen) 

W3-Professur Pathobiochemie, Deutsches 

Diabetes-Zentrum und Heinrich-Heine 

Universität Düsseldorf, 2009 (abgelehnt) 

Dissertationen · Dissertations 

Janin Andres (KLE): 

Regulation der 11beta-Hydroxysteroid 

Dehydrogenase Typ 1. 

Universität Potsdam, Math.-Nat. Fakultät, 2009 

Verena Behrens (PHA): 

Die Rolle des Glucosetransporters 8 (Slc2a8) 

in der Regulation der Glucosehomöostase, 

der Spermienmotilität sowie des Verhaltens. 


Anne Brockhoff (MOGE): 

Struktur-Funktionsbeziehung menschlicher 

Bitterrezeptoren. 


Hella Brönneke (PHA): 

Pathogenese von Adipositas und Diabetes 

mellitus in der NZO-Maus. 


Alexandra Chadt (PHA): 

Functional Characterization of a Novel 

Candidate Gene for Obesity, Tbc1d1. 


Zorabel Cordero Gonzáles (EPI): 

Vitamin E intake and cardiovascular diseases 

in the EPIC-Potsdam-Study. 

TU Berlin, Public Health, 2010 

Gisela Dobbernack (ETOX): 

Konstruktion und Charakterisierung 

transgener Mauslinien für humane 

Sulfotransferasen als Modellsysteme für eine 

SULT-vermittelte metabolische Aktivierung. 

Universität Potsdam, Math.-Nat. Fakultät, 2009

Claudia Donath (ETOX): 

Sulfotransferase-vermittelte Genotoxizität 

von benzylischen Metaboliten alkylierter 

polyzyklischer aromatischer 

Kohlenwasserstoffe. 


Tanja Dreja (PHA): 

Microarray-basierte Expressionsanalyse des 

weißen Fettgewebes der NZO-Maus sowie 

der Langerhans‘schen Inseln der NZL-Maus: 

Zwei Modelle für das metabolische Syndrom. 


Dagmar Drogan (EPI): 

Quantifizierung des Einflusses intermediärer 

Variablen auf Risikobeziehungen am Beispiel 

der Assoziation zweier Adipositasmaße zum 

Myokardinfarkt-Risiko. 

TU Berlin, Fakultät Wirtschaft und 

Management, 2009 

Maika Friedrich (EST): 

Wirkung von Teecatechin 

Epigallocatechingallat auf den 

Energiestoffwechsel der Maus. 

Universität Potsdam, Math.-Nat. Fakultät, 2010 

Christiana Hanisch (GAMI): 

Die Wirkung eines Synbiotikums auf die 

Zusammensetzung der intestinalen 

Mikrobiota, die fäkale Exkretion von 

kurzkettigen Fettsäuren sowie ausgewählte 

Parameter der Darmfunktion bei über 65jährigen 

Frauen und Männern. 


Deike Hesse (DIAB): 

Die Rolle des trans-Golgi-Proteins ARFRP1 für 

den Glucose- und Lipidmetabolismus in der 

Leber und im Fettgewebe der Maus. 


Anne-Kathrin Illner (EPI): 

Design characteristics of a European Food 

Propensity Questionnaire in relation to 

Feasibility of use and Performance. 

TU Berlin, Fakultät Wirtschaft und 

Management, 2010 

Alexander Jaschke (DIAB): 

Einfluss der GTPase ARFRP1 auf intestinale 

Absorption von Makronährstoffen, FU Berlin, 

FB Biologie, Chemie, Pharmazie, 2010 

Angela Kohl (KLE): 

Einfluss zweier unlöslicher Ballaststoffe auf 

ausgesuchte Parameter des Metabolischen 

Syndroms bei übergewichtigen/adipösen 

gesunden Erwachsenen. 


Katja Leicht (PHA): 

Positionelle Klonierung von Tbc1d1 als 

Kandidatengen für Adipositas. 


Anna Kipp (BIM): 

Selen, Selenoproteine und der Wnt- 

Signalweg – Regulation der gastro intestina - 

len Glutathionperoxidase durch beta-Catenin 

und Beeinflussung des Wnt-Signalwegs 

durch den Selenstatus. 


Sandra Nell (BIM): 

Vitamin E und der vesikuläre Transport: 

Untersuchungen zu den genregulatorischen 

Funktionen von Vitamin E mittels Microarrayund 

real time PCR-Analysen in der Maus und 

funktionellen in vitro Assays in RBL-2H3 Zellen. 


Olga Pivovarova (KLE): 

Bedeutung des Insulin Degrading Enzyms für 

die Pathogenese des Diabetes mellitus Typ 2. 

Charité Universitätsmedizin Berlin, 2010 

Nicole Reichardt (GAMI): 

Die Abbaubarkeit hochmolekularer 

Inhaltsstoffe des Kaffeegetränks durch die 

humane Darmmikrobiota. 


Heike Vogel (PHA): 

Identifizierung, Charakterisierung und 

Eingrenzung eines Suszeptibilitätslocus 

(Nob3) für Adipositas und Hyperglykämie im 

Mausgenom. 


Korinna Wend (ETOX): 

Konstruktion und toxikologische Nutzung 

von transgenen Mäusen mit den allelischen 

Varianten von humanen SULT1A-Genen. 


Steffen Wohlgemuth (GAMI): 

Microbial and host factors associated with 

chronic intestinal inflammation of the 

Interleukin-10 deficient mouse. 


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74 

2009 

Rehbrücker Kolloquien 

Rehbrücker Lectures 

Veranstaltungen 

Lectures and Conferences 

21.01.2009 Cora Weigert Transcriptional and posttranslational regulation of IRS proteins – 

Universität Tübingen implications for health and disease 

04.02.2009 Christopher Horst Lillig Oxidative stress, thiol redox control and the thioredoxin and 

Philipps Universität Marburg glutaredoxin systems 

11.02.2009 Hartmut Schlüter Identification of disease associated proteases with proteomics 

Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf 

04.03.2009 Markus Tiedge Mitochondriale Dysfunktionen in Beta-Zellen – Bedeutung für die 

Universität Rostock Diabetespathogenese 

30.03.2009 Anthony Sclafani The Role of Mouth and Gut Taste Systems in Food Preferences 

Brooklyn College, New York, USA 

08.04.2009 Mark Mc Carthy Thinking big: Finding genes influencing type 2 diabetes, obesity and 

Oxford Centre for Diabetes, Endocrinology related traits 

and Metabolism (OCDEM), UK 

10.06.2009 Verena Keitel Localization and function of the G-protein coupled, membrane-bound 

Universitätsklinikum Düsseldorf bile acid receptor TGR5 in the liver 

17.06.2009 Günter Vollmer Short and long term effects of plant derived estrogens in combination 

TU Dresden with ovarian hormones / in vivo 

01.07.2009 Thomas Illig A genomewide perspective of genetic variation in human metabolism 

Helmholtz Zentrum München 

15.07.2009 Shlomo Sasson Lipid peroxidation products interact with PPAR-delta to regulate the 

The Hebrew University, Jerusalem, IL glucose transport system in vascular endothelial cells 

