Epigenetik
Was, wenn die Entscheidungen, die Du heute triffst, nicht nur Deine Gesundheit betreffen, sondern auch die Gesundheit Deiner Familie über mehrere Generationen hinweg? Es klingt ein bisschen verrückt – sicher.
Deine Zuckergewohnheit am Nachmittag könnte dazu führen, dass Du im Laufe der Jahre ein paar Pfund zugenommen hast, aber wie um alles in der Welt würde es Deine Nachkommen beeinflussen, die Du noch nicht einmal hast? Willkommen in der wilden Welt der Epigenetik.
Was ist Epigenetik?
Die Epigenetik ist ein aufstrebendes Gebiet der Wissenschaft, das schließlich massive Auswirkungen darauf haben könnte, wie wir mit unserer Gesundheit und der künftiger Generationen umgehen.
Jeder von uns hat eine DNA, die, wenn man keinen identischen Zwilling hat, völlig einzigartig ist. Fast jede Zelle in unserem Körper enthält unsere gesamte DNA und alle Gene, die uns zu dem machen, was wir sind; dies wird als Genom bezeichnet. Aber offensichtlich bestehen wir nicht alle nur aus einem Zelltyp.
Unsere Gehirnzellen machen andere Dinge als zum Beispiel die in unserem Herzen, die sich anders verhalten als unsere Hautzellen. Wenn alle unsere Zellen die gleichen Informationen haben, wie kommt es dann, dass sie unterschiedliche Dinge tun?
Hier kommt die Epigenetik ins Spiel. Es ist im Grunde eine Befehlsebene auf unserer DNA, die ihr sagt, was sie einschalten soll, wie sie arbeiten soll und so weiter.
Man kann es sich wie ein Orchester vorstellen: Unsere DNA ist die Musik, und das Epigenom ist der Dirigent, der den Zellen sagt, was sie wann tun sollen. Das persönliche Orchester ist bei jedem etwas anders.
Während das Epigenom also unsere DNA nicht verändert, ist es für die Entscheidung verantwortlich, welche Gene in den Zellen Ihres Körpers exprimiert werden.
So funktioniert sie
So funktioniert es: Jede Zelle mit Ihrer gesamten DNA wartet auf Anweisungen von außen, um Befehle auszuführen. Dies geschieht in Form einer Methylgruppe, einer Verbindung aus Kohlenstoff und Wasserstoff.
Diese Methylgruppen binden an die Gene und lassen sie wissen, wann sie sich selbst exprimieren und wann sie ruhen müssen, und sie binden unterschiedlich, je nachdem, wo sich die DNA im Körper befindet. Schlau, was?
Histone spielen in der Epigenetik eine Rolle und zeigen, wie sich Gene ausdrücken. Histone sind die Proteinmoleküle, um die sich die DNA wickelt. Wie eng die DNA um das Histon gewickelt ist, entscheidet darüber, wie stark sich ein Gen exprimiert.
So sagen die Methylgruppen der Zelle, was es ist, und Histone entscheiden, wie viel die Zelle sozusagen die Lautstärke erhöhen soll.
Jede Zelle in unserem Körper hat diese Methyl- und Histon-Kombination und weist sie an, was zu tun ist und wie viel zu tun ist. Ohne das Epigenom, das Ihren Zellen, dem Genom, Anweisungen gibt, wüsste unser Körper nicht, was er tun soll.
Das Interessante daran ist, dass unser Genom von der Geburt bis zum Tod gleich ist, aber unser Epigenom sich im Laufe unseres Lebens verändert und entscheidet, welche Gene ein- oder ausgeschaltet werden müssen (exprimiert oder nicht exprimiert).
Manchmal treten diese Veränderungen bei größeren körperlichen Veränderungen unseres Körpers auf, z.B. wenn wir in die Pubertät kommen oder wenn Frauen schwanger sind. Aber, wie die Wissenschaft zu entdecken beginnt, können auch äußere Faktoren unserer Umwelt epigenetische Veränderungen auslösen.
So können Dinge wie die körperliche Aktivität, die wir ausüben, was und wie viel wir essen, unser Stressniveau, ob wir stark rauchen oder trinken und mehr, unser Epigenom verändern.
Das passiert durch die Beeinflussung der Bindung von Methylgruppen an die Zellen. Die Veränderung der Methylbindungen zu den Zellen kann wiederum “Fehler” verursachen, die zu Krankheiten und anderen Störungen führen können.
Weil sich das Epigenom ständig verändert, scheint es, dass jeder neue Mensch mit einem sauberen, frischen Epigenom beginnen würde – das heißt, dass die Eltern ihre Epigenome nicht an ihre Nachkommen weitergeben würden.
Und während das passieren sollte, bleiben diese epigenetischen Veränderungen manchmal an den Genen hängen und werden an zukünftige Generationen weitergegeben.
Ein Beispiel dafür ist das niederländische Hunger-Winter-Syndrom. Babys, die während des Zweiten Weltkriegs in den Niederlanden pränatal einer Hungersnot ausgesetzt waren, hatten später im Leben ein erhöhtes Risiko für Stoffwechselerkrankungen und eine andere DNA-Methylierung eines bestimmten Gens als ihre gleichgeschlechtlichen Geschwister, die nicht der Hungersnot ausgesetzt waren. Diese Veränderungen dauerten noch sechs Jahrzehnte später an. (1)
Eine andere Studie ergab, dass eineiige Zwillinge zwar bei ihrer Erstgeburt, weitgehend epigenetisch nicht voneinander zu unterscheiden waren, doch wenn sie älter werden, es große Unterschiede in ihren Methylgruppen und Histonen gibt. (2)
Beschädigte oder geschwächte DNA, die repliziert wird, kann unweigerlich alternative epigenetische Expressionszustände erzeugen, die mehrere Generationen betreffen können.
