| Definiton |
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Unter Nutrigenetik versteht man den Einfluss der Gene auf die Verstoffwechslung von Nährstoffen. Eine Genstelle besteht aus einem Code, einer Abfolge von 4 verschiedenen Bausteinen, hundertfach unterschiedlich aneinandergereiht. Diese Bausteine heißen Nukleotide und werden durch die vier Buchstaben C, G, T, A dargestellt. Die Kombination dieser Bausteine ergibt eine Genstelle (z.B. CAAGTGACA….). Es kommt unter anderem durch Vererbung zu einzelnen Unterschieden in diesen Kombinationen, welche single-nucleotide polymorphism (SNPs) genannt werden. Die Gene bilden die Blaupausen für viele Strukturen und Stoffe, die der Körper bildet. Eine Genstelle davon ist MTHFR, sie bildet das Enzym, das für die Folsäure-Rückgewinnung benötigt wird.
 Es werden verschiedene Varianten verwendet, um die betroffene Genstelle (den SNP) anzugeben, z.B. als rs-Nummer (MTHFR-677 C>T = rs1801133), die in der Forschung gebräuchlich ist und unter dieser dann die Information MTHFR-677 C>T wieder zu finden ist. Oftmals wird die Genstelle aber als MTHFR-Mutation 677 C>T oder MTHFR-Polymorphismus C677T angegeben. Die Bedeutung ist bei beiden dieselbe, die Zahl beschreibt die Position: Der erste Großbuchstabe, in diesem Fall C, beschreibt die am häufigsten vertretene, zumeist erwünschte Variante und der zweite Großbuchstabe, in diesem Fall T, die seltene Variante. Die Varianten werden als Allele bezeichnet. Da es jede Genstelle doppelt gibt, ergeben sich somit drei mögliche Kombinationen: C/C (beide Gene haben ein C an dieser Stelle), C/T (beide Gene unterscheiden sich an dieser Stelle) oder T/T (beide Gene haben ein T an dieser Stelle). Die Veränderung in diesem einzelnen Nukleotid entscheidet darüber, wie aktiv das betroffene Enzym arbeitet. Am Beispiel für MTHFR-677 C>T zeigt sich, dass sich die Aktivität des Enzyms für die Folsäurerückgewinnung, deren Blaupause MTHFR ist, stark verändert. Es sind bereits einige Genstellen erforscht und deren Auswirkungen auf den Metabolismus bzw. auf die Nährstoffe, die man zu sich nimmt. Die umgekehrte Wirkung von Nahrungsmittel auf bestimmte Gene und deren Aktivität stellt aber genauso einen wichtigen Faktor dar. Diese Auswirkungen der Wechselwirkungen werden in einigen Studien belegt. Die Ergebnisse sind als gute Anhaltspunkte zu sehen, als eine Möglichkeit, sich besser kennen zu lernen und eventuell Erklärungen für bestimmte Effekte, die man bei sich selbst beobachtet, zu bekommen.
