artikel

Coeliakie-veilig gluten: is het mogelijk? *

Voedingswetenschap

Coeliakie-veilig gluten: is het mogelijk? *

Coeliakie-veilig gluten zou de kwaliteit van leven van coeliakiepatiënten sterk kunnen verbeteren. Daarom is er onderzoek gedaan naar wat mogelijkheden zijn voor het produceren hiervan. Een eerste belangrijke stap op weg naar coeliakie-veilig gluten is dat gluteneiwitten, waarvoor individuele overgevoeligheidsreacties bestaan, verwijderd kunnen worden en er nog steeds een technologisch goed deeg van te maken is.

Door de unieke technologische eigenschappen van gluten, het vormen van een groot moleculair netwerk, wordt dit eiwit in veel voedingsproducten gebruikt. Zoals brood, pasta en koekjes maar ook in vleesproducten en sommige medicijnen. Mensen met coeliakie kunnen als ze het eten te maken hebben met darmontstekingen en voedingsstoffendeficiënties die de intolerantie voor gluteneiwitten kunnen veroorzaken. Een strikt levenslang glutenvrij dieet is de enige behandeling voor coeliakie. De meeste glutenvrije producten zijn duur en worden wegens hun slechte smaak en mondgevoel niet erg geapprecieerd. Er zijn geen andere eiwitten bekend die de unieke eigenschappen van het gluten kunnen vervangen.

In ons onderzoek hebben we bestudeerd wat de mogelijkheden zijn voor het produceren van coeliakie-veilig gluten. We benaderen coeliakie in dit onderzoek als een voedingsprobleem en zijn op zoek naar voedingsgerelateerde oplossingen. We willen hierbij twee dingen tegelijkertijd bereiken: ten eerste de ‘coeliakie-toxische’ eigenschappen van het tarwegluten verwijderen en ten tweede de goede technologische eigenschappen behouden.

Gluten bestaat uit meer dan honderd verschillende eiwitten die onder te verdelen zijn in twee hoofdgroepen: gluteninen en gliadinen. Deze bestaan elk uit een aantal subgroepen. Het is bekend dat lang niet al deze eiwitten toxisch zijn. Dit biedt dus mogelijkheden voor het ontwikkelen van strategieën gericht op het verwijderen van de eigenschappen waarvoor individuele overgevoeligheden bestaan met behoud van de technologische kwaliteit. Onze eerste vraag ging dan ook over de coeliakie-toxische eigenschappen. We willen weten welke van de individuele gluteneiwitten het meest coeliakie-toxisch zijn en welke niet. De tweede vraag in ons onderzoek betrof de technologische eigenschappen. De netwerkvorming is de belangrijkste technologische eigenschap. Onderzocht werd welke van de individuele eiwitten het glutennetwerk vormen. Om deze twee vragen te beantwoorden zijn verschillende experimenten gedaan.

Scheidingstest
Alle gluteneiwitten liggen gecodeerd op de chromosomen (het DNA) in de tarweplant. De code in het tarwe-DNA is geanalyseerd en onderzocht is wat de verschillen zijn binnen de subgroep van de alfa-gliadinen. Uit de studie blijkt dat de alfa-gliadinen, die gecodeerd liggen op chromosoom 6D, de meeste toxische eigenschappen bezitten (1). Deze ziekmakende gliadinen zijn al in de tarweplant gekomen toen mensen achtduizend jaren geleden de eerste tarweplanten teelden. De gliadinen van chromosoom 6D vormen de groep die ten eerste uitgesloten moet worden om de coeliakie-toxiciteit te verminderen.

We hebben onderzocht of het met een nieuwe genetische techniek mogelijk is om de genen van deze toxische gluteneiwitten uit te schakelen zonder de niet-toxische te beïnvloeden. Deze techniek berust op de mogelijkheid om het eerste genproduct, de boodschapper RNA, af te breken zodat het niet tot eiwit vertaald kan worden. Dit is de zogeheten RNA-interferentietechniek (RNAi). Dit blijkt nog erg moeilijk omdat het verschil tussen een toxisch en een niet-toxisch gluteneiwit erg klein is. Te klein om dat met deze techniek op dit moment te bewerkstelligen (2). Om deze nieuwe techniek in de toekomst hiervoor te gebruiken moet hij nog verder ontwikkeld worden.