17.07.2009 Berthold Hocher Fetale Programmierung von Herz-Kreislaufkrankheiten – 

Charité Universitätsmedizin Berlin Molekulare Mechanismen 

09.09.2009 Ursula Seidler Coupling of Nutrient and Electrolyte Transporters in the Small Intestine 

Medizinische Hochschule Hannover 

15.09.2009 Sigrun Korsching Evolution and function of olfactory receptor gene families 

Institut für Genetik der Universität zu Köln 

14.10.2009 Maret Traber Vitamin E Update 

Oregon State University, USA 

25.11.2009 Andres Metspalu The Estonian Genome Project and genetic structure of Europeans 

University of Tartu, EST 

16.12.2009 Geoffrey D. Holman Identification of sites of regulation of GLUT4 traffic 

University of Bath, UK

Rehbrücker Kolloquien 2010 

Rehbrücker Lectures 2010 

13.01.2010 Annette Beck-Sickinger Molecular targets of adipositas related diseases 

Universität Leipzig 

20.01.2010 Anja Zimmermann / Jörk Zwicker Erfindungen, Anmeldestrategien von Patenten und deren Bedeutung 

Ascenion GmbH / Kanzlei Dr. Volker Vossius in Forschung und Klinik 

27.01.2010 Theo Visser Molecular and clinical aspects of thyroid hormone transporters 

Erasmus University Rotterdam, NL 

03.02.2010 Fatima Bosch Gene therapy for diabetes mellitus: moving towards the clinic 

Universität Barcelona, E 

17.03.2010 Kathrin Ohla Electrical neuroimaging of taste in humans 

Nestlé Research Center, Lausanne, CH 

31.03.2010 Kaisa Poutanen The Healthgrain Project: New Answers and New Questions 

VTT Technical Research Centre of Finland, FIN 

17.06.2010 Claus Hellerbrand Molecular Mechanisms of Fibrosis Progression in Non-Alcoholic 

Universität Regensburg Steatohepatitis 

24.06.2010 Lutz Hein Novel adrenergic targets in cardiovascular disease – 

Universität Freiburg / Institut für from receptors to epigenetics 

Experimentelle und Klinische Pharmakologie 

30.09.2010 Ronald P. Kühnlein Fat on the fly: Lipid droplets and energy storage control in the 

MPI für biophysikalische Chemie, Göttingen Drosophila model organism 

07.10.2010 Sven Pettersson The Gut Microbiom: A double edged sword regulating host physiology 

Karolinska Institutet, Stockholm, S 

18.10.2010 Nirupa Chaudhari Taste: cells, signals and satiety 

Miller School of Medicine, 

University of Miami, USA 

21.10.2010 Thomas Illig Helfen umfassende -omics Untersuchungen, metabolische 

Helmholtz-Zentrum München Erkrankungen besser zu verstehen? 

11.11.2010 Daniel Witte Exploring non-traditional complications of diabetes using routine 

Steno Diabetes Center, Gentofte, DK registries – a focus on depression and cancer 

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76 

Symposien, Workshops, andere Veranstaltungen 

Symposia, Workshops, other Events 


25.03.2009 Workshop European Food Consumption Validation 

Jennifer Haubrock (EPI) 

09.–13.05.2009 29 th Blankenese Conference Protein Processing meets Synaptic Transmission 

Prof. Wolfgang Meyerhof (MOGE) 

15.05.2009 Workshop Nutritional Prevention of Diabetes mellitus 

PD Dr. Tobias Pischon (EPI) 

26.05.2009 DIfE-Symposium Epidemiologie ernährungsbedingter Funktionsstörungen 

Prof. Hans-Georg Joost (PHA) 

25.–28.06.2009 27. DNSG Konferenz Diabetes and Nutrition Study Group of the EASD 

Prof. Andreas F. H. Pfeiffer (KLE) 

30.06.2009 DIfE-Symposium Experimentelle Diabetologie 


08.–09.07.2009 BMBF-Meeting Körperliche Aktivität 

apl. Prof. Heiner Boeing 

Dr. Matthäus Vigl (EPI) 

16.11.2009 DZD Workshop Identification of Genes Conferring Susceptibility for 

Prof. Hans-Georg Joost (PHA) Type 2 Diabetes in mice 

2010 

09.02.2010 Mini-Symposium Elucidation of interactions between bitter taste receptors and their 

Prof. Wolfgang Meyerhof (MOGE) agonists and identification of bitter taste antagonists 

26.–27.04.2010 Joint Workshop Methods to estimate lifestyle factors for population studies 

Almazov Centre und DIfE 

08.–12.05.2010 30 th Blankenese Conference Sensory and Metabolic Control of Energy Balance 

Prof. Wolfgang Meyerhof (MOGE) 


27.05.2010 Leibniz-Kolleg Die Biologie des Essverhaltens 

Universität Potsdam Hauptvortrag: Prof. Jeffrey Friedman, Rockefeller University, New York, 

Prof. Hans-Georg Joost (PHA) USA 

12.–15.10.2010 GUM-Tagung (Gesellschaft für Food: Genotoxic Ingredients, Metabolism & Biomarkers 

Umwelt-Mutationsforschung) 

Prof. Hans-Rudolf Glatt (ETOX) 

25.–27.10.2010 Joint Workshop Cardiovascular risk factors and cardiometabolic phenotyping in 

Almazov Centre und DIfE cohort studies 

04.–06.11.2010 DAG-Jahrestagung Interdisziplinär vorbeugen, erkennen und behandeln 

(Deutsche Adipositas Gesellschaft) 


02.12.2010 BIOCLAIMS Mini-Symposium Nutrition Research at the DIfE 

Prof. Susanne Klaus (EST) 

09.–10.12.2010 International DIfE-Symposium Diabetes Prediction Models: Development, Evaluation, and Application 

Prof. Matthias Schulze (MEP)

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit 2009–2010 

Wie gefährlich ist Bauchfett? Welche Diät 

ist die beste? Wie viel Fleisch ist gesund? 

Warum haben wir eine Vorliebe für 

Süßes? Können wir das DIfE besuchen? 

Können wir den Deutschen Diabetes- 

Risiko-Test® in unserer Zeitschrift abdrucken? 

Haben Sie einen Experten zum 

Thema Functional Food? 

Dies ist nur ein kleiner Ausschnitt aus 

mehr als 2.500 Fragen, die Journalisten 

und Bürger in den letzten zwei Jahren an 

die Pressestelle richteten und die wir entweder 

an DIfE-Wissenschaftler weiterleiteten 

oder selbst beantworteten. In diesem 

Zusam menhang fanden zahlreiche 

Interviews und Hintergrundgespräche 

statt, was in einer enormen Medien - 

präsenz resultierte: Das DIfE und seine 

Mitarbeiter waren im Berichtszeitraum 

176 Mal in Fernseh- und Rundfunk - 

beiträgen vertreten und wurden rund 

3.440 Mal in nationalen als auch internationalen 

Zeitungs-, Internet- und Zeit - 

schriftenartikeln zitiert. Eine Auswahl der 

Medienpräsenz ist auf den Seiten 80 und 

81 wiedergegeben. 

Ein Höhepunkt unserer Öffentlichkeits - 

arbeit war 2010 die Teilnahme an der 

Finalistenrunde des Publikumspreises 

„Wissenschaft interaktiv“ im Rahmen des 

Wissenschaftssommers in Magdeburg. 

Dieser jährlich von „Wissenschaft im 

Dialog“ (WID) und dem „Stifterverband für 

die Deutsche Wissenschaft“ ausgeschriebene 

Preis soll die Zusammenarbeit zwi - 

schen Wissenschaftlern und PR-Schaf - 

fenden stärken. Passend zum Wissenschafts 

jahr der Energie entwickelten wir 

interaktive Exponate zum Thema „Er - 

nährung und Energie“. 

Darüber hinaus präsentierten wir die 

Forschungsarbeiten des DIfE auch erfolgreich 

auf zahlreichen weiteren Ver anstal - 

tungen. Dies war nicht zuletzt durch das 

große Engagement vieler Kolleginnen 

und Kollegen möglich, bei denen wir uns 

an dieser Stelle ganz herzlich bedanken 

möchten. 

2010: Das DIfE-Team (v. l. Dr. Gisela Olias, Susann-C. Ruprecht, Birgit Große, Stephanie 

Jeran) mit dem Q-Cell Geschäftsführer Dr. Jörg Müller und der Jury-Vorsitzenden Prof. 

Dr. Beatrice Dernbach bei der Preisverleihung des Publikumspreises „Wissenschaft inter - 

aktiv“ in Magdeburg. Zum ersten Platz hat es zwar leider nicht gereicht, dennoch freuen 

wir uns, dass wir die finanzielle Möglichkeit bekommen haben, unsere Exponat-Ideen 

umzusetzen und die Exponate auch in den kommenden Jahren nachhaltig für die 

Öffentlich keitsarbeit nutzen zu können (Foto: Andreas Lander/WID). 

2010: The DIfE-team (left to right: Dr. Gisela Olias, Susann-C. Ruprecht, Birgit Große, 

Stephanie Jeran) with Q-Cell Managing Director Dr. Jörg Müller and Jury-Chairperson 

Prof. Dr. Beatrice Dernbach at the awards ceremony of the audience prize in 

“Interactive science” in Magdeburg. 

Unfortunately, we did not win first place, but we are pleased that we have received 

funding that enabled us to realize our exhibition concepts and make exhibits avail able 

to serve public relations for years to come (photo: Andreas Lander/WID). 

Press and Public Relations 2009–2010 

77 

What are the dangers of abdominal fat? 

