1. Innovatie (KENNIS)
1.1. Ontwikkeling van nieuwe, sterker verzadigende eiwitten en eiwit-isolaten
Voeding en farma schuiven steeds meer naar elkaar toe. Recentelijk zijn er twee nieuwe medicijnen geregistreerd in Nederland (Januvia en Galvus) die het enzym DPP-IV in de dunne darm remmen. Daardoor ontstaat een hogere spiegel van glucagon-like peptide-1 (GLP-1) en gastric inhibitory polypeptide (GIP) wat weer gunstig blijkt te zijn voor patienten met diabetes mellitus type 2, vaak samen voorkomend met obesitas (Metabool Syndroom). DPP-IV blijkt ook te worden geremd door bepaalde wei-eiwitten (Gunnarsson et al., 2006). Eiwitten blijken via nog onbegrepen mechanisme(n) ook een rol te spelen bij verzadiging. In het onderzoek naar eiwitrijke voedingsmiddelen is tot op heden echter beperkt studie gemaakt van de invloed van de eiwitbron op het verzadigende effect. Zowel dierlijke als plantaardige eiwitbronnen zijn gebruikt, maar een systematisch vergelijk van eiwitbronnen, -samenstelling en -sequentie is niet voorhanden. Wel zijn relaties gelegd tussen specifieke eiwitten en verschillen in metabolisme, zoals de betere werking van wei-eiwit ten opzichte van caseïne als gevolg van het coaguleren van caseïne in de maag (Billeaud et al., 1990). Dit leidt tevens tot hogere aminozuurconcentraties in het bloed, samen met een sterkere verhoging van cholecystokinine (CCK) en GLP-1 gehaltes (Boirie et al., 1997; Hall et al., 2003). Zowel CCK als GLP-1 heeft een positief effect op verzadiging. Naast deze effecten op hormonen blijkt dierlijk eiwit bovendien een 2% hoger energieverbruik te geven dan plantaardig eiwit (Mikkelsen et al., 2000).
In dit project zal in meer detail worden onderzocht of eiwitbronnen in relatie tot verzadiging op rationele gronden kunnen worden gekozen. Daartoe zullen zuivere eiwitten en ook eiwit-isolaten (bv vis-eiwit) worden geselecteerd, zowel dierlijk als plantaardig, die significant verschillen in aminozuursamenstelling, of in de samenstelling van groepen aminozuren (bv grote hydrofobe, of kleine neutrale aminozuren). Deze eiwitten en hydrolysaten daarvan zullen zowel in vitro (cel-monolaag studies) als in vivo worden onderzocht (rattenmodel voor obesitas; humane studies). Bovendien zal er met behulp van een uniek in silico software-programma, ontwikkeld bij het AFSG instituut van Wageningen UR, theoretisch sequentie-onderzoek worden gedaan. Er zal bijvoorbeeld worden gezocht naar aminozuursequenties in eiwitten die (deels) homoloog zijn aan hormonen in maag / darm, die een rol spelen bij verzadiging en honger (Figuur 1). Voorbeelden hiervan zijn ghrelin, leptine (maag), CCK, GLP-1, Enterostatine, Peptide YY (darm). Parallel aan de ontwikkeling van eiwitrijke producten zullen vezelrijke producten worden ontwikkeld met het oog op het voorkómen van obstipatie.
1.2. Ophelderen van obesitas-gerelateerde biomarkers in bloed
Consumptie van voedingsmiddelen leidt tot allerlei veranderingen in het lichaam. Deze veranderingen kunnen zowel gewenst (voeding voor energie, opbouw, onderhoud) als ongewenst zijn (ontstaan van hart- en vaatziekten en kanker). De verwerking van voedingsmiddelen naar kleinere componenten en de omzetting daarvan tot andere stoffen (het metabolisme) wordt in het bloed weerspiegeld door veranderingen in de aanwezigheid of in de concentratie van allerlei componenten. De laatste jaren wordt er steeds meer onderzoek gedaan naar de relatie tussen voeding en componenten in het bloed. Als basis hiervoor dient het vakgebied van de nutrigenomics, waarbinnen onderzoek wordt gedaan naar de expressie van genen onder invloed van componenten uit de voeding (Afman and Müller, 2006; Mutch and Clément, 2006; Permana et al., 2004; Zeisel, 2007). De vertaalslag van de expressie van genen is de synthese van eiwitten, gevolgd door de productie van talrijke componenten zoals peptiden, lipiden, koolhydraten en chemische metabolieten. In relatie tot voeding kan deze vertaalslag in het bloed worden gevolgd met technieken en technologieën die behoren tot de expertisegebieden nutriproteomics (Barnes and Kim, 2004; Kussman and Affolter, 2006; Park et al., 2004; Schweigert, 2007) en nutrimetabolomics (Gibney et al., 2005; Zeisel, 2007). Binnen deze expertisegebieden wordt technologieën / apparatuur gebruikt zoals 2D-gelelectroforese, diverse massa-spectrometers en NMR. Analyse van de resultaten levert een aantal biomarkers op (componenten uit de onderzochte vloeistoffen of weefsels), die een verband tonen met een bepaald ziektebeeld of met een bepaalde (voedings)toestand van het lichaam. In Figuur 2 wordt bijvoorbeeld getoond dat nutriproteomics informatie levert over veranderingen in eiwitprofielen, gegevens waaruit biomarkers kunnen worden afgeleid. Binnen het huidige project zijn relevante biomarkers noodzakelijk om op individueel niveau dieetvoorschriften te kunnen geven (zie 4.1.2).
