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29. März 2017 20:16 Uhr

BZ-Serie "gut und gesund Essen" (11)

Essen nach Genen : Wie das Erbgut unser Gewicht steuert

Warum bleibt der eine schlank, während ein anderer an allen Diäten scheitert? Die Antwort auf diese Frage könnte in unseren Genen liegen. Die Hintergründe geben den Forschern Rätsel auf.

  1. Das selbe Stück Torte geht bei den einen auf die Hüfte, bei den anderen nicht. Foto: Illustration: Rita Reiser

Es gibt Zeitgenossen, die können schlemmen, ohne dass ein Speckröllchen in Sicht ist. Bei anderen reicht es schon, wenn sie den Kühlschrank nur öffnen – schon haben sie einige Gramm mehr auf den Rippen. Warum bleibt der eine mühelos schlank, während ein anderer an allen Diäten scheitert?

Die Antwort auf diese Frage könnte in unseren Genen liegen. Das Erbgut ist mit dafür verantwortlich, ob wir die Kalorien effizient verbrennen oder ob sie unsere Fettzellen wachsen lassen. Wie dies genau geschieht, ist aber immer noch ein Rätsel.

Dass das Erbgut die Neigung zu Rettungsringen beeinflusst, vermuteten die Forscher bereits in den 70er- und 80er-Jahren. Bei einer Untersuchung von 540 Erwachsenen, die adoptiert worden waren, verglichen sie die Figur der Versuchsteilnehmer mit den Adoptiveltern und leiblichen Eltern. Ergebnis: Die leiblichen Eltern waren häufig sehr ähnlich gebaut.

Es gibt aber nicht das Dickmach-Gen. An die 100 Stellen im Erbgut hängen mit dem Body-Mass-Index des Menschen zusammen. Zu diesem Ergebnis kam die bislang größte internationale Genomstudie mit mehr als 339 000 menschlichen Proben. Ein prominenter Vertreter ist das mit den Buchstaben FTO abgekürzte Gen, das eine wichtige Rolle bei der Regulierung des Appetit- und Sättigungsgefühls spielt. Die Betroffenen müssen mehr essen als andere, damit sie sich satt fühlen. Zudem gibt es Hinweise, dass sie mehr Lust auf Fettiges und Süßes verspüren.

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Bekannt ist auch, dass Amerikaner mit indianischen Vorfahren ein sehr hohes Risiko haben, an Diabetes und Übergewicht zu erkranken. Sie sind es gewohnt, das Körpergewicht mit einer sehr knappen Energiezufuhr aufrechtzuerhalten. Und das passt nicht in eine moderne Überflussgesellschaft.

Ein Schalter knipst das Übergewicht an

Eine neue Studie von Freiburger Forschern des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie und Epigenetik zeigt, dass es auch entscheidend ist, wie die Gene reguliert werden. Epigenetik gilt als das Bindeglied zwischen Umwelteinflüssen und Genen: Sie bestimmt mit, unter welchen Umständen ein Gen angeschaltet wird und wann es wieder verstummt.

Epigenetiker vergleichen ihr Metier gern mit einem Musikstück: Der genetische Bauplan bleibe so wie eine komplexe Partitur ohne Leben, wenn sich nicht ein Orchester mit Spielern, den Zellen, und Instrumenten, den Epigenotypen findet, die ihm Ausdruck verleihen.

Die Wissenschaftler um Andrew Pospisilik entdeckten einen epigenetischen Schalter, der bei Menschen mit identischem Erbgut wie eineiigen Zwillingen zu Normal- oder Übergewicht führt. Das Besondere dabei: Der Schalter funktioniert wie ein klassischer Lichtschalter und nicht wie ein stufenloser Dimmer.

Ausgangspunkt der Entdeckung waren Mäuse, die nur eine Kopie des Gens Trim 28 besitzen. Obwohl die Tiere genetisch identisch waren, unter denselben Bedingungen lebten und mit den exakt denselben Kalorienmengen gefüttert wurden, wurden manche dick, andere bleiben dünn. Zwischenstufen gab es kaum, schreiben die Forscher im Journal Cell.