Which diet works best? How much 

meat is good for my health? Why do we 

love sweets? May we visit DIfE? May we 

print the German Diabetes Risk Score in 

our magazine? Do you have an expert 

on functional foods? 

These are just a few of the more than 

2,500 questions addressed to the office 

of Press and Public Relations in the past 

two years. We answered these questions 

ourselves or referred them to DIfE 

experts. A prominent media presence 

resulted from numerous interviews 

and background discussions in this 

context. DIfE and its staff were involved 

in 176 radio and TV broadcasts and 

nearly 3,440 citations in international 

newspaper, internet, and magazine 

articles. An excerpt of our media presence 

is shown on pages 80 and 81. 

A highlight of our public relations 

work was our participation in 2010 as 

one of the finalists of the audience 

award “Interactive Science” within the 

framework of the Science Summer in 

Magdeburg. This prize is sponsored by 

“Science in Dialogue” (WID) and the 

“Stifterverband für die Deutsche 

Wissenschaft” to strengthen the 

cooperation between scientists and 

public relations professionals. We 

designed interactive exhibits on 

“Nutrition and Energy” especially for 

Science Year 2010: The Future of 

Energy. 

We successfully presented the 

research of DIfE at many other events as 

well. We are very grateful for the strong 

commitment of our colleagues who 

made it all possible.

78 

In Dialog with the Public (Selection) 


March 12: Campus School Day in 

Frankfurt Oder 

May 9: Participation in the “Market of 

Creativity” at the State Chancellery of 

Brandenburg (Europe Day). 

June 4–October 1: The “MS Science” 

cruises along German waterways. Prof. 

Dr. Dr. Hans-Georg Joost (2nd from left) 

explains the German Diabetes Risk 

Score at a press conference (photo: Ilja 

Hendel/WID). 

June 13: The Long Night of Science at 

Potsdam University 

Susann-C. Ruprecht explains the relationship 

between eating and body 

weight to a young visitor (photo: Karla 

Fritze). 

June 16: Parliamentary Evening of the 

Leibniz Association in Berlin 

Prof. Dr. Dr. Hans Georg Joost (r.) talking 

with Brandenburg’s Science Minister 

Prof. Dr. Johanna Wanka (l.) and the scientific 

director of the Leibniz Institute of 

Vegetable and Ornamental Crops, Prof. 

Dr. Eckhard George (photo: Peter 

Himsel/WGL). 

June 20–26: Science Summer in 

Saarbrücken 

Dr. Gisela Olias (r.) explaining the DIfEexhibit 

on “Energy equilibrium of the 

body” to the Federal Minister for 

Research Prof. Dr. Annette Schavan (l.), 

Saarland‘s Prime Minister Peter Müller 

(2nd from left) and President of the 

Leibniz Association Prof. Dr. Ernst 

Theodor Rietschel (2nd from right; 

photo: Ilja Hendel/WID). 

July 11: Potsdam’s Science Market 

September 24: Open house day at DIfE, 

where nearly 530 registered school 

students visited DIfE. 

November 3: Future Forum “Ideas for 

tomorrow – How can we shape our 

future?” Besides a workshop, DIfE presented 

information on type 2 diabetes 

and its risk factors. 

November 14: Participation in dia be - 

tesDE event on World Diabetes Day, 

Hotel Berlin. 

Im Dialog mit der Öffentlichkeit 

(Auswahl) 


12. März: Schülercampus in Frankfurt Oder 

9. Mai: Markt der Möglichkeiten der Staats - 

kanzlei Brandenburg (Europatag) 

4. Juni–1. Oktober: Die „MS Wissenschaft 

– Das Zukunftsschiff“ durchquert die 

deutschen Wasserstraßen. Prof. Dr. Dr. 

Hans-Georg Joost (2. v. l.) erläutert im 

Rahmen einer Pressekonferenz den 

Deutschen Diabetes-Risiko-Test® (Foto: 

Ilja Hendel/WID). 

13. Juni: Lange Nacht der Wissenschaften 

an der Universität Potsdam 

Susann-C. Ruprecht erklärt einer jungen 

Besucherin die Zusammenhänge zwischen 

Nahrungsaufnahme und Körper - 

gewicht (Foto: Karla Fritze). 

16. Juni: Parlamentarischer Abend der 

Leibniz-Gemeinschaft in Berlin 

Prof. Dr. Dr. Hans Georg Joost (r.) im Ge - 

spräch mit Brandenburgs Wissen schafts - 

ministerin Prof. Dr. Johanna Wanka (l.) und 

dem wissenschaftlichen Direktor des 

Instituts für Gemüse- und Zierpflanzen - 

bau, Prof. Dr. Eckhard George (Foto: Peter 

Himsel/WGL). 

20.-26. Juni: Wissenschaftssommer in 

Saarbrücken 

Dr. Gisela Olias (r.) erklärt der Bundes - 

forschungsministerin Prof. Dr. Annette 

Schavan (l.), Saarlands Ministerpräsident 

Peter Müller (2. v. l.) und dem Präsident der 

Leibniz-Gemeinschaft Prof. Dr. Ernst 

Theodor Rietschel (2. v. r.) das DIfE- 

Exponat zum Thema: Energie gleich ge - 

wicht des Körpers (Foto: Ilja Hendel/WID). 

11. Juli: Potsdamer Wissenschaftsmarkt 

Viele Potsdamer interessierten sich für den 

DIfE-Pavillon. 

24. September: Tag der offenen Tür am DIfE 

Rund 530 angemeldete Schüler informier 

ten sich über die aktuelle For - 

schungs arbeit am DIfE. 

3. November: Zukunftsforum „Ideen für 

Morgen – Wie können wir die Zukunft 

gestalten?“ 

Das DIfE informierte über Typ-2-Diabetes 

und seine Risikofaktoren. 

14. November: Weltdiabetestag im Hotel 

Berlin

2010 

15.–24. Januar: Internationale Grüne 

Woche in Berlin 

Das DIfE präsentierte am Messestand des 

Bundesministeriums für Bildung und For - 

schung neueste Studienergebnisse. 

6. Mai: Parlamentarischer Abend der 

Landesvereinigung außeruniversitärer For - 

schung in Brandenburg (LAUF e.V.) in 

Potsdam 

18. Mai: Parlamentarischer Abend der 

Leibniz-Gemeinschaft in Berlin 

Dr. Bernhard Monien (r.) informiert über 

die Effekte von sekundären Pflanzen - 

stoffen auf die menschliche Gesundheit 

(Foto: Peter Himsel/WGL). 

5.–11. Juni: Wissenschaftssommer in 

Magdeburg 

Dr. Gisela Olias befragte Prof. Dr. Gerold 

Wefer (l.), Vorsitzender des Lenkungs - 

ausschusses von Wissenschaft im Dialog, 

welche Lebensmittel er durchschnittlich 

an einem Tag verzehrt (Foto: Andreas 

Lander/WID). 

18.–19. September: Stadt für eine Nacht/ 

24 Stunden-Schiffbauergassefest in Potsdam 

Gemeinschaftsstand mit dem Institut für 

Agrartechnik Bornim e. V. (ATB): Dr. Gisela 

Olias (r.) erklärte, welche Rolle die Körper - 

fettverteilung für unsere Gesundheit 

spielt. 

8. September: Gesundheitstag der Zen - 

tralen Serviceeinheit der Berliner Polizei 

Das DIfE informierte zum Thema Er - 

nährung, Energie und Gesundheit. 

24. September: 7. Kinder-Universität Pots - 

dam 

In einem Vortrag von Dr. Gisela Olias und 

anschließendem Geschmackstest lernten 

die Kinder Interessantes über ihren 

Geruchs- und Geschmackssinn kennen. 

25. September: Tag der Energie auf dem 

Max-Plank-Campus im Wissenschafts park 

Potsdam-Golm 

Das DIfE präsentierte seinen selbstkonzipierten 

„Energiemesser“. 

14. November: Weltdiabetestag im Ber - 

liner Congress Centrum 

Susann-C. Ruprecht bei der Messung des 

Taillenumfangs, einem Risikofaktor für 

Typ-2-Diabetes. 

2010 

79 

January 15–24: International Green 

Week in Berlin, where DIfE presented 

two projects at the Federal Ministry for 

Education and Research stand. 

May 6: Parliamentary Evening of the 

Landesvereinigung außeruniversitärer 

Forschung in Brandenburg (LAUF e.V.) in 

Potsdam 

May 18: Parliamentary Evening of the 

Leibniz Association in Berlin where 

Dr. Bernhard Monien informs about 

phytochemical effects on human 

health (photo: Peter Himsel/WGL). 

