Die Alzheimer-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die zu Symptomen von Demenz führt. Lange Zeit konzentrierte sich die Genetik hauptsächlich auf das Genom, die genetische Grundausstattung des Menschen. Doch in den letzten Jahren hat sich ein neues Feld etabliert: die Epigenetik. Sie untersucht, wie Umwelteinflüsse die Aktivität unserer Gene steuern und wie diese Veränderungen sogar an nachfolgende Generationen weitergegeben werden können. Die WDR-Fernsehserie "Quarks & Co." beschäftigte sich mit dem Thema Epigenetik und den DZD-Wissenschaftlern Prof. Johannes Beckers und Prof.
Epigenetik: Mehr als nur die DNA-Sequenz
Die Epigenetik beschreibt Mechanismen, die vererbbare Modifikationen des Chromatins verursachen, ohne die DNA-Sequenz zu verändern. Diese Modifikationen beeinflussen die lokale Aktivität von Chromosomen und basieren auf reversiblen Veränderungen von Histonen. Regulatorische RNA-Moleküle, wie miRNA, siRNA und lncRNA, steuern diese epigenetischen Kontrollmechanismen.
Die Epigenetik untersucht, wie die Umwelt das Genom beeinflusst und die Aktivität der Gene steuert. Kleine chemische Veränderungen an den Genen sorgen dann dafür, dass diese an- oder abgeschaltet werden.
Das Beispiel der Bienen
Besonders eindrucksvoll lässt sich das Phänomen der Epigenetik am Beispiel der Biene zeigen. Das Epigenom der Biene und die Aktivität vieler Gene werden durch das Gelée royale stark beeinflusst. Allein zukünftige Königinnen erhalten während ihres gesamten Lebens (vom Larven- bis zum Adultstadium) das Gelée royale. Larven, die mit Pollen gefüttert werden, entwickeln sich zu Arbeiterinnen.
Umwelteinflüsse und ihre Auswirkungen auf die Genaktivität
Schon während der Schwangerschaft können Faktoren wie Stress, Ernährung und Schadstoffe einen heranwachsenden Organismus in Bezug auf seine späteren Eigenschaften und gesundheitliche Veranlagung stark prägen. Die Ernährung der Mutter hat einen starken Einfluss auf die Genaktivität, vor allem in der Schwangerschaft und in den ersten Lebenswochen.
Lesen Sie auch: Informationen für Alzheimer-Patienten und Angehörige
Vegetative Prägung
Das Konzept der Vegetativen Prägung, das von Andreas Plagemann entwickelt wurde, ist ein Ansatz für die Prävention des Metabolischen Syndroms. Die Frage "Wie wurde ich zu der Person, die ich bin?" enthält Spielraum zu Überlegungen bei der Primärprävention von Erkrankungen.
Hungerwinter und seine Folgen
Der niederländische Hungerwinter aus dem Jahre 1944/1945 ist ein gut dokumentiertes Beispiel für epigenetische Mechanismen und deren physiologische Auswirkungen. Die tägliche Energiezufuhr betrug ca. Das hatte gravierende Folgen für die ausgetragenen Kinder. Sie zeigten aufgrund der Unterversorgung der Mutter ein erhöhtes Risiko für Fettleibigkeit, Herzkreislauferkrankungen und Typ-2-Diabetes.
Forscher haben im Tiermodell nachgewiesen, dass eine Unterversorgung mit Nährstoffen sowie eine fett- und kalorienreiche Diät während der Schwangerschaft zu einem erhöhten Krankheitsrisiko (der Nachkommenschaft) führt. Aber nicht nur die mütterliche Ernährung beeinflusst die Physiologie des heranwachsenden Embryos.
Stress und Traumata: Epigenetische Marker im Erbgut
Stress und traumatische Erlebnisse können das Erbgut der Betroffenen epigenetisch markieren. Einschneidende Erlebnisse wie Traumata verändern das Zusammenspiel der Gene ebenfalls, und diese Veränderung kann sogar auf die folgenden Generationen übertragen werden.