1.3. Ontwikkeling van een microarray diagnostische test voor persoonlijk dieetadvies
Van de biomarkers die met behulp van de proteomics en metabolomics faciliteiten worden gevonden zal een analyse worden gemaakt op basis van bekende gegevens uit de wetenschappelijke literatuur. Voor de biomarkers die richtinggevend zijn in relatie tot een persoonsgebonden dieetadvies (aantal biomarkers tussen de 5 en 10), zal een eenvoudige microarray diagnostische test worden ontwikkeld. De resultaten van deze test zullen als invoer worden gebruikt in de internet dieetgenerator (zie 4.2.3). De microarray test (zie Figuur 3) zal worden geproduceerd met behulp van microcontact printing. Microcontact printing is een techniek waarin moleculen via een rubberen stempel lokaal worden overgedragen op een oppervlak (Xia and Whitesides, 1998; Michel et al., 2001). Alleen waar de stempel contact maakt met het oppervlak worden de moleculen overgedragen. De kracht van deze methode zit in het feit dat een stempel meerdere keren gebruikt kan worden om hetzelfde patroon aan moleculen over te dragen en in de zeer eenvoudige uitvoering en lage kosten ervan. In toenemende mate worden ook biomoleculen zoals DNA en eiwitten gebruikt in deze stempelmethode (Renault et al., 2002). In combinatie met bv. een spotting-techniek kan een stempel tegelijkertijd van verschillende biomoleculen voorzien worden, waarmee de techniek geschikt wordt om arrays te produceren. Met name de in dit project nagestreefde laag-complexe arrays van een relatief klein aantal verschillende eiwitten en met een resolutie in het micrometergebied zijn bij uitstek geschikt voor productie met behulp van microcontact printing.
2. Productontwikkeling en Optimalisaties (KUNDE)
2.1. Ontwikkeling en uitvoering van dieetprogramma's
Het opzetten en uitvoeren van dieetprogramma's is een belangrijk onderdeel van dit project. Eén van de doelstellingen van het project, het terugdringen van obesitas in Oost-Nederland en de daaraan gekoppelde negatieve gevolgen voor de regio, zal eerst dan worden bereikt als dit deel-project succesvol wordt uitgevoerd. Het is algemeen bekend dat diëten (te) vaak leiden tot het zogenaamde 'jo-jo effect'; de gewichtsafname tijdens het dieet wordt meer dan gecompenseerd door de gewichtstoename na afloop. Het is daarom van uitermate groot belang om naast een goede invulling en organisatie van de dieetprogramma's met name te investeren in de periode aansluitend op de uitvoering. Goede nazorg is gedurende langere tijd (jaren) geboden (zie 4.2.3).
Voor wat betreft de opzet en uitvoering van dieetprogramma's heeft deelnemer Previtas recent pilot-ervaringen opgedaan (The Lower Study, 300 deelnemers gedurende een jaar begeleiden, monitoring en dataverwerking) die in dit project zullen worden gebruikt om dieetprogramma's te optimaliseren. Hiervoor zal tevens gebruik worden gemaakt van nog te ontwikkelen digitale (web-based) monitoringstechnieken. Voorts is er de behoefte de voedingsmiddelen die worden verkocht in de kantines van de participerende bedrijven aan te passen aan het protocol gezonde voeding / eiwitverrijking. Naar schatting zal 20% van de obese deelnemers lijden aan diabetes mellitus type 2. Indien deze deelnemers op een caloriebeperkt en eiwitverrijkt dieet worden ingesteld, daalt de medicatie-behoefte op een indrukwekkende wijze. Voor deze deelnemers zal een aparte module worden opgezet, waarbij het behandelteam (huisarts, nurse practioner, internist en diabetes-verpleegkundige) eerst om toestemming wordt gevraagd en daarna frequent (via automarische emailing) wordt geïnformeerd over voortgang en wordt betrokken bij eventuele medicatie wijzigingen.