June 5–11: Science Summer in 

Magdeburg. Dr. Gisela Olias questioned 

Prof. Dr. Gerold Wefer (l.), 

Chairman of the Steering Committee, 

Science in Dialogue, which foods are 

eaten on an average day (photo: 

Andreas Lander/WID). 

September 18–19: City for a Night/24hour 

Schiffbauergasse street festival in 

Potsdam. At a joint stand with the 

Institute for Agricultural Engineering 

Potsdam-Bornim, under the theme 

“Temptations”, Dr. Gisela Olias (r.) 

explains the role of body-fat distribution 

in health. 

September 8: Health Day at the Central 

Services Unit of the Berlin Police 

Department, where DIfE presented 

information on nutrition, energy, and 

health. 

September 24: 7th Annual Children’s 

University in Potsdam, with a lecture by 

Dr. Gisela Olias followed by a taste test, 

where the children learned interesting 

things about the senses of taste and 

smell. 

September 25: Energy Day at the Max- 

Plank-Campus, Science Park in Pots - 

dam-Golm, where the “energy gauge” 

developed by DIfE was presented. 

November 14: World Diabetes Day at 

the Berliner Congress Center, where 

Susann-C. Ruprecht is measuring a 

waistline, a risk factor for type 2 diabetes.

80 

Das DIfE im Hörfunk und TV 2009–2010 

(Auswahl) 

Medium Titel und Thema der Sendung Verantwortlicher 

ZDF Mittagsmagazin: Wie gesund ist Functional Food? Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

SWR 2 SWR2 Wissen: „Richtig essen, aber wie?“ Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé, 

Wissenschaftler streiten über die gesunde Ernährung apl. Prof. Dr. Heiner Boeing, Birgit Czullay 

WDR Servicezeit Essen & Trinken: Gefährliches Bauchfett Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer, 

PD Dr. Tobias Pischon 

Radio Eins Dumm bleibt dumm, da helfen nur „Die Profis“: 

Welche Grundgeschmacksarten gibt es? 

Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

NDR Visite: Fruchtzucker macht dick Prof. Dr. Annette Schürmann 

WDR 5 Leonardo: Satt durch Trinken Prof. Dr. Susanne Klaus 

rbb Brandenburg aktuell: Bundeswissenschaftsministerin 

Annette Schavan und Brandenburgs Wissenschaftsministerin 

Johanna Wanka haben das DIfE in Potsdam besucht 

DIfE 

NDR-Info LOGO: Lösliche Ballaststoffe machen dick Dr. Frank Isken † 

ARD Tagesthemen: Neue Einsicht: Übergewicht ist gesund Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost, 

PD Dr. Hadi-Al Hasani 

MDR 1 Radio Sachsen-Anhalt Radiomarkt: Gesunde Lebensweise senkt das Risiko für 

chronische Erkrankungen um 78 % 

Janine Kröger 

BR Gesundheit!: Schokolade – Süß und blutdrucksenkend Dr. Brian Buijsse 

Radio Fritz Die RadioFritzen am Morgen: Steinzeiternährung Prof. Dr. Susanne Klaus 

WDR Markt: Vitamin E – Zweifelhafte Versprechen Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé 

Radio Oldiestar Chefsache! Macher im Gespräch Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

rbb zibb: Diagnose Diabetes Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Bayern 2 IQ – Wissenschaft und Forschung: Gesunde Schokolade apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

MDR MDR aktuell: Ampelkennzeichnung Dr. Gisela Olias 

BBC Scotland Good Morning Scotland: Those Easter eggs may be good 

for you! Study shows chocolate reduces blood pressure and 

risk of heart disease 

Dr. Brian Buijsse 

Antenne Brandenburg Brandenburger Begegnungen: Im Deutschen Institut für Dr. Hartmut Schulz, PD Dr. Hadi Al-Hasani, 

Ernährungsforschung Potsdam-Rehbrücke PD. Dr. Tobias Pischon, Dr. Gisela Olias, 

Carsten Lehmann, Susanne Krehl 

Deutsche Welle Fit & Gesund: Diäten und Ernährung / 

In Good Shape: Diets and nutrition 


ORF Dimensionen: Bitterblocker – mit Chemie gegen den 

schlechten Geschmack 

Dr. Maik Behrens 

3sat nano – „Wie jetzt!?“: Wasser ist gut – zu viel muss aber 

nicht sein 

Susann-C. Ruprecht 

Deutschlandfunk Sprechstunde Gesundheitslexikon: Laktoseintoleranz Dr. Christiana Gerbracht 

SWR Planet Wissen: Mikrokosmos Darm – 

Was lebt da alles in unserem Bauch? 

Prof. Dr. Michael Blaut 

rbb Inforadio Wissenswerte: Essen wir uns krank? Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Schweizer Fernsehen Einstein: Wissenschaftler entwickeln Bitter-Blocker Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Phoenix Wissenschaftsforum Petersberg: Bio- oder Fast-Food? 

Was wir in Zukunft essen 


Radio Eins Dumm bleibt dumm, da helfen nur „Die Profis“: 

Wunderbeere 


Pro 7 News: Schokolade senkt Schlaganfall-Risiko Dr. Brian Buijsse 

MDF.1 – Ihr Regionalsender Nachrichten: Wissenschaftssommer: Dr. Gisela Olias 

aus Magdeburg Experimente auf dem Alten Markt 

rbb Quivive: Fasten und Entschlacken Prof. Dr. Susanne Klaus 

rbb Brandenburg aktuell: Essen im Alter – ARD-Themenwoche: Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof, 

Salzgeschmacksverstärker Dr. Frauke Stähler, Katja Riedel, 

Natacha Roudnitzky

Das DIfE in den Printmedien 2009–2010 

(Auswahl) 

Medium Titel des Beitrags Verantwortlicher 

Die Welt Genanalyse bringt maßgenaue Ernährungstipps Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Apotheken Umschau Kaffee – Gesunder Wachmacher Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Focus Besser mit Polster PD Dr. Tobias Pischon 

Potsdamer Neueste Nachrichten Pharma-Preis für schlanke Mäuse PD Dr. Hadi Al-Hasani, 

Dr. Alexandra Chadt 

Hörzu Die 10 gesündesten Öle Dr. Gisela Olias 

Märkische Allgemeine Zeitung Wissenschaft: Institut expandiert Dr. Harmut Schulz 

Fit for Fun Was taugt die Metabolic-Diät? Dr. Christiana Gerbracht 

Mannheimer Morgen Ewiger Kampf gegen die Pfunde und für mehr Gesundheit Prof. Dr. Annette Schürmann 

Wirtschaftswoche So schmeckt die Zukunft Dr. Frauke Stähler 

Berliner Morgenpost Bakterien im Darm machen dick und krank Prof. Dr. Michael Blaut 

Ökotest Diäten – Iss doch alt Prof. Dr. Susanne Klaus 

Gießener Allgemeine Sensoren identifiziert Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof, 


Stern Einkehr für die Seele Prof. Dr. Susanne Klaus 

Der Tagesspiegel Verbogene Früchte Prof. Dr. Hans-Rudolf Glatt 

Stern Gesund leben Süße Verwirrung Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Frankfurter Allgemeine 

Sonntagszeitung 

Unmögliches geschieht im Mund Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Spektrum der Wissenschaft Nicht das Fett macht Dicke zuckerkrank PD Dr. Hadi Al-Hasani 

The Washington Post Study: Chocolate could reduce heart risk Dr. Brian Buijsse 

Der Spiegel Heilkraft der Mikroben Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer, 

PD Dr. Hadi Al-Hasani, 

Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

ZEIT Wissen Ratgeber: Ernährung Gesund ist nur das Ganze Prof. Dr. Susanne Klaus 

Stuttgarter Zeitung Die Bakterien aus dem Gemüsebeet Dr. Gisela Olias 

Senioren Ratgeber Locker mehr Ballast Dr. Frank Isken† 

taz – Die Tageszeitung … wie ein kleines Steak Susann-C. Ruprecht 

Stern Gesund leben Gehasster Freund apl. Prof. Dr. Heiner Boeing, 

Prof. Dr. Susanne Klaus, 

Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Brigitte women Viel Geld für nichts? Prof. Dr. Regina Brigelius-Flohé 