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| Der Gentest |
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Der Gentest wird hauptsächlich nicht invasiv mittels Wangenabstrich durchgeführt, kann aber auch von zu Hause aus durchgeführt werden und ist deshalb mit wenig Unannehmlichkeiten verbunden. Die Zahl an Anbietern von Gentests, aber auch die Menge an Informationen und Wissen zum Thema Nutrigenetik steigt kontinuierlich. Die Test werden immer leichter zugänglich für die Bevölkerung und das Interesse besonders an Genen mit einer hohen Risiko-SNP-Häufigkeit steigt. Die Häufigkeit für das Auftreten einer seltenen Variante (Risiko SNP) innerhalb einer Bevölkerungsgruppe wird oft als Anhaltspunkt angegeben und soll die Wahrscheinlichkeit wiedergeben, selbst davon betroffen zu sein. Die Aussagekraft der Häufigkeit ist jedoch fraglich, da sie von vielen Faktoren abhängt, wie Herkunft oder Vererbungslinie innerhalb der Familie sowie potenzielle andere Umwelteinflüsse. Das sieht man an dem Beispiel MTHFR C677T. Innerhalb chinesischer Probanden in Peking zeigt sich eine Häufigkeit von 24,8 %, innerhalb chinesischer Probanden in Denver, Colorado, hingegen eine Häufigkeit von 11,9 % für das Auftreten des Risiko-Allels (T). Beide Probandengruppen stammen aus China, weisen aber unterschiedliche Risiko-SNP-Häufigkeiten auf. Möglicherweise weil sie in unterschiedlichen Umweltbedingungen leben, die genauen Gründe dafür sind aber unklar. Die Angabe zur Häufigkeit ist also sehr vage und bietet nur einen schwachen Anhaltpunkt dafür, ob jemand tatsächlich betroffen ist. Deshalb empfiehlt es sich, einen Gentest durchzuführen, um ein klares Ergebnis über die Ausprägung der eigenen Gene zu bekommen. Es werden bereits mehrere Gentests angeboten, unter anderem zur Ahnenforschung, durch die man die Rohdaten über das eigene entschlüsselte Genom bekommt. Man hat dadurch die Möglichkeit, über die rs-Nummer direkt nach einer Genstelle zu suchen und die persönliche Ausprägung der gesuchten Genstelle zu erfahren.
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| Genetische Schlüsselstellen |
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In den folgenden Übersichtstabellen sind bekannte nutrigenetische Schlüsselstellen aufgelistet. Sie bieten eine Auswahl an Nährstoffen deren Wirkmechanismus bereits gut erforscht und nachvollziehbar ist.
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| 1) Bestimmte Genstellen und deren Auswirkung auf den Vitaminbedarf |
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Betroffene und zur Einnahme empfohlene Vitamine
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Gen
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rsNummer
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Risiko SNP
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Beschreibung
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B2, B6, B12 und Folsäure
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MTHFR
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rs1801133
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T
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Die Transmethylierung durch dieses Enzym ist reduziert, der Bedarf an Folsäure und Vitamin B6 erhöht. Dieser SNP ist mit einem erhöhten Homocystein-Spiegel assoziiert. Vitamin B2 (Riboflavin) kann die Aktivität des MTHFR-Enzyms erhöhen, weshalb eine erhöhte Aufnahme empfohlen wird. Vitamin B6 und Folsäure sollten immer gemeinsam mit Vitamin B12 eingenommen werden.
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Folsäure, Methionin, Cholin
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MTR
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rs1805087
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G
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Die Transmethylierung dieses Enzyms ist reduziert. Eine reduzierte Synthese von Phosphatidylcholin und stärkere Abhängigkeit von Cholin ist mit diesem SNP assoziiert.
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Folsäure, Methionin, Cholin
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MTRR
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rs1801394
|
G
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Die Transmethylierung dieses Enzyms ist reduziert. Eine reduzierte Synthese von Phosphatidylcholin und stärkere Abhängigkeit von Cholin ist mit diesem SNP assoziiert.
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Vitamin D,
Calcium
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VDR
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rs1544410
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A
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Die Funktion der Vitamin D-Rezeptoren ist eingeschränkt und das vorhandene Vitamin D wird in geringerem Ausmaß an den Rezeptor gebunden. Dieser SNP ist mit einer niedrigeren Calcium-Umsetzung und Knochenmineralisierung assoziiert.
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Vitamin D,
Calcium
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VDR
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rs731236
|
G
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Die Funktion der Vitamin D-Rezeptoren ist eingeschränkt und das vorhandene Vitamin D wird in geringerem Ausmaß an den Rezeptor gebunden. Dieser SNP ist mit einer niedrigeren Calcium-Umsetzung und Knochenmineralisierung assoziiert.
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Vitamin E
Coenzym Q10
Vitamin C
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TXN
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rs2301241
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T
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Thioredoxin (TXN) spielt eine wichtige Rolle im physiologischen Redoxsystem. Durch eine reduzierte Effizienz wird weniger Vitamin C und Coenzym Q10 rezykliert. Vitamin E als wichtiges Antioxidans kann zusätzlich nachteilige Effekte kompensieren.