In een vroeg stadium van het project zal worden begonnen met het recruteren van bedrijven waar een pilot-dieetprogramma kan worden uitgevoerd.
2.2. Formulering/Productie van gezonde, eiwitrijke voedingsmiddelen
Binnen dit deel-project worden voedingsmiddelen ontwikkeld die als onderdeel van een gebalanceerd dieet leiden tot gewichtsafname bij deelnemers aan de dieetprogramma's. Een belangrijke focus zal hierbij liggen op eiwitrijke voedingsmiddelen, omdat in recente wetenschappelijke literatuur is aangetoond dat eiwitrijke voedingsmiddelen meer verzadigen dan vetrijke en koolhydraatrijke producten (Batterham et al., 2006; Halton and Hu, 2004; Weigle et al., 2005; Westerterp-Plantenga, 2003). Aangezien de productie en levering van wei-eiwit binnen het consortium van deelnemers is gegarandeerd, zal in de eerste fase van het project worden gestart met eiwitrijke voedingsmiddelen op basis van deze bron. Recente pilot-proeven bij bedrijven met wei-eiwit verrijkte producten hebben aangetoond dat deelnemers aan deze dieetprogramma's een gewichtsverlies vertoonden tot 10% (Previtas). Eiwitten en eiwit-isolaten die onder 4.1. worden ontwikkeld kunnen in een later stadium van het project als ingrediënt worden gebruikt. Voor de toevoeging van deze nieuwe eiwitten of eiwit-isolaten zal, indien nodig, procestechnologische aanpassingen in het productieproces worden gedaan. Er zullen diverse producten worden gemaakt om een zo breed mogelijk scala aan mensen te kunnen aanspreken. Voorbeelden hiervan zijn een worstje, een 'kaas' product en diverse dessertproducten. Voor deze laatste producten zal worden onderzocht of vervanging van koolhydraten door eiwitten mogelijk is zonder verlies van smaak, structuur en mondgevoel. Bovendien zullen producten worden ontwikkeld voor verschillende toepassingen, onder andere als onderdeel van één van de hoofdmaaltijden, als tussendoortje en als maaltijdvervanger. Verandering van het aanbod in bedrijfskantines, te beginnen met bedrijven die deelnemen aan een pilot-dieetprogramma, is hierbij één van de doelstellingen. In het opzetten en uitwerken van het communicatie- en implementatieplan (4.3.1) zal dit een belangrijk onderdeel zijn. Voedingssupplementen op basis van vezels zullen worden toegepast met het oog op de bestrijding van obstipatie. De ervaringen met extra vezels tijdens een eiwitrijk dieet zijn bemoedigend en verder onderzoek naar het effect van diverse voedingsvezels id gewenst.
2.3. Ontwikkeling en toepassing van een internet dieetgenerator en -motivator
Binnen dit onderdeel van het project zal een interactieve webmodule worden ontwikkeld om op een grootschalige wijze obese patienten te behandelen. Daarbij zal zoveel mogelijk gebruik worden gemaakt van bestaande software, die voor de specifieke wensen van de interactieve webmodule zal worden aangepast. Recentelijk is er vanuit het bedrijfsleven aangegeven dat een dergelijke, interactieve module wenselijk is. Deze digitale coach betreft een dieetadvies- en begeleidingsprogramma toegesneden op de persoonlijke situatie van de deelnemer. Voorts verwacht het bedrijfsleven adviezen aangaande de inrichting van voedingsmiddelen in de bedrijfskantine. Het webbased programma zal uit drie onderdelen bestaan:
- Dieetgenerator basismodule: invoer gegevens, inclusief de resultaten van de diagnostische test en uitvoer van dieetadviezen.
- Begeleidings- en nazorgmodule: informatie-, bewegings- en motivatieprogramma en specifieke begeleiding na afloop van het dieetprogramma.
- Zorgaanbiedersmodule: middels deze module zullen zorgaanbieders digitale begeleiding kunnen krijgen.
Dieetgenerator
Er zal een “dieetgenerator” worden ontwikkeld waarbij het dieet is gebaseerd op een aantal specifieke wensen van de klant. Het programma is gericht op een gezonde leefstijl, maar in het bijzonder op een gezonder gewicht. Eerste stap in het programma is online dieetadvies en monitoring via het invullen van een digitale vragen. Op basis van anthropomorfische gegevens, activiteiten niveau, resultaten van de diagnostische test gegevens in te brengen door de zorgaanbieder via de specifieke module) en gewenst resultaat wordt automatisch een eenvoudig te bereiden maar aantrekkelijk dieet gegenereerd. Gunstige effecten op de langere termijn kunnen slechts dan worden behouden als aan de volgende drie voorwaarden wordt gedaan: 1) aantrekkelijk en eenvoudig dieet, 2) toepasbare beweegadviezen 3) motivatie door gedragstherapie.