Medical News Today „Jumping Gene“ Diminishes The Effect Of A Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost, 

New Type 2 Diabetes Risk Gene Dr. Stephan Scherneck 

Ökotest Kompakt 

Ernährung & Genuss 

Iss dich gesund? apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

Berliner Zeitung „Es müsste Schokoriegel geben, die gesund sind“ Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Umwelt & Gesundheit Kohlenhydrate machen zuckerkrank PD Dr. Hadi Al-Hasani 

Märkische Allgemeine Zeitung Bittere Pillen? Jetzt nicht mehr – Potsdamer Nachwuchs- Dr. Anne Brockhoff, 

wissenschaftler-Preis an Anne Brockhoff verliehen Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Welt der Wunder Der Gencode für das ewige Leben Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

Le Point PÂQUES – Le chocolat, définitivement bon pour le Coeur apl. Prof. Dr. Heiner Boeing, Dr. Brian Buijsse 

Zeit Wissen – Mahlzeit Das Laster der Steinzeit Prof. Dr. Wolfgang Meyerhof 

Süddeutsche Zeitung Lebensmittel mit Beipackzettel Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost, 

Prof. Dr. Andreas F. H. Pfeiffer 

Neue Apotheken Illustrierte Richtige Ernährung senkt Brustkrebsrisiko apl. Prof. Dr. Heiner Boeing 

Brigitte Fette Irrtümer PD Dr. Tobias Pischon 

Stern Gesund leben Vorsorge à la carte Prof. Dr. Matthias Schulze 

Kölner Stadt-Anzeiger Magazin 

Sonderheft Abnehmen 

Den Heißhunger überlisten Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

81

82 

DIfE was able to welcome many scientists 

from around the world as well as 

interested individuals, groups of students 

and seniors, and politicians in 

2009 and 2010. Selected snapshots are 

shown on the following pages. 


January 15: The Embassy Counselor for 

Science and Technology of the 

Netherlands, Wout L. van Wijngaarden 

(r.) and Dr. Ir. C. D. Kees de Gooijer (l.), 

Director, Dutch Foundation Food & 

Nutrition Delta, discussing with Prof. Dr. 

Annette Schürmann. 

April 1: The German Federal Ministry of 

Education and Research supports the 

joint project “Obesity, physical activity, 

and nutrition as key factors in etiology 

and prevention of cancer, heart attack, 

stroke, and premature death” of DIfE 

and the German Cancer Research 

Center in Heidelberg with four million 

euros. Photo: presentation of the funding 

agreement (l. to r.): Dr. Hartmut 

Schulz, CDU party member Gerhard 

Enser, Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost, 

Parliamentary State Secretary Thomas 

Rachel, German parliament member 

Katherina Reiche. 

April 7: Students of the Potsdam 

Einstein Gymnasium visited DIfE. 

April 23: 4th to 6th year students, 

Potsdam Montessori School, as guests 

of DIfE. 

July 2: Staff members of the Korean 

Chonbuk National University, College of 

Nursing and of International Affairs, 

Clinical Trial Center for Functional 

Foods, visited DIfE. 

July 22: Students of the nutritional science-oriented 

Fritz Erler Gymnasium in 

Tuttlingen do smell and taste tests during 

their visit at DIfE. 

July 23: German Federal Minister of 

Research Prof. Dr. Annette Schavan (l.) 

and Brandenburg’s Science Minister 

Prof. Dr. Johanna Wanka (center) in discussion 

with Dr. Frauke Stähler (r.) of the 

Department of Molecular Genetics. 

October 19: Food technology students 

of the Dutch University of Wageningen, 

looked around the Departments of 

Nutritional Toxicology, Biochemistry of 

Micronutrients, and Gastrointestinal 

Microbiology. 

Gäste und Begegnungen 

Guests and Meetings 

Das DIfE konnte 2009 und 2010 neben 

zahlreichen Wissenschaftlern aus aller 

Welt (siehe Rehbrücker Kolloquien), interessierte 

Bürger, Schüler- und Senioren - 

gruppen sowie Politiker als Gäste willkom - 

men heißen. Ausgewählte Mo ment auf - 

nahmen sind auf den folgenden Seiten 

wiedergegeben. 


15. Januar: Der niederländische Bot - 

schafts rat für Wissenschaft und Techno - 

logie Wout L. van Wijngaarden (r.) und Dr. 

Ir. C. D. Kees de Gooijer (l.), Direktor des 

niederländischen Forschungsprogramms 

Food & Nutrition Delta, im Gespräch mit 

Prof. Dr. Annette Schürmann. 

1. April: Das Bundesministerium für Bil - 

dung und Forschung fördert das Ver - 

bundprojekt „Adipositas, körperliche 

Aktivität und Ernährung als Schlüssel - 

faktoren in der Ätiologie und Prävention 

von Krebs, Herzinfarkt, Schlaganfall und 

vorzeitigem Tod“ zwischen dem DIfE und 

dem Deutschen Krebsforschungs zen - 

trum in Heidelberg mit vier Millionen 

Euro. Foto: Übergabe des Förder - 

bescheids, v. l. n. r.: Dr. Hartmut Schulz, 

CDU-Fraktionsmitglied Gerhard Enser, 

Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost, Parla men - 

tarischer Staatssekretär Thomas Rachel 

und Bundestagsabgeordnete Katherina 

Reiche. 

7. April: Schüler des Einstein-Gym na - 

siums Potsdam besuchten das DIfE. 

23. April: Schüler der Klassenstufen 4 bis 

6 der Potsdamer Montessori-Schule zu 

Gast im DIfE. 

2. Juli: Mitarbeiterinnen der koreanischen 

Chonbuk National University, des 

College of Nursing und des International 

Affairs, Clinical Trial Center for Functional 

Foods besichtigten das DIfE. 

22. Juli: Schüler des ernährungswissenschaftlich 

orientierten Fritz-Erler-Gym - 

nasiums aus Tuttlingen führen während 

ihres Besuchs am DIfE einen Geruchs- und 

Geschmackstest durch. 

23. Juli: Bundesforschungsministerin 

Prof. Dr. Annette Schavan (l.) und Bran - 

denburgs Wissenschaftsministerin Prof. 

Dr. Johanna Wanka (m.) im Gespräch mit 

Dr. Frauke Stähler (r.) aus der Abteilung 

Molekulare Genetik. 

19. Oktober: Lebensmitteltechnologie- 

Studenten der Universität Wageningen, 

NL, besichtigten die Abteilungen Ernäh - 

rungstoxikologie, Biochemie der Mikro - 

nährstoffe und Gastrointestinale Mikro - 

biologie.

19. November: Berliner Diplomatenclub 

beim Auswärtigen Amt e.V. zu Gast im 

DIfE. 

30. November: Schüler der 7. Klasse des 

Weinberg-Gymnasiums Kleinmachnow 

besuchen das DIfE im Rahmen ihrer 

Projektwoche Ernährung. 

3. Dezember: 15 französische und 15 

deutsche Auszubildende gastronomischer 

Berufe des Oberstufenzentrums 

Johanna Just aus Potsdam zu Gast im DIfE. 

2010 

17. März: Schüler des Potsdamer Helm - 

holtz-Gymnasiums bei der Auswertung 

des Geruchstests. 

14. April: Der Botschaftsattaché für Wis - 

senschaft und Technologie der Franzö - 

sischen Botschaft, Dr. Stéphane Roy (l.), 

und die französische Parlaments abge - 

ordnete Brigitte Bout (m.) im Gespräch mit 

Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost (r.). 

19. April: Besuch von Brandenburgs 

Wissenschaftsministerin Dr. Martina 

Münch (m.) und der Kuratoriums - 

vorsitzenden Konstanze Pistor (2. v. l.). 

Neben einem allgemeinen Überblick über 

die Forschungsarbeit des Instituts stellten 

Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost (2. v. r.), Dr. 

Hartmut Schulz (l.) und Dr. Gisela Olias u. 

a. auch das Energiewaage-Projekt vor, mit 

dem das DIfE auf zahlreichen öffentlichen 

Veranstaltungen vertreten ist. 

28. April: Ehemalige Mitarbeiter des 

Landesumweltamts zu Gast im DIfE. 

8. Juni: Martin Gorholt (r.), Staatssekretär 

für Wissenschaft, Forschung und Kultur im 

Land Brandenburg, zu Gast bei Dr. 

Hartmut Schulz (l.), administrativer 

Direktor im DIfE. 