Als alternatief is met deletielijnen het effect onderzocht van het verwijderen van de verschillende subgroepen van gluteneiwitten. Een tarweplant die een stukje van een chromosoom (DNA) mist (ten gevolge van een mutagene behandeling) noemen we een deletielijn. We hebben verschillende deletielijnen, die verschillende subgroepen van de gluten missen, gebruikt voor de proeven. Met behulp van antilichamen voor specifieke stukjes van de gluteneiwitten zijn, indirect via het wegblijven van bepaalde gluteneiwitten in een scheidingstest, de effecten op de toxiciteit bepaald. Hieruit kwam naar voren dat de deletielijn, zonder de alfa-gliadine genen op chromosoom 6D, de meeste toxische eiwitten heeft verloren (3).

Behoud technologische kwaliteit
Ook is onderzocht waar in de tarwekorrel de alfa-gliadinen opgeslagen liggen. Na gebruik van speciale kleuringstechnieken bleek dat deze zich in speciale eiwitbolletjes bevinden in de cellen van het endosperm in de tarwekorrel (4). Deze bolletjes worden al vroeg in de korrelontwikkeling gevormd en bevatten naast de alfa-gliadinen ook de andere gluteneiwitten. Deze eiwitbolletjes blijken ook belangrijk te zijn voor de technologische kwaliteit van het gluten. Deze eiwitbolletjes versmelten in de uiteindelijke rijpe korrel tot grotere bollen. De grootte van deze versmolten eiwitbollen is een belangrijke maat voor de kwaliteit van tarwe. Het is bepalend voor de kneedbaarheid van deeg. We hebben nu meer inzicht gekregen hoe het samengaan van de kleinere bolletjes tot de grotere bollen in zijn werk gaat (5).

Met deletielijnen zijn ook de effecten op de technologische kwaliteit bepaald door de grootte van de eiwitbollen in het zaad te meten. Hieruit bleek dat de meeste toxische alfa-gliadinen op chromosoom 6D misbaar zijn, met een minimaal effect op de technologische kwaliteit. Het deeg werd stugger door het verwijderen van deze alfa-gliadinen en de eiwitbollen waren wat kleiner. Ondanks deze kleine veranderingen bleek het deeg nog een goed netwerk te kunnen vormen (3). Deze tarwevariant kan wellicht goed gebruikt worden voor voedingsproducten met verlaagde coeliakie-toxiciteit, mits deze op het veld goed presteert (goede opbrengst en voldoende resistent tegen plantenziekten). Dat laatste wordt nu onderzocht.

Maatschappelijk relevant
Coeliakie-veilig gluten kan de kwaliteit van leven van coeliakiepatiënten sterk verbeteren. Deze mensen kunnen lekkerder eten, voelen zich minder patiënt en voelen zich minder sociaal beperkt; een oplossing voor een voedingsgerelateerd probleem met medische consequenties.

De belangrijkste bevinding in dit onderzoek is dat de meest toxische gluteneiwitten (de alfa-gliadinen op chromosoom 6D) verwijderd kunnen worden en er nog steeds een technologische goed deeg van gemaakt kan worden. De meeste patiënten zijn gevoelig voor de 6D alfa-gliadinen. Er zijn echter nog meer gluteneiwitten uit andere groepen, waarvan de genen op andere chromosomen liggen, waar patiënten op kunnen reageren, dus met deze minder toxische tarwevariant we zijn er nog niet. Deze zou beschouwd moeten worden als een belangrijke eerste stap op weg naar coeliakie-veilig gluten.

Deze minder-toxische tarwevariant kan mogelijk wel al een relevante bijdrage leveren bij de preventie van coeliakie. Om intolerant voor gluten te worden, moet je in aanraking komen met een toxisch gluteneiwit. Als gevoelige mensen veel minder vaak en in kleinere hoeveelheden met de toxische eiwitten in aanraking komen, wordt de kans op het ontwikkelen van coeliakie ook kleiner. De tarwevariant die de 6D alfa-gliadinen mist, bevat relatief weinig toxisch gluten en zou op deze manier dus geschikt kunnen zijn in een strategie gericht op preventieve van coeliakie. Omdat de meeste mensen niet weten dat ze vatbaar zijn voor coeliakie, zou een dergelijke preventie vooral kunnen werken als iedereen deze laag-toxische tarwevariant gaat eten. Dit zou betekenen dat alle huidige tarwevariëteiten vervangen worden door deze nieuwe variëteit. Hiervoor is het echter nog te vroeg omdat eerst de landbouwkundige aspecten (vooral dus opbrengst en ziekteresistentie) ervan nog goed onderzocht moeten worden. Naar verwachting neemt deze ontwikkeling nog minstens tien jaar in beslag.

