Vor gut 200 Jahren galt es noch als gut möglich, vor 50 Jahren längst als lachhaft: Die Umwelt verändert, was wir unseren Kindern vererben. Beeinflussen traumatische Erlebnisse wie Kriege wirklich unsere Gene? Die Vorstellung einer festgeschrieben, unveränderlichen DNA ist lange überholt.
20 000 Gene hat eine menschliche Zelle zur Verfügung – doch den Großteil schaltet sie dauerhaft ab. Wie funktioniert das, und welche Konsequenzen hat das An- und Abschalten der Gene? Die Antworten darauf liefert die Epigenetik. Epigenetik (von griechisch „epi“ für „darüber“) meint eine dem eigentlichen Genom übergeordnete Verwaltungsebene.
Im DNA-Code unseres Körpers steckt der Bauplan für das Leben. Doch damit dieser überhaupt einen Sinn ergibt, regulieren übergeordnete (epigenetische) Mechanismen, welche Bereiche aktiv sind und abgelesen werden, damit neue Proteine entstehen, und welche stillgelegt werden, weil ihre Information in der jeweiligen Zelle oder unter den aktuellen Bedingungen nicht benötigt werden. So entscheidet letztlich die Epigenetik über die Funktion von Zellen und Organen, aber auch darüber, ob ein Mensch eher dick oder dünn ist, ob er zu Krankheiten neigt oder ob seine Psyche stabil ist.
Beeinflussen traumatische Erlebnisse unsere Gene?
Mangelernährung führt zu Veränderungen im Erbgut.
Die ersten Hinweise darauf, dass Kriegserfahrungen „vererbbar“ sind, stammten aus den Niederlanden. Im letzten Winter des Zweiten Weltkriegs 1944/45 herrschte Hunger im Nachbarland. Die Kriegsjahre hatten das Land ausgezehrt, ein harter Winter und ein Lebensmittelembargo taten ihr Ãœbriges. Zeitweise betrugen die Tagesrationen gerade mal 400 Kalorien, Zuckerrüben und Tulpenzwiebeln wurden zur Nahrung. Weit über 20 000 Menschen verhungerten in dieser Zeit.
Babys, die während des Hungerwinters geboren wurden, waren oft außerordentlich klein, und kaum eines von ihnen brachte mehr als zweieinhalb Kilogramm auf die Waage. Erstaunlicherweise brachten aber auch Frauen, die unter diesen Bedingungen geboren wurden, später selbst oft auffallend kleine Kinder zur Welt – obwohl längst kein Mangel mehr herrschte.
Im Rahmen der Hungerstudie untersuchten Wissenschaftler der Universitätsklinik Amsterdam über viele Jahre die Nachkommen der hungernden Schwangeren. Dabei fiel eine anfällige Konstitution ins Auge: So trugen die Kinder später im Leben ein hohes Risiko für Übergewicht, Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen; zudem erkrankten sie überdurchschnittlich oft an Schizophrenie.
Heute geht man davon aus, dass die Mangelernährung während des Embargos zu Veränderungen im Methylierungsmuster geführt hat. Dabei handelt es sich um den bislang bekanntesten epigenetischen Mechanismus zur Genregulation: kleine chemische Anhängsel an der DNA, so genannte Methylgruppen, entscheiden darüber, ob ein Gen abgelesen oder abgeschaltet wird. Die Faustregel lautet: Wenn mehr Methylgruppen an einem DNA-Abschnitt hängen, wird er dichter verpackt und kann nicht abgelesen werden. Denkbar wäre, dass Methylgruppen durch das Defizit an essenziellen Nährstoffen verloren gegangen sind. Eine andere Erklärung lautet, dass der Hunger epigenetische Schalter umgelegt und den Stoffwechsel auf Notfall geschaltet hat.
Verursachen epigenetische Veränderungen Tumore?
Die Epigenetik rührt an die Grundfragen der Biologie: Wie entwickeln sich Lebewesen? Wie arbeiten Zellen in einem komplexen Organismus zusammen? In beiden Fällen reicht es nicht, den grundlegenden Bauplan – das Genom – blind umzusetzen. Erforderlich ist stattdessen ein ständiges Wechselspiel von Genom und Umwelt. So wie sich die Körperzelle in ihr Gewebe eingliedert, muss sich auch der Organismus auf seinen Lebensraum einstellen.
Das Epigenom kann jedoch auch die Entstehung von KrankÂheiten steuern. Und so hofft die Medizin, von den ErkenntÂnissen der Epigenetik zu profitieren. Viele Krankheiten – vermutÂlich sogar die meisten – entwickeln sich in einem WechselÂspiel von Genom und Umwelt.
Epigenetische Veränderungen finden sich auch in fast allen Tumoren, und erste Studien deuten an, dass sie sogar an deren Entstehung beteiligt sind. Erste Medikamente, die am Epigenom der Krebszellen angreifen, werden seit einigen Jahren bei manchen Blutkrebs-Arten eingesetzt.