1. Dezember: Schüler des Weinberg- 

Gymnasiums Kleinmachnow experimentierten 

mit der Energiewaage. 

83 

November 19: Berlin’s Diplomats Club 

of the Foreign Office visiting DIfE. 

November 30: Seventh-year students of 

the Kleinmachnow Weinberg Gym na - 

sium visiting DIfE as part of their oneweek 

project on nutrition. 

December 3: 15 French and 15 German 

apprentices in gastronomic fields at 

the Potsdam Johanna Just Vocational 

School as guests of DIfE. 

2010 

March 17: Students of the Potsdam 

Helmholtz Gymnasium evaluating the 

results of the smell test. 

April 14: The Attaché for Science and 

Technology of the French Embassy, Dr. 

Stéphane Roy (l.), and member of the 

French parliament Brigitte Bout (center) 

speaking with Prof. Dr. Dr. Hans-Georg 

Joost (r.). 

April 19: Visit of Brandenburg Science 

Minister Dr. Martina Münch (center) 

and Chairman of the Board of Trustees 

Konstanze Pistor (2nd from l.). Besides 

a general overview of research at the 

institute, Prof. Dr. Dr. Hans-Georg Joost 

(2nd from r.), Dr. Hartmut Schulz (l.), and 

Dr. Gisela Olias also presented DIfE’s 

“energy balance” project shown at 

many public events. 

April 28: Former staff members of the 

State Environmental Institute as guests 

of DIfE. 

June 8: Martin Gorholt (r.), Bran den burg 

State Secretary of Science, Research, and 

Culture as a guest of Dr. Hartmut 

Schulz (l.), Administrative Director of 

DIfE. 

December 1: Students of the Klein - 

machnow Weinberg Gymnasium doing 

experiments with the “energy balance”.

84 

Vorstand 

Board 

Brüning, Silke 

Glindemann, Brigitte 

Gutsche, Christian 

Heite, Christian 

Joost, Hans-Georg, Prof. Dr. Dr. 

Koßmann, Ruth, Dr. 

Nebel, Eileen (ausgeschieden 2009) 

Schäfer, Judith, Dr. 

Schmidt, Anke, Dr. 

Schulz, Hartmut, Dr. 

Wagner, Karen, Dr. (ausgeschieden 

2010) 

Wirth, Stephanie 

Abteilung Molekulare Genetik 


Batram, Claudia, Dr. (ausgeschieden 

2010) 

Behrens, Maik, Dr. 

Born, Stephan, Dipl.-Biochem. 

Brockhoff, Anne, Dr. 

Bromke, Marta, Biotechnologin (M.Sc.) 

Chudoba, Elke (ausgeschieden 2010) 

Demgensky, Stefanie 

Eigel, Susann, Dipl-Biol. 

(ausgeschieden 2009) 

Ewert, Nancy 

Frenzel, Sabine, Dipl.-Biochem. 

Galindo Pérez, Maria Mercedes, Dr. 

Großmann, Peggy 

Hübner, Sandra, Dipl.-Biol. 

Kohl, Susann, Biochemikerin (M.Sc.) 

Kuhnert, Robert (ausgeschieden 

2010) 

Lorse, Martina (ausgeschieden 2010) 

Loßow, Kristina, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Maischack, Horst (ausgeschieden 

2009) 

Mattes, Juliane, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Meyerhof, Wolfgang, Prof. Dr. 

Narukawa, Masataka, Dr. 

Paasch, Angela, Dipl-Biol. 


Prandi, Simone, Biologe (M. Sc.) 

Redel, Ulrike 

Reichling, Claudia, Dipl.-Biotechnol. 


Riedel, Katja, Dipl.-Nat. 

Roudnitzky, Natacha, Ernährungs - 

wissenschaftlerin (M.Sc.) 

Schmidt, Stefan, Dr. (ausgeschieden 


Schneider, Nanette Yvette, Dr. 

Schöley-Pohl, Ellen 

Schröder, Renate 

Schultz, Stefanie 

Schulz, Jessica (ausgeschieden 2009) 

Stähler, Frauke, Dr. 

Thalmann, Sophie, Dipl.-Biochem. 

Töle, Jonas, Dipl.-Neurowiss. 

Voigt, Anja, Dipl.-Biotechnol. 

Voigt, Nadine, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Abteilung Pharmakologie 


Joost, Hans-Georg, Prof. Dr. Dr. 

Laake, Janet, Dipl.-Ern.-Wiss. 

(ausgeschieden 2010) 

Strohm, Daniela, Dr. (ausgeschieden 

2010) 

Abteilung Pharmakologie / 

Arbeitsgruppe Experimentelle 

Adipositas 

Department of Pharmacology / 


Al-Hasani, Hadi, Prof. Dr. 

Behrens, Verena, Dr. (ausgeschieden 


Borchert, Carolin 

Chadt, Alexandra, Dr. 

Dokas, Janine, Dipl-Biochem. 

Dreja, Tanja, Dr. (ausgeschieden 


Karasinsky, Anne (ausgeschieden 

2010) 

Neumann, Franziska, Dipl.-Nat. 

Schulze, Diana 

Abteilung Pharmakologie / 

Arbeitsgruppe Physiologie des 

Energiestoffwechsels 

Department of Pharmacology / 

Section – Physiology of the 

Energy Metabolism 

Albrecht, Petra 

Fleißner, Christine, Dipl.-Biol. 

Friedrich, Maika, Dr. (ausgeschieden 

2010) 

Gotthardt, Inka, Dr. 

Hasse, Andrea 

Keipert, Susanne, Dipl.-Biol. 

Klaus, Susanne, Prof. Dr. 

Noatsch, Anne, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Petzke, Klaus-Jürgen, Dr. 

Schaller, Karin 

Schüler, Anja 

Simon, Alexandra, Dipl.-Ern.-Wiss. 


Sylvester, Antje 

Voigt, Anja, Dr. 

Abteilung Experimentelle 

Diabetologie 

Department of Experimental 

Diabetology 

Ewert, Nancy 

Fräsdorf, Benjamin, Dipl.-Chem. 


Gumz, Christine 

Helms, Anett 

Mitarbeiter 2009/2010 

Staff 2009/2010 

Hesse, Deike, Dr. 

Hommel, Angela, Dr. 


Jaschke, Alexander, Dr. 

Jonas, Wenke, Dr. 

Kaiser, Daniel, Molekularbiologe 

(M.Sc). 

Kanzleiter, Timo, Dr. 

Kinnemann, Bianca (ausgeschieden 

2010) 

Kirchner, Henriette, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Kluth, Oliver, Dipl.-Biochem. 

Kryvych, Sergiy, Dr. 

Leicht, Katja, Dr. (ausgeschieden 


Lubura, Marko, Dipl.-Pharm. 

Matzke, Daniela, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Mirhashemi, Farshad, Pharmazeut 

Neubauer, Malte 

Niehaus, Monika 

Plaue, Carola 

Rath, Michaela 

Rischke, Brigitte (ausgeschieden 

2010) 

Rusaczonek, Anna, Dr. 

Scherneck, Stephan, Dr. 

Schmith, Anika, Dipl.-Biol. 


Schulz, Nadja, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Schürmann-Bartsch, Annette, Prof. Dr. 

Seelig, Anett (ausgeschieden 2009) 

Teichmann, Andrea 

Tschirner, Sophie (ausgeschieden 

2010) 

Urbanski, Sina, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Vogel, Heike, Dr. 

Warnke, Kathrin 

Wiedmer, Petra, Dr. 

Abteilung Klinische Ernährung 


Birkenfeld, Andreas, Dr. 

Böhm, Brigitte (ausgeschieden 2009) 

Bumke-Vogt, Christiane, Dr. 

Deister, Helmut, Dr. 

Döcke, Stephanie, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Faulenbach, Mirjam, Dr. 


Gerbracht, Christiana, Dr. 

Gögebakan, Özlem, Dr. 


Göhring, Isabel, Dr. (ausgeschieden 


Guzman Perez, Valentina, M. Sc. 

Biomedical basic sciences 

Hanebuth, Katrin, Dipl.-Ing. 


Hannemann, Melanie 

Henkel, Anja 

Henning, Paul, med. Doktorand 

Hoffmann, Daniela 

Horchler, Birgit (ausgeschieden 2009) 

Hornemann, Silke, Medizinerin 

Inderthal, June 

Isken, Frank, Dr. († 2010) 

Keyhani Nejad, Farnaz, Ernährungs - 

wissenschaftlerin (M.Sc.) 