Körperliche Aktivität und Methylierungsveränderungen
Auch weiß man bereits, dass körperliche Aktivität Methylierungsveränderungen an jenen Genen auslöst, die z. B. Die dänische Wissenschaftlerin Malene Lindholm und ihre KollegInnen konnten mit einem einfachen Experiment beweisen, wie Sport die Zellen und damit den Stoffwechsel ihrer Probanden verändert hat. Dass Ausdauersport epigenetische Auswirkungen auf den Organismus hat, ist in Studien deutlich geworden.
Lesen Sie auch: Kinder-Alzheimer: Ein umfassender Überblick
Epigenetik und Krebs
Für die Krebstherapie sind die Fortschritte in der epigenetischen Forschung äußerst wertvoll.
Epigenetik und Alzheimer
Die Alzheimer-Krankheit ist eine neurodegenerative Erkrankung, die zu Symptomen von Demenz führt. Das epigenetische Medikament Vorinostat (Histon-Deacetylase-Inhibitor) ist ein vielversprechendes Mittel zur Behandlung von Alzheimer. Der nächste Schritt wäre eine Untersuchung der Wirkung von Vorinostat bei Alzheimer-Patienten.
Epigenetik und Diabetes
Diabetes mellitus, umgangssprachlich auch Zuckerkrankheit genannt, ist eine chronische Stoffwechselerkrankung, die zu einem erhöhten Blutzuckerspiegel führt. Die beiden wichtigsten Formen sind der Typ-1- und der Typ-2-Diabetes. Eine Vererbung von Fettleibigkeit und Diabetes-Veranlagung, verursacht durch falsche Ernährung, haben DZD-Wissenschaftler um Prof. Martin Hrabé de Angelis und Prof. Johannes Beckers am Helmholtz Zentrum München nachgewiesen.
Ergebnisse verschiedener Bevölkerungsstudien lassen annehmen: Wer viel Kaffee trinkt, hat ein vermindertes Typ-2-Diabetes-Risiko. Dies gilt aber anscheinend nicht für alle Menschen in gleicher Weise.
Typ-1-Diabetes
Bei Diabetes vom Typ-1 bekämpft der Körper die eigenen Insulin produzierenden Zellen. Die Frühstadien des Typ-1-Diabetes lassen sich mittlerweile durch Antikörpertests bei betroffenen Kindern bereits vor dem Auftreten der ersten Krankheitssymptome nachweisen. Virale Atemwegsinfektionen in den ersten sechs Lebensmonaten sind mit einem erhöhten Risiko für Typ-1-Diabetes assoziiert.
Lesen Sie auch: Alzheimer und Demenz im Vergleich
Typ-2-Diabetes
Eine neue Studie im Fachjournal ‚Nature‘ beschreibt in bislang unerreichter Genauigkeit die Genetik des Typ-2-Diabetes. Auch Wissenschaftler des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) waren daran beteiligt. DZD-Wissenschaftler haben eine neue Methode entwickelt, um einen sich anbahnenden Diabetes mellitus Typ-2 vorherzusagen.
Ist der eigene Wohnort durch Luftverschmutzung belastet, steigt auch das Risiko, eine Insulinresistenz als Vorstufe von Typ-2-Diabetes zu entwickeln.
Die Bedeutung der Epigenetik für die Prävention und Therapie von Krankheiten
Die epigenetische Forschung ist eines der zentralen Themen des 21. Jahrhunderts. Sie eröffnet neue Möglichkeiten für die Prävention und Therapie von Krankheiten. Die Erkenntnisse der Epigenetik zeigen, dass wir unserem Schicksal nicht hilflos ausgeliefert sind, sondern dass wir durch unseren Lebensstil und unsere Umwelt aktiv Einfluss auf unsere Gesundheit nehmen können.