Veränderungen in Ihrem Genom haben sich über Generationen angefühlt

Wir alle wissen, dass Informationen durch Gene von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden. Aber was ist mit einer anderen Art von Nicht-Gen-Veränderung in Ihrer DNA, der Epigenetik?

Wörtlich übersetzt bedeutet dies "über den Genen", dass epigenetische Veränderungen chemische Modifikationen Ihrer DNA sind, die als "Ein / Aus" -Schalter für Gene fungieren und die Genexpression ändern, ohne den Code des Gens direkt zu ändern. Ein Gen wird ausgeschaltet, wenn eine Modifikation angehängt wird, und wieder eingeschaltet, wenn die Modifikation entfernt wird. Die am häufigsten diskutierte Modifikation ist die DNA-Methylierung, bei der eine kleine Methylgruppe (CH3) zur DNA hinzugefügt wird.

Epigenetische Veränderungen sind reversibel und können von der Umwelt leicht verändert werden. Die Aufzeichnung epigenetischer Veränderungen in Ihrem gesamten Genom wird als Ihr Epigenom bezeichnet. Wichtig ist, dass das Epigenom über Generationen hinweg weitergegeben werden kann und die Eigenschaften von Kindern beeinflusst, indem die Genexpression geändert wird, ohne den DNA-Code zu ändern.

Obwohl Ihre Gesundheit von den Genen und dem Epigenom abhängt, mit denen Sie geboren wurden, haben Sie dennoch die Kontrolle über die Auswirkungen Ihres Lebensstils. Wie wirken sich Ihre Aktivitäten und Ihr Lebensstil auf Ihr Epigenom aus und wie wirken sich diese Veränderungen auf zukünftige Generationen aus?

Epigenetik und ihr Verhältnis zur Gesundheit

Alles, was Sie tun, wirkt sich auf Ihr Epigenom aus, von Ihrer Umgebung und Ihren Schlafgewohnheiten bis hin zu Ernährung und Bewegung. Die Epigenetik spielt auch eine wichtige Rolle bei Krankheiten, insbesondere bei Krebs. Daher ist es wichtig zu verstehen, wie das Epigenom verändert werden kann.

Viele Aspekte können sich auf epigenetische Modifikationen auswirken, einschließlich solcher, die Sie (grün) und (rot) nicht ändern können. Quelle: Nährstoffe.

Es wird angenommen, dass Verbindungen in bestimmten Lebensmitteln vor Krebs schützen, indem sie epigenetische Veränderungen beeinflussen. Eine erhöhte Methylierung bestimmter DNA-Regionen, die als Genpromotoren bezeichnet werden, schaltet Gene aus.

Die Omega-3-Fettsäuren EPA und DHA (in Fischöl enthalten) sind entzündungshemmend, da sie die Expression eines entzündlichen Enzyms (COX-2) durch Methylierung seines Promotors „ausschalten“. Es ist bekannt, dass Polyphenole (enthalten in grünem Tee, Kaffee, Rotwein, Obst und Gemüse) bestimmte Gene durch direkte Demethylierung oder Hemmung von Methylierungsenzymen "einschalten". Folat (in dunklem Blattgemüse enthalten oder als Ergänzung eingenommen) wird in einen wichtigen Methyldonor umgewandelt, der dann DNA methylieren kann. Die Aufnahme von Folsäure ist mit einer höheren Methylierung eines bestimmten Wachstumsfaktor-Gens (IGF2) verbunden, das den Wachstumsfaktor „ausschaltet“ und dabei helfen kann, Krebs wie Darmkrebs vorzubeugen.

