Epigenetik: Wirkt die Umwelt auf unsere Gene?

tigger11th at FreeDigitalPhotos.netEpigenetik, ein neuer vielversprechender Zweig der Wissenschaft, erforscht, welches Gen unter welchen Umwelteinflüssen und Ernährung aktiviert wird oder nicht. So erklärt sich, warum manche Menschen die ein Krebs-Gen in sich tragen auch daran erkranken, und bei anderen die Krankheit nicht ausbricht. Ein überaus wichtiges Thema, das momentan von sich reden macht, lesen Sie hier warum das so ist.

Der Schalter für die Gen-Aktivität

Obwohl die Genforschung schon lang den Kinderschuhen entwachsen ist, können Wissenschaftler noch immer nicht erklären, warum zwei Menschen das gleiche Krebs-Gen haben, aber warum nur bei einem von beiden die Erkrankung ausbricht. Diese Fragen soll jetzt die Epigenetik klären, ein neuer Forschungszweig der Biologie. Epigenetisch nennt man Abläufe, die nicht die eigentliche Erbinformation verändern, sondern diese nur besser oder schlechter zugänglich machen.

Dass gewisse Krankheiten durch Gene vererbt werden, ist hinlänglich bewiesen. Warum aber nur manche Menschen erkrankten, veranlasste die Wissenschaftler, den Einfluss der Umwelt auf das Ausbrechen vererbter Krankheiten zu untersuchen. Dabei fanden sie einen sogenannten On-Off-Schalter, der scheinbar das entsprechende Gen aktiviert oder ausschaltet.

Bisher dachte man, Gene seien unveränderbar. Das sehen Wissenschaftler heute andern. Sie konnten nachweisen, dass Gene selbst auch Umwelteinflüssen unterliegen und dass Genome wandelbar sind. Sie glauben, dass diese epigenetischen Informationen an nachfolgende Generationen weitergegeben werden. Die Umwelt verändert also, was wir unseren Kindern vererben.

Die Macht der Gene

Traumatische Erfahrungen noch vor der Schwangerschaft führen zu epigenetischen Veränderungen bei den betroffenen Eltern und deren Kindern. Aktuelle Forschungsergebnisse geben Hinweise darauf, dass die gesammelten Erfahrungen während des Lebens der Eltern einen Einfluss auf die Gene der Nachkommen haben. Die Umwelt der Eltern und der Großeltern beeinflusst also die Gesundheit der Kinder und Enkel. Selbst bei den Enkeln kann diese Information noch in der Erbsubstanz enthalten sein. Auch menschliche Beziehungen haben scheinbar einen nachhaltigen Einfluss auf die Gene. Wenn der Nachwuchs zu wenig Liebe erhält, können biologisch nachweisbare Störungen im Stresshormon-Haushalt auftauchen. Misshandlungen in der Kindheit haben neben den seelischen oder körperlichen Narben, auch großen Einfluss auf die Gene. In einer Untersuchung wurden unterschiedliche epigenetische Profile in den Zellen des Immunsystems gefunden, je nachdem, ob die Kinder Opfer von Misshandlungen waren oder nicht.

Ob ein Gen aktiv ist oder inaktiv bleibt, wird durch äußere Einflüsse ausgelöst und durch chemische Veränderungen gesteuert. Umwelteinflüsse verändern nicht direkt die DNA-Sequenz, sondern deren Kontrollmechanismen, das heißt, sie blockieren die Aktivität des Erbguts. Verantwortlich dafür sind Methylgruppen, die verhindern, dass manche Gene zum Einsatz kommen. Das heißt, die Methylierung kann die Wirkung eines Gens ändern, ohne dessen Inhalt zu verändern.

Japanische Forscher untersuchten eineiige Zwillinge und fanden bei den jüngeren Zwillingspaaren kaum Unterschiede im epigenetischen Code. Bei den älteren Zwillingen hingegen zeigten sich auffällige Differenzen. Diese Erkenntnisse liefern nun endlich die Erklärung, warum vererbte Krankheiten nicht bei jedem aktiv werden und weshalb genetisch identische Zwillinge nicht zwangsläufig an denselben Krankheiten erkranken müssen. Zwar weisen Zwillinge identische Gene auf, doch im Laufe des Lebens unterliegen sie natürlich unterschiedlichen Umwelteinflüssen. So wie sie ganz eigene Lebensumstände, Gewohnheiten und Essverhalten entwickelten, so veränderten sich auch ihre epigenetischen Codes im Laufe ihres Lebens. Und dieses unterschiedliche Erleben schaltet bei einem Zwilling vielleicht ein Gen ein und bei dem anderen Zwilling kommt es zu einer ganz anderen Wirkung auf das Gen.