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Grüner Tee,
CBD
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COMT
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rs4633
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T
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Als Krieger-Gen bezeichnet. Verringerter Abbau von Katecholaminen wie Dopamin und Östrogen, sensitiver auf die Zufuhr von Grüntee und Cannabidiol.
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| 2) Bestimmte Genstellen und deren Einfluss auf Fett-, Kohlenhydrat- und Eiweißstoffwechsel sowie der Salzsensivität |
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Betroffene
Makronährstoffe
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Gen
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rsNummer
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Risiko SNP
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Beschreibung
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Fett
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PPARG
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rs1801282
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G
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Erhöhte Gewichtszunahme durch die Zufuhr von Fett
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FTO
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rs9939609
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A
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Erhöhte Gewichtszunahme durch die Zufuhr von Fett
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TXN
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rs2301241
|
T
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Erhöhte Gewichtszunahme durch die Zufuhr von Fett
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TFAP2B
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rs987237
|
A
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Erhöhte Gewichtszunahme durch die Zufuhr von Fett
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TCF7L2
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rs12255372
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T
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Geringe Auswirkung auf die Gewichtsabnahme durch eine Fett Reduktion
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APOA5
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rs 662799
|
T
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Geringe Auswirkung auf die Gewichtsabnahme durch eine Fett Reduktion
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Kohlenhydrate
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ADRB2
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rs1042713
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A
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Dieser SNP ist mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für Insulinresistenz assoziiert
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FTO
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rs8050136
|
A
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Erhöhte Gewichtszunahme durch Kohlenhydrate
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FTO
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rs9939609
|
T
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Dieser SNP ist mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für Insulinresistenz assoziiert
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IRS1
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rs2943641
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C
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Dieser SNP ist mit einer signifikanten Senkung der Insulinresistenz durch Gewichtsabnahme assoziiert
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MC4R
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rs17782313
|
T
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Dieser SNP ist mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für Insulinresistenz assoziiert
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PCSK7
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rs236918
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G
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Dieser SNP ist mit einer signifikanten Senkung der Insulinresistenz durch Gewichtsabnahme assoziiert
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PLIN 1
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rs894160
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A
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Dieser SNP ist mit einer geringeren Gewichtszunahme durch die Zufuhr von komplexen Kohlenhydraten (z.B. Vollkorn) assoziiert
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PNPLA3
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rs739409
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G
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Dieser SNP ist mit einer höheren Wahrscheinlichkeit für eine nicht-alkoholische-Fettleber-Erkrankung durch eine erhöhte Kohlenhydrataufnahme assoziiert
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TAS1R2
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rs35874116
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G
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Dieser SNP ist mit einer erhöhten Kohlenhydrat-Aufnahme und erhöhten Triglyzeridwerten im Blut assoziiert
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TCF7L2
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rs12255372
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T
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Dieser SNP ist mit einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für Typ 2 Diabetes assoziiert
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Eiweiß
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DHCR7
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rs12785878
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T
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Hohe Proteinanteile in der Nahrungszusammensetzung senken bei diesem SNP das Insulin stärker
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FTO
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rs1558902
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A
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Hohe Proteinanteile in der Nahrungszusammensetzung senken bei diesem SNP das Körpergewicht stärker
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LCT
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rs4988235
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T
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Hohe Proteinanteile in der Nahrungszusammensetzung erhöhen bei diesem SNP das Körpergewicht stärker und führen eher zu Übergewicht
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MTNR1B
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rs10830963
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G
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Hohe Proteinanteile in der Nahrungszusammensetzung zeigen bei diesem SNP geringere Abnehmeffekte
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TFAP2B
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rs987237
|
G
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Hohe Proteinanteile in der Nahrungszusammensetzung zeigen bei diesem SNP geringere Gewichtsreduktions- und höher Jo-JoEffekte
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Salz
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AGT
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rs699
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C
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Erhöhte Salzsensitivität und erhöhtes Risiko für Bluthochdruck
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GNB3
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rs5443
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T
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Erhöhte Salzsensitivität und erhöhtes Risiko für Bluthochdruck
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ADD1
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rs4961
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T
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Erhöhte Salzsensitivität und erhöhtes Risiko für Bluthochdruck.