Jedoch verursachen nicht alle Ernährungsgewohnheiten positive epigenetische Wirkungen. Alkoholkonsum wurde mit schädlichen epigenetischen Veränderungen und mehreren Krebsarten in Verbindung gebracht. Verschiedene Gene wurden durch eine erhöhte Promotormethylierung bei Patienten mit Darmkrebs, die stark tranken, gegenüber Patienten, die wenig oder gar keinen Alkohol tranken, „ausgeschaltet“. Gene, die an zwei Regulationswegen (MGMT und WNT) beteiligt waren, wurden durch eine erhöhte Promotormethylierung bei Patienten mit Kopf- und Halskrebs, die im Vergleich zu Nicht-Trinkern tranken, ausgeschaltet.

Während Bewegung für ihre Vielzahl von positiven Auswirkungen auf die Gesundheit bekannt ist, wurde sie auch mit der Veränderung der DNA-Methylierung in Verbindung gebracht.

Sechs Monate Aerobic-Training verursachten Veränderungen der DNA-Methylierung in den Muskeln und im Fettgewebe, die sich direkt auf die Fettbildung und -speicherung auswirkten. Sport bei sitzenden Jugendlichen zeigte eine verringerte Methylierung des Beinmuskels (Vastus lateralis) bei bestimmten Promotoren der am Stoffwechsel beteiligten Gene (PGC-1α, PDK4 und PPAR-δ), was den Stoffwechsel positiv steigerte.

Die epigenetischen Wirkungen des Trainings wurden an 23 gesunden jungen Erwachsenen untersucht. Drei Monate lang übten die Teilnehmer ein Bein mit dem Fahrrad aus, während sie das andere Bein ausruhten, wobei jeder Teilnehmer selbst die Kontrolle übernahm. Sowohl eine erhöhte als auch eine verringerte Methylierung wurde an über 5.000 Stellen im Genom von Beinmuskelzellen bei Belastung beobachtet. Die meisten betroffenen Gene waren an Entzündungen, dem Energiestoffwechsel und der Insulinreaktion beteiligt, wobei die epigenetischen Veränderungen zu gesünderen Muskeln führten.

Eine veränderte DNA-Methylierung tritt häufig bei Krebs auf. Übung wurde vorgeschlagen, um schützende Antikrebseffekte zu erzielen, indem Tumorsuppressorgene durch Verringern der Methylierung "eingeschaltet" werden. Die Komplexität der Messung von selbstberichteten Übungen bei kleinen Personengruppen und die unterschiedlichen Ergebnisse aus verschiedenen Studien lassen jedoch keine fundierteren Schlussfolgerungen zu.

Was Sie für Ihren eigenen Lebensstil wählen, wirkt sich nur teilweise auf Ihr Epigenom aus. Möglicherweise wurden einige Änderungen vorgenommen, bevor Sie geboren wurden.

Epigenetische Vererbung

Ihr Epigenom ist nicht ganz Ihr eigenes - Sie haben einige epigenetische Marker von Ihren Eltern, Großeltern und darüber hinaus geerbt. Dies bedeutet, dass der Lebensstil und die Erfahrungen Ihrer Vorfahren Ihr Epigenom beeinflusst haben und Sie wiederum das Epigenom Ihrer Kinder formen werden.

Epigenetische Veränderungen können erblich sein und über Generationen weitergegeben werden. Wenn eine Frau schwanger ist, sind drei Generationen direkt von ihrem Lebensstil betroffen: 1) sie selbst, 2) ihr Kind und 3) ihre Enkelkinder (über die Eier oder das Sperma ihres Kindes).

Der Lebensstil und die Umwelt einer schwangeren Mutter können drei Generationen gleichzeitig direkt beeinflussen. Quelle: learn.genetics.utah.edu

Epigenetik ist besonders wichtig in zwei Schlüsselperioden: „kritische Fenster“ in der frühen Entwicklung und „Ernährungsumstellungen“ bei Erwachsenen, wie chronisches Überessen, fettreiche Ernährung oder chronische Kalorienreduktion.