Kohl, Angela, Dr. (ausgeschieden 


Kruse, Michael, Dr. 

Kuhlow, Doreen, Dr. (ausgeschieden 


Lieske, Stefanie, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Loeffelholz, Christian von, Dr. 


Mauer, Sandra (ausgeschieden 2009) 

Müller, Friederike, Medizinerin 

Öztürk, Cemelie, med. Doktorandin 


Pfeiffer, Andreas, Prof. Dr. 

Pivovarova, Olga, Dr. 

Richter, Susann 

Ringe, Sophie, med. Doktorandin 

Rudovich, Natalia, Dr. 

Sabath, Markus, Dipl.-Biol. 


Schmidt, Berit 

Schüler, Rita, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Seltmann, Anne-Cathrin, 

Dipl.-Ern.-Wiss. 

Simon, Kristin (ausgeschieden 2009) 

Sprengel, Katrin 

Sucher, Stephanie 

Thomas, Theodoros, Dr. 


Treu, Katja 

Ye, Lu, med. Doktorandin 

Wagner, Andreas 

Weickert, Martin, Dr. 


Weimer, Sandra, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Weise, Sabrina, med. Doktorandin 

Ziegenhorn, Andrea 

Abteilung Molekulare 

Epidemiologie 

Department of Molecular 

Epidemiology 

Böttcher, Susanne 

Danquah, Ina, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Kröger, Janine, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Mühlenbruch, Kristin, M.Sc. 

(Medical Biometry / Biostatistics) 

Schulken, Laura, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Schulze, Mathias, Prof. Dr. 

Abteilung Epidemiologie 


Behling, Kay 

Bergmann, Manuela, Dr. 

Bernigau, Wolfgang 

Boeing, Heiner, Prof. Dr. 

Buijsse, Brian, Dr. 

Czullay, Birgit 

Drogan, Dagmar, Dr. 

Feller, Silke, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Fisher, Eva, Dr. (ausgeschieden 2009)

Fleischhauer, Wolfgang, Mediziner 

Förster, Jana, Dipl.-Biol. 

Gastell, Sylvia, Dr. 

Harttig, Ulrich, Dr. 

Haubrock, Jennifer, Dipl.-Ghl. 

Hofmann, Christine 

Illner, Anne-Kathrin, Dr. 


Kämnitz, Gudrun 

Knüppel, Sven, Dipl.-Math. 

Kohlsdorf, Ellen 

Kühn, Kathrein 

Meidtner, Karina, Dr. 

Nöthlings, Ute, Dr. (ausgeschieden 


Otto, Robert 

Piechot, Herbert 

Polychronidou, Elektra 

Rüsten, Anne von, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Schienkiewitz, Anja, Dr. 


Schütze, Madlen, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Sluik, Diewertje, Ernährungs- und 

Ge sundheitswissenschaftlerin 

(M.Sc.) 

Steffen, Annika, Dipl.-Oecotroph. 

Vigl, Matthäus, Dr. 

Vulprecht, Dagmar (ausgeschieden 


Weeske, Gabriele 

Weikert, Cornelia, Dr. 

Wientzek, Angelika, M. Sc. Public 

Health 

Abteilung Epidemiologie / 

Arbeitsgruppe Biomarker 

Department of Epidemiology / 

Section – Biomarkers 

Aleksandrova, Krasimira, Dr. 

Flögel, Anna, Ernährungswissen - 

schaftlerin (M.Sc.) 

Montonen, Jukka, Dr. 

Pischon, Tobias, Prof. Dr. 


Abteilung Ernährungs - 

toxikologie 

Department of Nutritional 

Toxicology 

Baasanjav Gerber, Chimgee, 

Biologin (M.Sc.) 

Bakhiya, Nadiya, Dr. (ausgeschieden 


Barknowitz, Gitte, Dipl.-Biol. 

Bendadani, Carolin, Dipl.-LMChem. 

Braune, Sabine 

Engst, Wolfram, Dr. 

Florian, Simone, Dr. 

Glatt, Hans-Rudolf, Prof. Dr. 

Hasse, Andrea 

Herrmann, Kristin, Dipl.-Chem. 

Katschak, Andrea 

Knuth, Brigitte 

Kollock, Ronny, Dr. 

Lehmann, Kathleen, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Meinl, Walter, Dr. 

Meyer, Elisabeth 

Monien, Bernhard, Dr. 

Pudenz, Maria, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Schnapper, Anke, PD Dr. 

Scholtyssek, Martina 

Schumacher, Fabian, Chemiker (M.Sc.) 

Schwenk, Jutta 

Wend, Korinna, Dr. (ausgeschieden 

2010) 

Abteilung Gastrointestinale 

Mikrobiologie 

Department of Gastrointestinal 

Microbiology 

Alpert, Carl-Alfred, Dr. habil. 

Becker, Natalie, Dipl.-LMChem. 

Blaut, Michael, Prof. Dr. 

Braun, Jonathan, Dipl.-Biochem. 


Braune, Annett, Dr. 

Brodziak, Frances, Dipl.-Biol. 

Budnowski, Julia, Dipl.-Biol. 

Ganesh, Bhanu Priya, 

Biotechnologin (M Sc) 

Gruhl, Bärbel 

Gühler, Anke 

Hanske, Laura, Dr. 

Hübel, Nora, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Junick, Jana, Dipl.-Biol. 

Kamprad, Fanny, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Kutschera, Maren, Dipl.-Ern.-Wiss. 


Loh, Gunnar, Dr. 

Mabrok, Hoda, Biochemikerin (M. Sc.) 

Matthies, Anastasia, Dipl.-Biochem. 

Rothe, Monique, Dipl.-Biol. 

Schaan, Sarah 

Schindler, Regine 

Schmidt, Sabine 

Schröder, Christine, Dipl.-Biochem. 

Schumann, Sara, Dipl.-Biochem. 

Slezak, Kathleen, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Urbich, Marion 

Vogel-Scheel, Jacqueline, Dipl.- 

Biochem. 

Wohlgemuth, Steffen, Dr. 


Woting, Anni, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Abteilung Biochemie der 

Mikronährstoffe 

Department of Biochemistry of 

Micronutrients 

Bittner, Jörg-Uwe 

Brigelius-Flohé, Regina, Prof. Dr. 

Deubel, Stefanie 

Haack, Michael, Dr. 

Heine, Markus, Dr. (ausgeschieden 


Hemmerling, Jana, Dipl.-Ern.-Wiss. 


Kipp, Anna, Dr. 

Krehl, Susanne, Dipl.-Biol. 

Krohn, Elvira 

Lehmann, Carsten, Dipl.-Biol. 

Lippmann, Doris, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Löwinger, Maria, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Müller, Mike-Freya, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Schindler, Regine 

Max-Rubner-Laboratorium 

Max Rubner Laboratory 

Bednarczyk, Henry 

Edwards, Ariane (ausgeschieden 


Grüner, Ines 

Güldenpenning, Siegfried 

Haß, Viviane 

Kluge, Reinhart, Dr. 

Köllner, Katrin (ausgeschieden 2009) 

König, Swetlana 

Krämer, Stephanie, Dr. 

Krause, Janet 

Kröner, Janina 

Lehmann, Ute 

Liehl, Beate, Dr. (ausgeschieden 2009) 

Mattern, Jasmin 

Plaue, Carola 

Sartig, Stephanie 

Schnaak, Andreas 

Schulz, Roger 

Steinmeyer, Elvira 

Thom, Elke 

Wagner-Hopf, Astrid 

Weinert, Kerstin 

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit 

Press and Public Relations 

Große, Birgit, Dipl.-Ern.-Wiss. 

Olias, Gisela, Dr. 

Ruprecht, Susann-Cathérine, 

Dipl.-Ern.-Wiss. 

