Eine Publikation der Swissprofessionalmedia AG
Ausgabe 11/2005, 06.12.2005

Man ist, was man isst

Schlechte Ernährung und Umwelteinflüsse hinterlassen ihre Spuren im Erbgut. Jetzt haben Forscher untersucht, welche Notizen unsere Kindheit hinterlassen könnte.

Zum Abendessen Pommes rot-weiss, dazu viel Bier und hinterher einen hochprozentigen Schnaps. Niemand zweifelt zwar, dass eine einseitige Ernährung Folgen für die Gesundheit hat, doch wie das vonstatten gehen soll, ist noch weitgehend offen. «Was Sie essen, hinterlässt einen Stempel in Ihrem Erbgut», davon ist Rudolf Jaenisch vom Bostoner Massachusetts Institute of Technology überzeugt.

Der Molekularbiologe gehört zu den Pionieren eines Forschungsgebiets, das als nächster grosser Trend in der Biologie gilt: die Epigenetik. Es geht um das An- und Ausschalten von Genen durch chemische Veränderungen im Erbgut. Diese epigenetischen Veränderungen sind wie kleine Randnotizen in unserem Erbgut, sie können durch Nahrung oder andere Umwelteinflüsse entstehen. Kanadische Forscher haben jetzt entdeckt, dass auch das Verhalten Spuren im Erbgut hinterlässt. Je nachdem, ob wir als Kinder gut umsorgt oder eher vernachlässigt wurden, kann diese Notiz ganz unterschiedlich aussehen.

Ständig kritzelt die Umwelt an der DNA herum und hinterlässt im Kochrezept für das Leben ihre Randnotizen. Welche Folgen das haben kann, zeigt eine niederländische Studie: Schwangere Frauen in Amsterdam, die im Weltkriegswinter 1944 lange hungern mussten, brachten nicht nur untergewichtige Kinder zur Welt, sondern ihre Kinder erkrankten später auch besonders häufig an Diabetes, Fettsucht, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Krebs. Offenbar wirkte sich der Hunger bis in die Enkelgeneration aus, denn auch dort konnten Epidemiologen die ungewöhnliche Häufung an Erkrankungen feststellen.

Den stärksten Beleg für Jaenischs These liefern bisher Tierversuche von der Duke University in Durham, North Carolina. Dort züchten Forscher Mäuse, deren Fell auf Grund einer Genvariante eigentlich braun-gelb gesprenkelt ist. Je nach Futter jedoch sind die meisten Nachkommen entweder völlig braun oder völlig gelb - obwohl alle das exakt gleiche Gen tragen. Die Lösung dieses Rätsels liegt in unterschiedlichen Mengen Vitamin B12 oder Folsäure im Futter. Diese Stoffe werden für die Markierungen auf den Genen benötigt. Dabei werden so genannte Methylgruppen wie Post-its an bestimmte DNA-Bausteine gehängt: Notizen, damit sich die Zelle merken kann, welche Gene gerade benötigt und eingeschaltet werden müssen und welche nicht.

Diese epigenetischen Markierungen stehen in der Hierarchie über (epí) den Genen und ermöglichen der Zelle, das Basis-Kochrezept den Umweltbedingungen anzupassen. In der Regel bedeuten viele Methylnotizen auf einem Gen, dass es nicht eingeschaltet werden soll. Deshalb ist das Fell jener Tiere braun, deren Mütter viel Folsäure zu fressen bekommen hatten, denn ihr Gen wird mit Methylnotizen voll geschrieben und inaktiviert. Folsäuremangel hingegen reduziert die Methylierung, das Gen wird aktiv und die Tiere gelb - und entwickeln noch dazu häufiger Krebs, Diabetes und Fettsucht. Ein Effekt, der sich übrigens nicht nur auf die direkten Nachkommen beschränkt, sondern wie bei den hungernden Amsterdamer Frauen bis in die Enkelgeneration nachwirkt.

Nicht nur die Ernährung scheint ihre Spuren im Erbgut zu hinterlassen, hat jetzt Moshe Szyf vom Douglas Hospital Research Center der McGill Universität im kanadischen Montreal entdeckt: Ratten, die in jungen Jahren von ihren Müttern vernachlässigt wurden, sind später weniger stressresistent und neigen zu Angstreaktionen. Offenbar macht sich die Natur auch in diesem Fall epigenetische Notizen: im Gen des Glucocorticoid-Rezeptors (GR), das die hormonelle Stressreaktion reguliert, wie Szyf entdeckte. In den Nervenzellen vernachlässigter Ratten war das GR-Gen deutlich weniger methyliert als in den Ratten, die von ihren Müttern umsorgt worden waren.

Seine jüngsten Ergebnisse veröffentlichte Szyf jetzt im «Journal of Neuroscience»: Spritzte er den Ausgangsstoff für die epigenetischen Methyl-Markierungen, das so genannte Methionin, ins Hirn der ängstlichen Ratten, wurden die Tiere wieder normal belastbar und stressresistent.
«Ein erstaunliches Ergebnis», sagt Epigenetik-Experte Jörn Walter von der Universität des Saarlandes in Saarbrücken. Es seien jedoch noch Fragen offen. So beeinflusse das zusätzliche Methionin in den Rattenhirnen nicht nur epigenetische Prozesse, sondern auch andere Stoffwechselwege, in denen Methylgruppen benötigt werden.

Dass ähnliche Prozesse wie bei den Ratten auch beim Menschen ablaufen, daran glaubt Moshe Szyf fest. Immerhin zeigen auch Untersuchungen von Manel Esteller vom Epigenetik-Labor des nationalen spanischen Krebsforschungszentrums in Madrid (CNIO) an Genen von eineiigen Zwillingen, dass unterschiedliche Umwelteinflüsse auch unterschiedliche Methyl-Notizen auf den identischen Genen der Zwillinge hinterlassen.

Die Studie über die Folgen der kriegsbedingten Mangelernährung sei ein wichtiger Hinweis auf die Langzeiteffekte von Umwelteinflüssen, sagt Szyf. Es gebe eine unerschöpfliche Menge epidemiologischer Daten, die den sozioökonomischen Status der Menschen mit ihrer gesundheitlichen Konstitution in Verbindung bringen. «Die einzig rationale Erklärung, die man dafür finden kann, sind epigenetische Effekte.»
(ftd)