De laatste twee voorwaarden worden geadresseerd in de tweede module:
Begeleidings- en nazorgmodule
De volgende stap is begeleiding, óf via een (fysiek) consult door een speciaal voor dit probleem opgeleide diëtiste, óf via een e-mailconsult. Uiteraard is het te allen tijde mogelijk om via de (medische) helpdesk een zorgverlener te consulteren. De digitale coach is met name bedoeld voor:
- Mensen die geen contact hebben gehad met hulpverleners en toch graag langdurig laagdrempelig willen worden begeleid. Mensen met gewichtsprobleem; niet met gewichtsgerelateerde aandoening.
- Mensen die reeds bekend zijn met overgewichtsgerelateerde aandoeningen (hoge bloeddruk, PCOS, diabetes mellitus type 2, slaapapnoe etc) en met behulp van een persoonlijk dieet en gedragsveranderingen hun gezondheidsituatie willen verbeteren.
Het grootste knelpunt betreft de lange termijn resultaten. Vrijwel ieder dieet scoort redelijk tot goed op de korte termijn, doch na een jaar zijn de meeste resultaten verdwenen. Het project dient te zijn afgestemd om deelnemers langdurig te motiveren en te begeleiden. Resultaten met milde eiwitverrijking (enkele energie procenten) tonen de beste resultaten op langere termijn. Daarnaast is een gedragsverandering onontbeerlijk voor goed lange termijn resultaten. Hiertoe wordt een digitale webcoaching met (medische) helpdesk ingezet. Een competitie element kan deel uitmaken van de motivatie, met name interessant binnen een groep werknemers van een bedrijf. Lange termijn resultaten zijn alleen te bereiken als de deelnemers gemotiveerd worden en blijven. Het webbased programma dient dus niet alleen informatief te zijn maar vooral ook leuk
Zorgaanbiedersmodule
De derde module is specifiek bedoeld voor hulpverleners/zorgaanbieders. Zij kunnen via die module extra informatie (zorg) aanbieden aan hun patienten ter ondersteuning van de reguliere behandeling. Ook bij deze vorm van digitale begeleiding is contact met de dieetgenerator ontwikkelaars mogelijk, zowel persoonlijk als via emailconsult.
2.4. Optimalisatie van dieetprogramma's en financiële besparingen.
De resultaten van de dieetprogramma's, zowel in termen van werknemersgezondheid als van financiële besparingen, zullen worden doorgelicht op basis van databestanden uit de gezondheidszorg en met hulp van relevante (sector-vertegenwoordigende) instanties. Hiertoe zullen statistische analyses worden uitgevoerd, waarvan de uitkomsten moeten leiden tot een optimale implementatie van dieetprogramma's bij bedrijven. Parameters die hierbij een rol spelen zijn onder andere: aantal werknemers dat deelneemt aan het dieetprogramma, de duur van het programma, de frequentie van herhaling en de termijn tussen herhalingen. Bij deze analyses zullen de resultaten van het biomarker onderzoek worden betrokken om vast te stellen of er parameters gevonden kunnen worden die met betrekking tot de uitvoering van dieetprogramma's sturend kunnen zijn. Samen met deelnemende bedrijven zal bovendien worden nagegaan of instanties en/of bedrijven met kennis van verzuimbeleid kunnen worden ingeschakeld.
3. Exploitatie (KASSA)
3.1. Opzetten van een communicatie- en implementatieplan
Succesvolle marktintroductie van projectresultaten vereist een zorgvuldige voorbereiding, waarbij een communicatie- en implementatieplan van groot belang is. Al tijdens het project zullen de deelnemende bedrijven onder leiding van de projectcoordinator een plan daartoe opstellen, zodat de commerciële verwaarding van de projectresultaten zo snel mogelijk kan plaatsvinden. Elk vanuit hun eigen expertise zullen de bedrijven gezamenlijk toewerken naar een overkoepelend plan, dat bij voorkeur door externe partijen zal worden geanalyseerd. In het plan zal ook de positie van de nieuw op te starten bedrijven worden meegenomen. Communicatie zal al in een vroeg stadium van het project worden ingezet, te beginnen met het recruteren van bedrijven voor deelname aan pilot-dieetprogramma's. Relevante spelers in relatie tot obesitas (zorgverzekeraars, huisartsen/verpleegkundigen, sector-vertegenwoordigende en overheidsinstanties, enz.) zullen worden geïnformeerd over het project, de mogelijkheden tot een bijdrage en de resultaten. Hoewel implementatie zal starten op regionaal niveau zal het plan ook de nationale en internationale mogelijkheden omvatten.