Bibliothek 

Library 

Kollhof, Dagmar 

Informationstechnik 

Information Technology 

Lux, Wolfgang 

Munzke, Michael 

Senst, Andreas 

Taubert, Dieter 

Woithe, Tom (ausgeschieden 2010) 

Personal- und Sozialwesen 

Personnel and Social Services 

Goetzmann, Thekla 

Ozierenski, Bärbel 

Schmidt, Korinna 

Zimmermann, Karin 

Haushalts- und 

Rechnungswesen 

Budget and Accountancy 

Döring, Ann-Cathrin 

Draeger, Angelika 

Krüger, Anja 

Liebe, Erika 

Wilke, Michaela 

Technik / Betrieb 

Facility Management 

Bünsch, Mario 

David, Olaf 

George, Reinhard 

Kirchner, Reiner 

Liefeld, Mario 

Luckmann, Andreas 

Retusch, Michael 

Roeder, Ralph-Thomas 

Rudolph, Mario 

Wuthe, Ralf 

Allgemeine Dienste / Beschaffung 

Generel Services / Procurement 

Gräser, Marina 

Großmann, Kathleen 


Heinrich, Helge 

Hirsch, Friedhelm 

Krause, Marion 

Osché, Elke 

Pester, Silvia 

Auszubildende 

Apprentices 

Bartylla, Christian 

Besselt, Karolin 

Brüning, Eric 

Frömling, Patricia 

Jungnickel, Christin 

Pfeiffer, Jessica 

Richter, Lisa 

Sommer, Anne-Marie 

Würfel, Josefine 

85

86 

Organigramm 

Stand 14.11.2011

Kuratorium 

Advisory Board 

Wissenschaftlicher Beirat 

Scientific Advisory Board 

Organe des DIfE 

(Stand 01.12.2011) 

Vorsitzende 

Chairperson 

Frau Konstanze Pistor, Potsdam 

Stellvertretende Vorsitzende 

Vice Chairperson 

RD‘in Claudia Vallo, Berlin 

Mitglieder 

Members 

Prof. Dr. Ulrike Beisiegel, Göttingen 

Prof. Dr. Gudrun Brockmann, Berlin 

Prof. Dr. Annette Grüters-Kieslich, Berlin 

Dr. Thomas Grünewald, Potsdam 

Dr. Astrid Potz, Bonn 

Prof. Dr. Walter Rosenthal, Berlin 

Prof. Dr. Veronika Somoza, Wien/Österreich 

Vorsitzender 

Chairperson 

Prof. Dr. Walter Rosenthal, Berlin 

Mitglieder 

Members 

Prof. Dr. Ulrike Beisiegel, Göttingen 

Prof. Dr. Gudrun Brockmann, Berlin 

Prof. Dr. Andreas Fritsche, Tübingen 

Prof. Dr. Julian Mercer, Aberdeen/Grossbritannien 

Dr. Stephan Herzig, Heidelberg 

Prof. Dr. Norbert Hübner, Berlin 

Prof. Dr. Veronika Somoza, Wien/Österreich 

Prof. Dr. Thorkild Sørensen, Copenhagen/Dänemark 

87

88 

Organization Chart 

As of November 14, 2011

Kontakt: 

Deutsches Institut für Ernährungsforschung 

Potsdam-Rehbrücke 

Arthur-Scheunert-Allee 114–116 

14558 Nuthetal 

Telefon +49(0)33 200-88 0 

Telefax +49(0)33 200-88 2444 

http://www.dife.de 

How to get to DIfE 

BY CAR 

• from Potsdam: via Heinrich-Mann-Allee in the direction of Bergholz-Rehbrücke to Arthur-Scheunert-Allee 

(approx. 7 km from the center of Potsdam) 

• from all other directions: via Berliner Ring (A10) to junction Dreieck Nuthetal, continue on A 115 to exit 

Saarmund, then in the direction of Potsdam 

– to Haus V: after 1.2 km turn left onto Alice-Bloch-Straße; 

– to Haus E (DIfE‘s main building): follow the main street for 2 km; Haus E is on the right side 

WITH PUBLIC TRANSPORTATION* 

• from Potsdam: take tram lines 91 or 93 (usually every 10 min.) to the end of the line, Bahnhof Rehbrücke 

– to Haus E (left side) with bus 611 (usually every half hour), direction of Saarmund, to bus stop Institut 

für Ernährungsforschung or walk approx. 1.3 km along Arthur-Scheunert-Allee 

– to Haus V (right side) with bus 611 to bus stop Sportplatz or continue walking 1 more km 

• from Berlin: take a regional express (RE) train, direction of Belzig or Dessau (usually hourly), or from Berlin 

Wannsee station, a RE train, direction of Jüterbog, to Potsdam-Rehbrücke station 

OR: 

take a regional express train, direction of Brandenburg or Magdeburg (usually every half hour), or rapid transit 

S-Bahn line 7 to Potsdam Central Station (Hauptbahnhof), then as above from Potsdam 

* Please take note: From Dec. 12, 2011 until probably Dec. 8, 2012, the tracks are closed between the Berlin- 

Charlottenburg and Berlin-Wannsee stations. Before traveling, please obtain information on detours or alternative 

trains, e.g., at www.bauarbeiten.bahn.de or at an information center of the German Railways (Deutsche 

Bahn). 

BY AIR 

• from Berlin-Tegel Airport: take bus X9 to Zoologischer Garten station, then continue with public transportation 

from Berlin (as above) 

• from Berlin-Schönefeld Airport: take the regional express (RE) train, direction of Belzig or Dessau (usually 

hourly) to Potsdam-Rehbrücke station or the Regionalbahn RB 22 train to the end of the line, Potsdam Central 

Station (Hauptbahnhof) (usually hourly), then continue from Potsdam (as above) 

Sie erreichen das DIfE 

89 

MIT DEM AUTO 

• aus Potsdam: über die Heinrich-Mann-Allee Richtung Berg - 

holz-Rehbrücke zur Arthur-Scheunert-Allee (Entfernung ab 

Stadtzentrum ca. 7 km) 

• aus allen anderen Richtungen: über den Berliner Ring (A10), 

Abzweig Dreieck Nuthetal, A 115 bis Ausfahrt Saarmund, 

danach Richtung Potsdam 

–zum Haus V nach 1,2 km links in die Alice-Bloch-Straße abbiegen, 

– zum Haus E (DIfE-Hauptgebäude) ca. 2 km der Hauptstraße 

folgen, Haus E befindet sich auf der rechten Seite 

MIT DEN ÖFFENTLICHEN VERKEHRSMITTELN* 

• aus Potsdam: Straßenbahnlinie 91 oder 93 (i.d.R. alle 10 

Minuten) bis Endhaltestelle Bahnhof Rehbrücke 

– zum Haus E (linke Seite) mit dem Bus 611 Richtung 

Saarmund (i.d.R. halbstündlich) bis Haltestelle Institut für 

Ernährungsforschung oder ca. 1,3 km Fußweg auf der Arthur- 

Scheunert-Allee 

– zum Haus V (rechte Seite) mit dem Bus weiter bis Halte stelle 

Sportplatz oder weiterer Fußweg von ca. 1 km 

• aus Berlin: Regionalexpress (RE 7) Richtung Belzig oder 

Dessau (i.d.R. stündlich) oder ab Bahnhof Berlin Wannsee mit 

der Regionalbahn Richtung Jüterbog bis Bahnhof Potsdam- 

Rehbrücke 

– alternativ: Regionalexpress (RE 1) Richtung Brandenburg 

oder Magdeburg (i.d.R. halbstündlich) bzw. S-Bahn-Linie 7 bis 

Potsdam Hauptbahnhof, danach weiter wie von Potsdam 

* Bitte beachten: Vom 12.12.2011 bis voraussichtlich 8.12.2012 

ist die Strecke zwischen Bahnhof Berlin Charlottenburg und Berlin 

Wannsee gesperrt. Bitte informieren Sie sich vor Fahrantritt über 

Umleitungen oder Ersatzzüge, beispielsweise unter www.bauarbeiten.bahn.de 

oder an einem zuständigen Informations - 

zentrum der Deutschen Bahn. 

MIT DEM FLUGZEUG 

• vom Flughafen Berlin-Tegel: mit dem Bus X9 bis Bahnhof 

Zoologischer Garten, ab dort weiter wie mit den öffentlichen 

Verkehrsmitteln aus Berlin 

• vom Flughafen Berlin-Schönefeld: mit dem Regionalexpress 

(RE 7) Richtung Belzig oder Dessau (i.d.R. stündlich) bis 

Bahnhof Potsdam-Rehbrücke oder mit der Regionalbahn (RB 

22) bis Endhaltestelle Potsdam Hauptbahnhof (i.d.R. stündlich), 

danach weiter wie von Potsdam 

Straßenbahn (91, 93)

Deutsches Institut für Ernährungsforschung: Jahresbericht [2009 ...

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