Voorkomen coeliakie
Deze voedingsgerelateerde ziekte komt bij ongeveer 1% van de bevolking voor. Bepaalde mensen zijn door erfelijke factoren vatbaarder voor coeliakie dan andere. De meeste mensen weten niet dat ze een erfelijke aanleg hebben voor coeliakie. Ook niet alle mensen die vatbaar zijn voor coeliakie, ontwikkelen de symptomen, en velen ontwikkelen de symptomen pas op latere leeftijd. Bij het krijgen van een allergie of intolerantie is de sensibilisatie belangrijk. Dit betekent voor coeliakie dat je lichaam eerst gevoelig gemaakt moet worden voor het gluten om de ziekte te ontwikkelen.

Wat is coeliakie?
Coeliakie is een intolerantie voor gluteneiwitten uit graan (tarwe, gerst en rogge) die in de darm ontstekingen kunnen veroorzaken. Een ontstoken darmwand als gevolg van coeliakie is niet meer goed in staat om allerlei noodzakelijke voedingstoffen uit het voedsel op te nemen. Dit leidt tot allerlei tekorten aan vitaminen en mineralen wat weer tot verschillende gebreksziekten kan leiden. De meest voorkomende symptomen bij coeliakie zijn chronische diaree, vermoeidheid (onder andere als gevolg van ijzergebrek) en osteoporose (gebrek aan calcium). Maar ook kan langdurige ontsteking in de darm uiteindelijk tot darmkanker leiden. Wanneer de darm niet meer wordt blootgesteld aan gluteneiwitten, herstelt deze zich en kunnen de symptomen verdwijnen. Er zijn aanwijzingen dat een klein percentage van de coeliakiepatiënten na een aantal jaren een tolerantie voor gluteneiwitten kan ontwikkelen, maar over het algemeen ontwikkelen coeliakiepatiënten, zelfs na vele jaren, geen tolerantie. Een strikt levenslang glutenvrij dieet is de enige behandeling voor coeliakie.

Referenties
1 van Herpen TWJM, Goryunova SV, van der Schoot J, Mitreva M, Salentijn E, Vorst O, Schenk MF, van Veelen PA, Koning F, van Soest LJM, Vosman B, Bosch D, Hamer RJ, Gilissen LJWJ, Smulders MJM. Alpha-gliadin genes from the A, B, and D genomes of wheat contain different sets of celiac disease epitopes. BMC Genomics. 2006;10:7:1.
2 van Herpen TWJM. Coeliac disease safe gluten: the challenge to reduce toxicity while preserving wheat technology properties. WUR Wageningen UR. Proefschrift (PhD thesis). ISBN: 978-90-8504-882-4, 2008, p 182.
3 van den Broeck HC, van Herpen TWJM, Schuit C, et al., Removing coeliac disease related gluten proteins from bread wheat while retaining technological properties: A study with Chinese Spring deletion lines. BMC Plant Biology, 2009.
4 van Herpen TWJM, Riley M, Sparks C, Jones HD, Gritsch C, Dekking EH, Hamer RJ, Bosch D, Salentijn EMJ, Smulders MJM, Shewry PR, Gilissen LJWJ. Detailed analysis of the expression of an a-gliadin promoter and the deposition of a-gliadin protein during wheat grain development. Annals of Botany. 2008;102:331-341.
5 van Herpen TWJM, Cordewener JHG, Klok HJ, Freeman J, America AHP, Bosch D, Smulders MJM, Gilissen LJWJ, Shewry PR, Hamer RJ. The origin and early development of wheat glutenin particles. Journal of Cereal Science.
2008;48:870-877.

Dit artikel verscheen in Voeding Nu nummer 6 van juni 2009 op bladzijde 14

Reageer op dit artikel