Die Ernährung der Mütter wurde mit epigenetischen Veränderungen bei ihren Kindern in Verbindung gebracht. Diät allein wurde verwendet, um das Aussehen, die Langlebigkeit und die Krankheitsanfälligkeit von Mäusen zu beeinflussen. Schwangere Agouti-Mäuse, die für ihr goldenes Fell, ihre Fettleibigkeit und ihre höhere Anfälligkeit für Krebs und Diabetes bekannt sind, erhielten Lebensmittel, die reich an Methylspendern waren, wie Zwiebeln, Knoblauch und Rüben. Obwohl das schädliche Agouti-Gen von der Mutter auf das Baby übertragen wurde, wurde es durch eine erhöhte Methylierung des Gens aus der methylreichen Ernährung „ausgeschaltet“, wodurch braune, schlanke und länger lebende Babys erzeugt wurden, die weniger anfällig für Krebs und Diabetes waren . Die Ergänzung der Ernährung von Müttern mit Methylspendern wie Folsäure, die ursprünglich zur Vorbeugung von Gehirn- und Wirbelsäulendefekten gedacht war, kann auch die epigenetische Genregulation während der Embryoentwicklung verändern.

Eine Diät, die reich an Methylspendern (Folsäure, Cholin und Vitamin B12) ist und während der Schwangerschaft konsumiert wird, hat ein schädliches Gen „ausgeschaltet“, das von der Mutter (gelb, links) an das Baby (braun, rechts) weitergegeben wird. Quelle: discovermagazine.com

Obwohl angenommen wird, dass regelmäßige moderate Bewegung während der Schwangerschaft sowohl für die Mutter als auch für das Kind von Vorteil ist, gibt es wenig Forschung zu den epigenetischen Veränderungen, die durch mütterliche Bewegung hervorgerufen werden. Eine bessere kardiovaskuläre Gesundheit (verringerte fetale Herzfrequenz und erhöhtes Schlagvolumen) wurde bei Säuglingen in der 36. Schwangerschaftswoche bei Schwangeren beobachtet, die regelmäßig Sport treiben. Mäuse von Müttern, die freiwillig auf einem Rad liefen, hatten eine erhöhte Neuronenbildung in einem bestimmten Teil des Gehirns (dem Hippocampus). Eine verbesserte Zuckerregulation und Insulinsensitivität wurde bei Baby-Ratten beobachtet, deren Mütter vor der Empfängnis und während der Paarungszeit freiwillig auf einem Rad liefen. Mütterliche Bewegung kann auch das Risiko für Krankheiten wie Diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei ihren Kindern als Erwachsene senken.

Können Sie durch DNA-Tests mehr über Ihr Epigenom erfahren?

Gentests können Aufschluss darüber geben, welche Gene Sie tragen und wie sie sich auf Ihre Gesundheit und Ihre Merkmale auswirken. Sie geben jedoch keine Auskunft über Ihr Epigenom. Da die Methylierung reversibel ist, ist es schwierig, die DNA-Methylierung zu untersuchen. Obwohl es im Labor Möglichkeiten zum Nachweis der DNA-Methylierung gibt, wurde diese Wissenschaft noch nicht umfassend auf Patienten übertragen.

Es gibt einige klinische Tests zur Erkennung von Krebs durch Identifizierung der einzigartigen epigenetischen Marker der Krebszelle. Das Unternehmen Epigenomics bietet „minimal-invasive blutbasierte Tests“ an, mit denen entweder Darm- oder Lungenkrebs im Blut nachgewiesen werden kann. Ein weiterer epigenetischer Test namens EPICUP kann die Art des Primärtumors bestimmen, der bei einem Krebspatienten eine Metastasierung verursacht.

Ein anderes Unternehmen, Episona, verfügt über den einzigen verfügbaren epigenetischen Fruchtbarkeitstest für Spermien.

Angesichts der zunehmenden Beliebtheit von Gentests, insbesondere von Direkt-zu-Verbraucher-Kits, ist es nur eine Frage der Zeit, bis Direkt-zu-Verbraucher-Kits für epigenetische Tests verfügbar sind.

Ursprünglich veröffentlicht auf www.geneticsdigest.com am 15. Dezember 2018.