Natur vs. Ernährung: Was treibt Fettleibigkeit und Diabetes an?
Unsere Umwelt und unser Lebensstil können die Funktion unserer Gene beeinflussen, ohne den genetischen Code zu verändern. Ein Übersichtsartikel fasst die Forschungsergebnisse des letzten Jahrzehnts zusammen und zeigt, wie dies zu Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes beiträgt.
Natur versus Pflege ist ein Satz, mit dem viele von uns vertraut sind. Unsere Gene sind für viele unserer Eigenschaften verantwortlich, aber Pflege- oder Umwelteinflüsse spielen sicherlich eine Rolle.
Wenn es um Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes geht, ist es einfach, einem einfachen Gedankengang zu folgen.
Wenn wir konstant mehr Kalorien verbrauchen, als wir jeden Tag verbrennen, nehmen wir zu, was uns dazu veranlasst, Typ-2-Diabetes zu entwickeln.
Unsere Fettzellen und die Bauchspeicheldrüse erholen sich, sobald wir unseren Lebensstil ändern und Gewicht verlieren. Diese einfache Gleichung lässt uns jedoch viele unbeantwortete Fragen offen.
Warum verlieren manche Menschen schneller Gewicht als andere, selbst wenn sie die gleiche Diät oder das gleiche Trainingsprogramm befolgen? Warum entwickeln manche Menschen Typ-2-Diabetes, andere nicht, auch wenn ihr genetisches Risiko ähnlich ist?
Die Epigenetik kann die Antworten auf einige dieser Fragen enthalten. Als relativ junger Zweig der Genetik ist die Epigenetik die Untersuchung von Veränderungen der Genfunktion ohne Veränderung des genetischen Codes oder des Genoms.
Kann die Epigenetik die steigenden Raten von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes erklären?
Epigenome sind individuell und dynamisch
Epigenetische Modifikationen sind eine Möglichkeit, die Funktionsweise eines Gens zu beeinflussen.
Die DNA-Methylierung ist eine Art der epigenetischen Modifikation. Es tritt auf, wenn kleine chemische Markierungen, sogenannte Methylgruppen, an Cytosinbasen im DNA-Code anhaften. Diese Methylierung schaltet ein Gen aus.
Wir erben einige epigenetische Marker von unseren Eltern, aber viele treten spontan auf und verändern sich im Laufe unseres Lebens, wodurch jeder von uns ein einzigartiges Epigenom erhält.
In einem Artikel in der Zeitschrift ZellstoffwechselForscher der Universität Lund in Schweden haben kürzlich Studien mit menschlichen Teilnehmern überprüft, in denen untersucht wurde, wie die DNA-Methylierung zu Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes beiträgt.
Charlotte Ling, Professorin am Diabeteszentrum der Universität Lund, erklärt in einer Pressemitteilung, dass „die Epigenetik noch ein relativ neues Forschungsfeld ist; Wir wissen jedoch jetzt, dass epigenetische Mechanismen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Krankheiten spielen. “
In der Arbeit erklärt Ling, dass Forscher eine Reihe von epigenetischen Veränderungen im gesamten Genom gefunden haben, die den Body-Mass-Index einer Person bis zu einem gewissen Grad vorhersagen könnten.
Beim Vergleich der DNA-Methylierungsstellen in Pankreasinseln - den Strukturen, die Insulin produzieren - von Menschen mit Typ-2-Diabetes und solchen ohne diese Erkrankung wurden in einer Studie fast 26.000 Regionen identifiziert, die sich zwischen den beiden Gruppen unterschieden.
Lind rät jedoch zur Vorsicht, da derzeit unklar ist, ob diese Veränderungen die Ursache oder die Wirkung von Typ-2-Diabetes sind.
Diät, Bewegung und Altern
Es gibt viele Hinweise, die Fettleibigkeit und Diabetes mit westlichen Diäten in Verbindung bringen, die viel Fett und Zucker enthalten.
Epigenetische Studien können uns sagen, warum.