Die Wissenschaftler fanden heraus, dass bestimmte Gene wie ein Schalter wirken. "Ist der Schalter erst einmal betätigt, so ist das Körpergewicht lebenslang vorgegeben", so Andrew Pospisilik.

"Von dem epigenetischen Schalter wissen wir nun, dass er anders funktioniert als erwartet: entweder an oder aus, normal oder übergewichtig."

Um herauszufinden, ob ein vergleichbarer Schalter beim Menschen auch existiert, wurden Fettgewebeproben von normal- und übergewichtigen Kindern untersucht und Zwillingsstudien ausgewertet. Die Ergebnisse lassen darauf schließen, dass der bei Mäusen gefundene Schalter auch bei Menschen vorhanden ist.

Die Ergebnisse der Freiburger Studie eröffnen nicht nur ein Feld neuer evolutionstheoretischer Überlegungen. Sie bieten, so das Max-Planck-Institut, auch neue Einsichten für epigenetische Therapien bei diversen Erkrankungen. "Als Nächstes wollen wir herausfinden, ob wir diesen Schalter entweder durch Ernährungsveränderung, Stressminimierung oder auch Medikamente beeinflussen können. Wir hoffen, dass wir so das System dauerhaft von über- auf normalgewichtig umstellen können", wird Pospisilik in einer Mitteilung des Max-Planck-Instituts zitiert.

Zu viele Kalorien, zu viel Energie, zu viele Pfunde – Übergewicht schlägt sich nicht nur an den Hüften nieder, sondern führt zu epigenetischen Veränderungen an fast 200 Stellen des Erbguts. Das zeigt eine internationale Studie unter der Leitung des Helmholtz Zentrums München und des Imperial College London, bei der mehr als 10 000 Blutproben von Männern und Frauen untersucht wurden.

"Die rund 25 000 Gene des Menschen verändern sich im Laufe des Lebens kaum. Ihre Umgebung hingegen schon. Das sogenannte Epigenom, also alles, was auf und rund um die Gene geschieht, kann durch unseren Lebensstil beeinflusst werden. Es wird also nicht die DNA verändert, sondern ihre Wirkweise", wird Christian Gieger zitiert, der gemeinsam mit Harald Grallert aus der Abteilung Molekulare Epidemiologie die Studie leitete, die im Dezember in Nature veröffentlicht wurde. Weitere Auswertungen und Langzeitbeobachtungen wiesen klar darauf hin, dass ein Großteil dieser Veränderungen eine Folge des Übergewichts war und nicht dessen Ursache.

Zu viele Kalorien führen zu epigenetischen Veränderungen

Charakteristische Veränderungen fanden vor allem an Genen statt, die für den Fettstoffwechsel sowie für den Stofftransport zuständig sind. Aber auch Gene, die für Entzündungen zuständig sind, waren betroffen. Zudem konnte das Team epigenetische Marker zur Einschätzung des Typ-2-Diabetes-Risikos identifizieren.

Die epigenetischen Veränderungen könnten sich auf folgende Generationen auswirken. In Zusammenarbeit mit der Technischen Universität München und dem Deutschen Zentrum für Diabetesforschung hat ein Team des Helmholtz Instituts eine Studie in Nature Genetics veröffentlicht, nach der Mäuse ihre durch Ernährung verursachte Fettleibigkeit und Diabetes epigenetisch an Nachkommen vererbt haben. Die Wissenschaftler fütterten die Tiere sechs Wochen lang mit einer kalorienreichen Kost. Als Folge der falschen Ernährung wurden die Tiere fett und entwickelten eine Typ-2-Diabetes.

Die Forschungsgruppe konnte zeigen, dass die fettreiche Ernährung die Genaktivität der Mäuse beeinflusst. Sie zeugten die nächste Generation per künstlicher Befruchtung und ließen den Mäusenachwuchs von gesunden Leihmüttern austragen, damit die Verhaltensweise und Einflüsse während der Schwangerschaft und des Säugens ausgeschlossen werden konnten. "Es zeigte sich, dass sowohl Eizellen als auch Spermien epigenetische Informationen weitergeben, die insbesondere bei weiblichen Nachkommen zur starken Fettleibigkeit führten", berichtet Johannes Beckers, Leiter der Studie.