Eine Studie an 40 Augenzeugen der Anschläge auf das World Trade Center im November 2001 in New York untersuchte, wie sich der Schock auf die epigenetischen Markierungen auswirkt. Nach fünf Jahren litten noch 20 Probanden an einer posttraumatischen Belastungsstörung und wiesen bis zu 25 veränderte Gene auf. Darunter befand sich ein Gen namens FKPB5. Ist es inaktiv geschaltet, versagt die Steuerung des Stresshormons Cortisol. Die Betroffenen können nicht mehr angemessen auf Stress reagieren und entwickeln deshalb eine Belastungsstörung. Noch sind aber längst nicht alle epigenetischen Prozesse bekannt, die die Aktivität von Genen steuern. Für das epigenetische Programm sind nach heutigem Wissen drei biochemische Schalterstrukturen besonders wichtig:

Die DNA-Methylierung

DNA-Methylierungen sorgen bei der Teilung eines DNA-Strangs für eine Unterdrückung der Genaktivität. Dabei docken winzige Moleküle (sog. Methylgruppen) an den Strang an, wodurch das Gen ausgeschaltet wird. Die Prägung hält nur eine Generation und wird bei der Bildung neuer Keimzellen gelöscht, also nicht auf die Nachkommen vererbt.

Diese epigenetische Prägung beeinflusst Wachstum, Entwicklung und Verhalten eines Lebewesens. Treten in der Prägung Fehler auf, können sie zu einem vollständigen Funktionsverlust geprägter Gene und dadurch zu charakteristischen Krankheiten führen. Diese epigenetischen Veränderungen steuern zum Beispiel die Krebsentstehung.

Der Histoncode

Der Histoncode beeinflusst die Packungsdichte der DNA und diese die Ablesbarkeit des genetischen Codes. Um also ein Gen zu aktivieren, muss das Erbgut erst entpackt werden damit es wieder lesbar ist.

Die nichtcodierende RNA

Während die Funktion für einige nichtcodierende RNAs schon bekannt ist – sie regulieren gezielt die genetische Information verschiedener Gene, also aktivieren oder schalten sie aus – werden andere gerade erst entdeckt und ihre Bedeutung liegt daher noch im Dunkeln. Bekannt ist aber jetzt schon, dass eine Fehlregulation vieler ncRNAs zu schweren Erkrankungen wie z.B. Krebs führt.

Sind Gene also nicht länger unser Schicksal?

Die Erforschung dieser drei bekannten Faktoren bildet eine wichtige Grundlage für das Verständnis individueller genetischer Regulationsmechanismen und ist deshalb ein wichtiger Bestandteil der aktuellen Forschung. Einige Wissenschaftler glauben bewiesen zu haben, dass Umwelteinflüsse die Genetik und somit die Eigenschaften eines Individuums verändern und an die nächste Generation weitergeben. Das heißt, Zellen reagieren auf ihre Umwelt, indem sie Modifikationen an ihrem Erbgut vornehmen und sich dadurch verändern. Sie verändern aber nicht direkt die DNA-Sequenz, sondern blockieren deren Kontrollmechanismen. Mit anderen Worten, das Erbgut wird nicht verändert, sondern das unveränderte Gen wird einfach abgeschaltet.

Die Umwelt verändert die Geninformation beim Menschen aber wohl nur für die nächsten Generationen, dann kehrt sich diese Veränderung wieder um. Wir haben es hier also mit einer epigenetischen Anpassung oder Prägung zu tun, deren Information an die direkt nachfolgenden Generationen weitergegeben wird und nicht mit einer epigenetischen Weiterentwicklung.

Was beeinflusst uns mehr, die eigene Lebensführung oder unserer Gene?

Die Spuren einer Traumatisierung sind also nicht unwiderruflich im Erbgut verankert. Epigenetische Veränderungen sind umkehrbar. Wir können negative Prägungen positiv verändern und positive Umwelteinflüsse wirken sich auch positiv auf die Gene aus. Mit den entsprechenden Umweltreizen können die Schalter bewusst ein- oder ausgeschaltet werden. Dank der Epigenetik wissen wir heute auch, dass unser Verhalten und unsere Ernährung die Gesundheit beeinflussen. Grüner Tee aktiviert beispielsweise ein Gen, das Krebs bekämpft, Entspannung aktiviert ein Gen, das für die Stressregulation zuständig ist und Bewegung schaltet ein Gen des Energiestoffwechsels an.

Ob ein Baby liebevoll gestreichelt wird, wir regelmäßig entspannen oder meditieren, uns körperlich bewegen und uns gesund ernähren, viel saubere Luft atmen, all das hinterlässt positive Spuren an unseren Genen. Durch unseren Lebensstil können wir also Gene an- und ausschalten, und zwar erstaunlich schnell. Durch einen gesunden Lebensstil und positive Erfahrungen können wir also das Beste aus unserem Erbgut machen. Die Epigenetik steht zwar noch am Anfang, doch schon jetzt hat sie bewiesen, dass unser Schicksal nicht festgeschrieben in unseren Genen liegt, sondern, dass wir einiges dafür tun können.

Bildnachweis: tigger11th at FreeDigitalPhotos.net

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