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#Neues aus der Industrie
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Natur vs. Pflege: Was fördert Fettleibigkeit, Diabetes?
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Unsere Umwelt und unser Lebensstil können die Funktion unserer Gene beeinflussen, ohne den genetischen Code zu verändern. Ein Übersichtsartikel fasst die Forschung der letzten zehn Jahre zusammen und zeigt, wie dies zu Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes beiträgt.
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Natur versus Pflege ist ein Satz, den viele von uns kennen. Unsere Gene sind für viele unserer Eigenschaften verantwortlich, aber Nähr- oder Umwelteinflüsse spielen sicherlich eine Rolle.
Wenn es um Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes geht, ist es einfach, einem geradlinigen Gedankengang zu folgen.
Wenn wir konsequent mehr Kalorien zu uns nehmen, als wir jeden Tag verbrennen, nehmen wir zu, was uns dazu veranlasst, Typ-2-Diabetes zu entwickeln.
Unsere Fettzellen und die Bauchspeicheldrüse erholen sich, wenn wir unseren Lebensstil ändern und Gewicht verlieren. Diese einfache Gleichung lässt uns jedoch mit vielen unbeantworteten Fragen zurück.
Warum verlieren einige Menschen schneller an Gewicht als andere, auch wenn sie die gleiche Diät oder Trainingsform einhalten? Warum entwickeln einige Menschen Typ-2-Diabetes, andere nicht, auch wenn ihr genetisches Risiko ähnlich ist?
Die Epigenetik kann die Antworten auf einige dieser Fragen enthalten. Ein relativ junger Zweig der Genetik, die Epigenetik, ist die Untersuchung von Veränderungen in der Genfunktion ohne Veränderung des genetischen Codes oder des Genoms selbst.
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, die Methylgruppen genannt werden, an Cytosinbasen im DNA-Code binden. 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 und gestalten jeden von uns mit einem einzigartigen Epigenom.
In einem Artikel in der Zeitschrift Cell Metabolism haben Forscher der Universität Lund in Schweden kürzlich Studien mit menschlichen Teilnehmern überprüft, die untersuchten, 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 junges Forschungsfeld ist, aber wir wissen heute, dass epigenetische Mechanismen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Krankheiten spielen"
In dem Papier erklärt Ling, dass Forscher eine Reihe von epigenetischen Modifikationen 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 Erkrankung identifizierte eine Studie fast 26.000 Regionen, die zwischen den beiden Gruppen unterschiedlich waren.
Lind rät jedoch zur Vorsicht, da an dieser Stelle unklar ist, ob diese Veränderungen die Ursache oder Wirkung von Typ-2-Diabetes sind.
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Diät, Bewegung und Alterung
Es gibt viele Hinweise darauf, dass Fettleibigkeit und Diabetes mit westlichen Diäten mit hohem Fett- und Zuckergehalt in Verbindung gebracht werden.
Epigenetische Studien können uns sagen, warum.
"Eine 5-tägige fettreiche Überernährung, die die Ernährung vieler fettleibiger Menschen 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 wirkt sich auch auf das Epigenom aus. Sowohl einzelne Sitzungen als auch langfristige Bewegung 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 Postdoc-Forscherin 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, aber wie oder warum dies geschieht, ist im Moment unklar.
Was passiert mit der nächsten Generation?
Studien an Nagetieren zeigen, dass eine Generation einige epigenetische Marker, die mit Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes verbunden sind, an die nächste Generation weitergeben kann. Beim Menschen steckt diese Art der Forschung noch in den Kinderschuhen, aber es entstehen einige interessante Ergebnisse.
In einer Studie hatten Kinder von Müttern, die während der Schwangerschaft an Typ-2-Diabetes litten, ein höheres Risiko, an Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes im späteren Leben zu erkranken als Kinder von Müttern ohne Diabetes.
Mehrere Studien zeigen, dass, wenn Mütter während der Schwangerschaft eine Hungersnot erleiden, ihre Kinder einem erhöhten Risiko für Fettleibigkeit und Glukoseintoleranz ausgesetzt sind, möglicherweise aufgrund von Veränderungen in der Methylierung des Leptin-Gens.
Doch nicht nur Mütter hinterlassen ihre Spuren im Epigenom der nächsten Generation. Sperma von fettleibigen Männern hat einzigartige DNA-Methylierungsmuster, die sich nach einer bariatrischen Operation ändern.
Was bedeutet das für unsere Gesundheit?
Ling und Rönn schlagen vor, die DNA-Methylierung an bekannten Risikositzen im Genom als Biomarker zu verwenden, um diejenigen Individuen zu identifizieren, die ein höheres Risiko für Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes haben.
Mit Hilfe besserer Biomarker kann es möglich sein, DNA-Methylierungsstellen, die signifikante Risikofaktoren sind, aufzuzeigen und dann mit pharmakologischen Mitteln das Methylierungsmuster zu verändern.
Solche epigenetischen Medikamente gibt es in der Tat bereits, und Wissenschaftler haben sie unter anderen Bedingungen getestet, wie 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 transiente und reversible Natur epigenetischer Modifikationen bietet ein offenes Feld für die Entdeckung von Zielen für zukünftige Prognosen und Therapiekonzepte bei Adipositas und[Typ-2-Diabetes]."
Charlotte Ling und Tina Rönn
Es ist wichtig, sich daran zu erinnern, dass die DNA-Methylierung nur eine Art der epigenetischen Modifikation ist. Da sich das Forschungsfeld langsam aus den Anfängen heraus entwickelt, stehen sicherlich einige interessante Entdeckungen am Horizont an.
Es bleibt abzuwarten, ob sie die Debatte über die Natur versus die Ernährung bei Adipositas und Typ-2-Diabetes ein für alle Mal beenden werden.