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| 3) Bestimmte Nährstoffmängel und deren Einfluss auf die Gene bezogen auf die damit assoziierten Erkrankungen |
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Nährstoff
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betroffene Genstelle
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Aktivität der betroffenen Genstelle
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Assoziierte Erkrankung
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Chrom-Mangel
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Insulin steuernde Gene
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reduziert
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DMT2
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Vitamin D-Mangel
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NFKBIA
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reduziert
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Cholin und Folat-Mangel
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APOE
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reduziert
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Nicht-alkoholische Fettleber
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Cholin und Folat-Mangel
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FOXA1
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reduziert
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Cholin und Folat- Mangel
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FOXA2
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reduziert
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Cholin und Folat- Mangel
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PPARGA
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reduziert
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Selen-Mangel
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TLR2
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erhöht
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Herz-Kreislauf-Erkrankungen
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Selen-Mangel
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ICAM1
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erhöht
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Vitamin A-Mangel
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GATA4
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reduziert
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Vitamin B12- Mangel
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SREBF1
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erhöht
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Vitamin B12- Mangel
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LDLR
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erhöht
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| 4) Bestimmte Nährstoffe und deren positiver Einfluss auf die Gene bezogen auf die damit assoziierten Präventionen |
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Nährstoff
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Betroffene Genstelle
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Aktivität der betroffenen Genstelle
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Prävention
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Curcumin
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MMP-9
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reduziert
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Schutz vor Herz-Kreislauf-Erkrankungen
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Curcumin
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MMP-13
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reduziert
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Curcumin
Resveratrol
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EMMPRIN
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reduziert
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Ungesättigte Fettsäuren
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NFKB1, IKBKB, MMP9, IL1B,
MAPK8, XBP1, NFKB1, MMP9, TNFA, NFE2L2, SOD1, SOD2, TXNRD1
|
reduziert
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|
Mehrfach ungesättigte Fettsäuren
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APOBR
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reduziert
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Mehrfach ungesättigte Fettsäuren
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IL10, POMC, GALP
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erhöht
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Hohes Omega 3 zu Omega 6- Fettsäure- Verhältnis
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TLR4, TNFA, IL6, CRP
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reduziert
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Mehrfach ungesättigte Fettsäuren
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POMC, GALP
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erhöht
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Präventiv für Übergewicht
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Mehrfach ungesättigte Fettsäuren
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HCRT, MCH
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reduziert
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Polyphenole (Apfel)
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LEP, SREBF1, PLIN
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reduziert
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Polyphenole (Apfel)
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PPARGC1A, AQP7, AEBP1
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erhöht
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Epigenetik
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Auch auf epigenetischer Ebene verändern Nährstoffe die Aktivität der Gene, z.B. kann das auf Stufe der Transkription passieren.Transkription ist der Vorgang, bei dem die DNA abgelesen wird und RNA entsteht, welche eine Kopie der abgelesenen Stelle darstellt und zur Synthese von Proteinen verwendet wird. Dabei kann das Ablesen der DNA durch das Anhängen von Methyl- und Acetylgruppen erschwert werden. Dieser Vorgang wird Methylierung genannt und ermöglicht es regulativ in den Syntheseablauf einzugreifen, wodurch die Menge an Proteinen, z.B. Enzymen, Rezeptoren und anderen am Stoffwechsel beteiligten Stoffe, gesteuert wird. Im Gegensatz zu den SNP’s werden durch Methylierung also die Transkriptionsmengen, vereinfacht gesagt die Mengen an Protein, gesteuert. Diese Mengen sind durch epigenetische Adjustierungen veränderbar. Eine Regulation kann aber auch auf Ebene der Translation mittels kleiner RNA-Stückchen, den microRNA’s (miR), stattfinden. Translation ist der Vorgang, bei dem die RNA zur Synthese von Proteinen abgelesen wird. Dabei können miRNA’s den Vorgang abbrechen oder beschleunigen und somit wieder die Mengen der synthetisierten Proteine regulieren.