Das Genom codiert alle Möglichkeiten, die einer Zelle offen stehen. Doch die Analyse der DNA-Sequenz allein kann nicht alle Fragen beantworten – das Verständnis der Epigenetik wird entscheidend sein. Denn es ist das Epigenom, welche die Möglichkeiten zur Wirklichkeit werden lässt.
Wirkung bereits im Mutterleib
Studien deuten darauf hin, dass der Lebenswandel eines Menschen einen erheblichen Einfluss hat.
Eineiige Zwillinge sind sich als Kinder sehr viel ähnlicher als im Alter. Einer der Gründe dafür sind auch epigenetische Veränderungen. Umwelteinflüsse können diese Markierungen im Laufe des Lebens verändern. Dazu zählen beispielsweise die Ernährung, Populationsdichte und Stress.
Zahlreiche Studien deuten darauf hin, dass der Lebenswandel eines Menschen (z. B. über Essen, Trinken oder Kontakt zu Umweltgiften) einen erheblichen Einfluss auf die Methylierung der DNA hat. So verändern sich die Erbanlagen im Laufe des Lebens, wobei bislang jedoch unklar blieb, ob der Effekt möglicherweise schon bereits im Mutterleib einsetzt. Dieser Frage sind australischen Forscher nun auf den Grund gegangen, mit erstaunlich eindeutigem Ergebnis.
Auf epigenetischer Ebene waren in den entnommen Proben der Plazenta, der Nabelschnur und des Nabelschnurblutes auch bei eineiigen Zwillingen eindeutige Unterschiede festzustellen. Diese sind auf Ereignisse zurückzuführen, die einem Zwilling im Mutterleib widerfahren sind und dem anderen nicht. Die Studie zeigt, dass die einzigartige Umgebung in der Gebärmutter eine entscheidende Rolle beim Aufbau des epigenetischen Profils spielt.
Tatsächlich sind die Umwelteinflüsse auf die Zwillinge im Mutterleib keineswegs identisch, denn die Embryos haben oft eine eigene Nabelschnur und in mehr als 95 Prozent der Fälle auch eine eigene Fruchtblase. Die Umweltbedingungen seien demnach durchaus individuell unterschiedlich. Die variablen Umwelteinflüsse bewirken, dass sich das epigenetische Profil der eineiigen Zwillinge bereits im Mutterleib äußerst unterschiedlich entwickeln kann.
Von Menschen und Mäusen
Die Spuren einer Traumatisierung sind nicht unwiderruflich ins Erbgut eingebrannt.
Trennt man neugeborene Mäuse für mehrere Stunden am Tag von ihren Müttern, ist das ein traumatisches Ereignis für die Mäusebabys. Als Folge entwickeln sie depressionsähnliche Symptome und legen zudem ein untypisches, risikoreiches Verhalten an den Tag. So verlieren die Mäuse ihre Scheu vor offenen Räumen und hellem Licht.
Die Störung vererbt sich auf die Nachkommen. Paart man Männchen aus traumatisierten Würfen mit Weibchen, die niemals frühkindlichem Stress ausgesetzt wurden, zeigt auch die nächste Generation das ungewöhnliche Gebaren. Da Mäuseväter nicht an der Aufzucht beteiligt sind, kann es sich jedoch nicht über soziale Interaktion auf die Jungen übertragen haben. Die Verhaltensauffälligkeit muss auf anderem Weg weitergegeben worden sein.
Doch es gibt auch positive Nachrichten. Die Spuren der Traumatisierung sind nicht unwiderruflich ins Erbgut eingebrannt. Denn auch positive Umwelteinflüsse wirken sich auf die Epigenetik aus. Man untersucht derzeit, ob sich die gestressten Mäuse und ihre Nachfahren in einer besonders angenehmen Umgebung erholen können. Sie setzt dazu die Tiere für mehrere Wochen in große Käfige, in denen sie in sozialen Gruppen leben und abwechslungsreiche Spiel- und Bewegungsmöglichkeiten finden. Die Daten dazu sind noch nicht veröffentlicht, aber es sieht so, als ob sich das Verhalten der Tiere normalisiert.
Einige Forscher hoffen sogar, dass man den epigenetischen Spuren der Traumatisierung vorbeugen kann, etwa durch rechtzeitige Gabe von Antidepressiva nach einem belastenden Ereignis. Bestimmte Antidepressiva hemmen in Rattenzellen ein Enzym, das neue Methylgruppen ans Genom hängt. Sie verhindern so möglicherweise eine Veränderung des Epigenoms.
Beeinflusst unsere Lebensführung unsere 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.
Quellen: wissensschau.de, spektrum.de, evolbio.mpg.de, heilpraxisnet.de, http://kopfueber-ins-leben.de
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