"Eine 5-tägige Überfütterung mit fettreicher Ernährung, die die bei vielen übergewichtigen Menschen beobachtete Ernährung nachahmt, veränderte sowohl die Genexpression als auch die Methylierungsmuster im menschlichen Skelettmuskel und Fettgewebe", erklärt Ling.
"Wichtig ist, dass es einfacher schien, Methylierungsänderungen durch Überfütterung zu induzieren, als sie durch eine Kontrolldiät umzukehren", fährt sie fort.
Übung beeinflusst auch das Epigenom. Sowohl Einzelsitzungen als auch Langzeitübungen veränderten die DNA-Methylierung in Skelettmuskel und Fett, aber die Genziele waren unterschiedlich.
„Die Epigenetik kann erklären, warum verschiedene Menschen unterschiedlich auf Bewegung reagieren“, kommentiert Tina Rönn, Studienautorin und Postdoktorandin bei Ling.
Mit zunehmendem Alter verändert sich unser Epigenom weiter und zeigt mit dem Finger auf das Altern als treibenden Faktor für epigenetische Veränderungen. Die Forschung verbindet Fettleibigkeit mit epigenetischer Drift im Alter einer Person, aber wie oder warum dies geschieht, ist derzeit unklar.
Was passiert mit der nächsten Generation?
Studien an Nagetieren zeigen, dass eine Generation einige epigenetische Marker, die mit Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes assoziiert sind, an die nächste Generation weitergeben kann. Beim Menschen steckt diese Art der Forschung noch in den Kinderschuhen, aber es gibt einige interessante Ergebnisse.
In einer Studie hatten Kinder von Müttern, die während der Schwangerschaft Typ-2-Diabetes hatten, ein höheres Risiko, im späteren Leben an Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes zu erkranken als Kinder von Müttern ohne Diabetes.
Mehrere Studien zeigen, dass bei Müttern, die während der Schwangerschaft eine Hungersnot haben, bei ihren Kindern ein erhöhtes Risiko für Fettleibigkeit und Glukoseintoleranz besteht, möglicherweise aufgrund von Änderungen der Methylierung des Leptin-Gens.
Es sind jedoch nicht nur Mütter, die ihre Spuren im Epigenom der nächsten Generation hinterlassen. Sperma von adipösen Männern weist einzigartige DNA-Methylierungsmuster auf, die sich nach einer bariatrischen Operation ändern.
Was bedeutet das für unsere Gesundheit?
Ling und Rönn schlagen vor, die DNA-Methylierung an bekannten Risikostellen im Genom als Biomarker zu verwenden, um diejenigen Personen zu identifizieren, bei denen ein höheres Risiko für die Entwicklung von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes besteht.
Mit Hilfe besserer Biomarker kann es möglich sein, DNA-Methylierungsstellen aufzuzeigen, die signifikante Risikofaktoren darstellen, und dann pharmakologische Mittel zu verwenden, um das Methylierungsmuster zu ändern.
Solche epigenetischen Medikamente gibt es tatsächlich bereits, und Wissenschaftler haben sie unter anderen Bedingungen getestet, beispielsweise bei bestimmten Arten von Leukämie.
Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte, dass die Behandlung mit einer Art epigenetischem Medikament, einem Histon-Deacetylase-Inhibitor namens MC1568, die Insulinsekretion in Pankreasinseln verbesserte, die Menschen mit Typ-2-Diabetes spendeten.
"Die vorübergehende und reversible Natur epigenetischer Modifikationen bietet ein offenes Feld für die Entdeckung von Zielen für zukünftige Vorhersagen und therapeutische Konzepte bei Fettleibigkeit und [Typ-2-Diabetes]."
Charlotte Ling und Tina Rönn
Es ist wichtig zu bedenken, dass die DNA-Methylierung nur eine Art der epigenetischen Modifikation ist. Da das Forschungsfeld langsam aus den Kinderschuhen hervorgeht, stehen am Horizont einige interessante Entdeckungen an.
Es bleibt abzuwarten, ob sie die Debatte über Natur und Ernährung bei Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes ein für alle Mal regeln werden.