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| 5) Bestimmte Nährstoffe und deren positiver Einfluss auf die Epigenetik, bezogen auf die damit assoziierten Präventionen |
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Nährstoff
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Gen/miRNA
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Vorgang
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Aktivitätsänderung
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Prävention
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Polyphenole
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SREBF1
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Methylierung
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reduziert
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Präventiv für Übergewicht
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Polyphenole
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PPARGC1A
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Methylierung
|
erhöht
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Pterostilbene
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FASN
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Methylierung
|
erhöht
|
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DHA
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miR-192 miR-30c
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Bildung
|
erhöht
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Präventiv für Lipidämie
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Resveratrol
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miR-129
miR-328-5p
miR-539-5p
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Bildung
|
erhöht
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Resveratrol
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miR-101b miR-455
Sirt1
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Bildung
Aktivierung
|
erhöht
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Entzündungshemmend
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Curcumin
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FGFR3
FZD10
GPX4
HOXD3
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Methylierung
|
erhöht
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Präventiv für Herz-Kreislauf-Erkrankungen
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Nutrigenetik und Krebs
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Eines der wichtigsten Themen in der Nutrigenetik ist die Krebsprävention. Krebs ist ein äußerst komplexes Thema, bei welchemdie Zusammenhänge oft unklar sind. Deshalb haben viele Studien den Einfluss von Nahrungsmitteln auf bestimmte, bekannterweise in das Krebsgeschehen involvierte, genetische und epigenetische Bereiche analysiert, um potenziell präventive Einflüsse zu identifizieren. Die folgende Übersicht zeigt die Einflüsse ausgewählter und gut untersuchter Nährstoffe, die präventiv für Krebs wirken.
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Nährstoff zur Krebsprävention
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Gen/miRNA
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Vorgang
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Aktivitätsänderung
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Prävention
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Olivenöl Extra Vergine
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CNR1
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Methylierung
|
reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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Resveratrol
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BRCA-1
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Methylierung
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reduziert
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Präventiv für Brustkrebs
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Resveratrol
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miR-101b, miR-455
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Bildung
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erhöht
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Präventiv für Darmkrebs
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|
Resveratrol
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Sirt1
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Aktivierung
|
erhöht
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Präventiv für Darmkrebs
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EGCG
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RXRA
|
Methylierung
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reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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EGCG
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miR-16
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Bildung
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erhöht
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Präventiv für Krebs
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EGCG
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EZH2, Klasse I HDAC
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Aktivierung
|
reduziert
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Präventiv für Brustkrebs
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EGCG
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P53
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Acetylierung
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erhöht
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Präventiv für Brustkrebs
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Curcumin
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miR-22
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Bildung
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erhöht
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Präventiv für Pankreaskrebs
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Sulforaphane
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HDAC
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Aktivierung
|
reduziert
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Präventiv für Prostatakrebs
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Sulforaphane
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P21
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Acetylierung
|
erhöht
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Präventiv für Prostatakrebs
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Genistein
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P21, P16
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Acetylierung
|
erhöht
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Präventiv für Prostatakrebs
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Folsäure
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P16, P14, and hMLH1
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Methylierung
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reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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Vitamin B1
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P16, P14, and hMLH1
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Methylierung
|
reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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Kalium
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P16, P14, and hMLH1
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Methylierung
|
reduziert
|
Präventiv für Darmkrebs
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Eisen
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P16, P14, and hMLH1
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Methylierung
|
reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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Vitamin A
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P16, P14, and hMLH1
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Methylierung
|
reduziert
|
Präventiv für Darmkrebs
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Selen
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VHL
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Methylierung
|
reduziert
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Präventiv für Darmkrebs
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