Eine Studie aus dem Jahr 2017 ergab, dass eine beeinträchtigte DNA-Replikation in Regenwürmern die Expression eines nicht exprimierten Transgens – oder natürlichen genetischen Materials, das das Potenzial hat, die physikalischen Eigenschaften eines Organismus zu verändern – erhöht.
Zusätzlich hat eine gestörte DNA-Replikation während der embryonalen oder pränatalen Entwicklung epigenetische Konsequenzen für ein Genom – oder den gesamten DNA-Satz des Organismus. (3)
3 potenzielle Vorteile der Epigenetik
Bisher klingt es so, als wäre die Epigenetik einfach nur beängstigend – die schlimmsten unserer Gewohnheiten oder Lebenssituationen werden nicht nur an unsere Kinder, sondern vielleicht sogar an unsere Enkelkinder weitergegeben. Während die Epigenetik noch in den Kinderschuhen steckt, gibt es vieles zu entdecken.
1. Es könnte die Art und Weise verändern, wie wir Krankheiten behandeln
Da das Epigenom das Verhalten von Genen steuert, kann sich ein fehlerhaftes Epigenom wie eine Genmutation verhalten. Dies kann zu einem erhöhten Risiko für Krankheiten wie Krebs oder Autoimmunerkrankungen führen, auch wenn die Gene unter dem Epigenom völlig normal sind.
Wenn wir lernen, was diese epigenetischen Fehler verursacht, können Wissenschaftler Medikamente entwickeln, die die Methylgruppen oder Histone, die die epigenomischen Fehler verursachen, manipulieren und möglicherweise eine Heilung für die Teilmenge der durch die Epigenetik verursachten Krankheiten finden.
2. Es könnte die Art und Weise ändern, wie wir Sucht behandeln
Wir wissen bereits, dass einige Menschen anfälliger für Süchte sind als andere. Aber es gibt kein “Suchtgen”, denn es ist eine Kombination von Erb- und Umweltfaktoren, die zur Sucht führen.
Forscher haben nun herausgefunden, dass epigenetische Mechanismen im Gehirn eine Rolle spielen, wenn es um Sucht geht, die beeinflussen, wie sich die Gene ausdrücken, um Sucht zu entwickeln und wie die Neigung zur Sucht an zukünftige Generationen weitergegeben wird. (4) (5)
Ein besseres Verständnis, wie das Epigenom die Sucht beeinflusst, könnte bedeuten, die Art und Weise, wie Sucht behandelt wird, zu ändern, um die Nachkommen einer Person vor einem erhöhten Suchtrisiko zu bewahren.
3. Es könnte die Art und Weise ändern, wie wir mit Traumata umgehen
Eine der früheren Theorien zur Epigenetik ist, wie traumatische Ereignisse wie das Überleben des Holocaust das Epigenom einer Person und das ihrer Nachkommen verändern können. Eine kleine Studie deutet darauf hin, dass die Kinder von Holocaust-Überlebenden eine spezifische Reaktion auf Stress geerbt haben. (6)
Eine andere fand heraus, dass Kinder von Frauen, die während der Anschläge vom 11. September schwanger waren, einen niedrigeren Cortisolspiegel hatten, was sie anfälliger für posttraumatische Belastungsstörungen machen könnte. (7)
Diese beiden Studien waren klein und haben ihre Kritiker, aber obwohl diese Studien vielleicht nicht schlüssig sind, ist es nicht schwer zu glauben, dass große traumatische Ereignisse einen Weg finden könnten, das Epigenom von jemandem so zu verändern, dass es an die Nachkommen weitergegeben werden kann.
Vorsichtsmaßnahmen
Die Epigenetik ist noch sehr jung, und viele der Studien rund um das Thema sind recht klein, so dass es schwer zu sagen ist, was schlüssig ist.
Zusätzlich scheint manchmal Epigenetik wie gerade eine weitere Sache, die Frauen, die möglicherweise ein schwanger werden konnten, ungefähr sich sorgen müssen, obwohl Forscher glauben, dass Väter epigenetische Informationen zu der Zeit der Auffassung unten überschreiten konnten, nicht genügend Forschung in den Menschen ist schon erfolgt worden.
Das könnte moralisch trübe werden, wenn es darum geht, wie wir diktieren, was Frauen tun können und was nicht, weil sie eines Tages Kinder gebären könnten.
Niemand ist sich sicher, wie sehr das, was wir tun, das Epigenom beeinflusst. Wenn man alle üblichen Dinge tut, wie eine gesunde Ernährung einhalten, regelmäßig Sport treiben, den Alkoholkonsum einschränken, wird sich das positiv auf die Gesundheit auswirken.
Doch kann man damit auch frühere Schäden am Epigenom rückgängig machen? Beim Menschen ist es immer noch unklar. Die meisten Arbeiten zur Epigenetik wurden bisher an Tieren durchgeführt, und wie sehr sich dies auf den Menschen auswirkt, bleibt abzuwarten.
Es gibt jedoch einen Hoffnungsschimmer in der Tierwelt. Eine Studie an Ratten ergab, dass die Babys von Müttern, die wachsam waren, glücklicher waren als diejenigen mit unaufmerksamen Müttern.
Es gab einen Unterschied in den Methylierungsstufen zwischen den glücklichen und weniger glücklichen Baby-Ratten, was sich auf die Art und Weise auswirkte, wie das Gen, das ihre Stressantwort kontrollierte, exprimiert wurde.
Doch als die weniger glücklichen Babys von den aufmerksamen Rattenmüttern adoptiert wurden, wuchsen sie tatsächlich glücklicher auf – das heißt, die Methylunterschiede waren nicht dauerhaft und konnten verändert werden. (8)