Hat es die Enkelin an den Genen, weil die Großmutter zu viel aß? Nein! Erstens: Ob dies auf den Menschen zutrifft, muss erst noch untersucht werden. Zweitens: Die epigenetische Vererbung ist im Gegensatz zur genetischen Vererbung reversibel. Das betonen alle Forscher.

"Natürlich spielen Gene für die Ernährung eine wichtige Rolle", sagte Hannelore Daniel, Direktorin des Zentralinstitutes für Ernährungsforschung an der TU München, in einem Interview mit der Dr. Rainer Wild-Stiftung für gesunde Ernährung. "Das Problem ist: Wir wissen oft nicht, welche." Auch wenn die komplette Bestimmung eines menschlichen Genoms mittlerweile für relativ wenig Geld zu erhalten sei, könne man mit dem größten Teil der Informationen nichts anfangen.

Was bringt die DNA-Diät?

Heißt die Zukunftsdevise: Verrate mir dein Genprofil, und ich sage dir, was du essen sollst? Sollen wir künftig essen, was dem Erbgut schmeckt? Die zum Genprofil maßgeschneiderte DNA-Ernährung ist der jüngste Trend im Geschäft mit der Gesundheit. Einige Kliniken und Firmen verdienen mit solchen Angeboten bereits Geld. Sie bieten an, Blutproben und Abstriche aus der Mundschleimhaut zu analysieren und daraus individuelle Empfehlungen für ein langes, gesundes Leben abzuleiten.

"Es gibt keinen wissenschaftlichen Beleg dafür, dass eine Diät, die an das genetisch vorgegebene Stoffwechselprofil angepasst ist, besser ist als eine ganz normale Diät – zumal die Auswertung auf einige wenige Gene beschränkt ist", urteilt die Stiftung Warentest. "Gentests ohne persönliche, fachlich fundierte oder ärztlich begleitete Beratung sind unserer Meinung nach fahrlässig." Die Deutsche Gesellschaft für Humangenetik schätzt gar "die potenziellen Gefahren einer Fehl- oder Überinterpretation für die Kunden wesentlich höher ein als den beworbenen Nutzen".

So sehen es auch die Epigenetiker selbst. "Bis wir mehr von den Verbindungen zwischen Ernährung und Epigenetik verstehen, scheint man am besten damit beraten zu sein, viel grünes Gemüse zu sich zu nehmen, den Alkoholkonsum einzuschränken und Leber zu essen!", lautet der Ratschlag auf der Internetseite des europäischen Epigenom-Netzwerkes.
Was ist Epigenetik?

Gene steuern nicht nur, sie werden auch gesteuert. Epigenetik heißt das Forschungsgebiet der Biologie, das untersucht, wie dies funktioniert und welche Auswirkungen es hat. Die Epigenetik beschäftigt sich mit der Vererbung von erworbenen Fähigkeiten, die nicht in der primären Sequenz der DNA, den Genen, fixiert sind. Die DNA als Träger der Erbinformation liefert mit den rund 25 000 Genen den Bauplan für alle Zellen des Körpers.

Da die gewundene Helix der DNA mit ihren zwei Metern viel zu lang wäre, um in den winzigen Zellkern zu passen, ist sie wie ein Faden auf eine Spule gewickelt und über Proteinkugeln verpackt. Ob und wie die Gene arbeiten, hängt auch davon ab, ob sie dünn oder dicht verpackt sind. Diese Verpackung, das Chromatin, vererbt sich bei der Zellteilung von einer Zellgeneration an die nächste. Es ist sehr dynamisch und kann sich über das Andocken von chemischen Anhängseln wie Methyl- oder Acetylgruppen öffnen oder schließen. Die Folgen von Ernährung, Stress und anderen Umweltfaktoren können so offenbar an die nächsten Generationen weitergegeben werden.

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Autor: Petra Kistler