Epigenetik: Gewichtsklasse auf Knopfdruck

3. Februar 2016
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Eine Ursache für Übergewicht liegt in den Genen. Entscheidend ist, welche der vorliegenden Gene aktiv sind. Ein epigenetischer Schalter führt bei Mäusen mit gleicher DNA zu unterschiedlichen Phänotypen: Normal- oder Übergewicht. Der Schalter liegt offenbar auch beim Menschen vor.

Übergewicht und Fettleibigkeit stellen ein bedeutsames Gesundheitsproblem dar, sind sie doch oftmals Ausgangspunkt für Folgeerkrankungen des Herzkreislauf-Systems, Krebs oder Diabetes. Für unser Gewicht ist maßgeblich die DNA verantwortlich, aber nicht nur. Auch Umweltfaktoren haben einen signifikanten Einfluss auf unser Gewicht.

Die Forschungsgruppe von Andrew Pospisilik am Max-Planck-Institut für Immunbiologie und Epigenetik in Freiburg ist daran interessiert, wie epigenetische Effekte unsere Anfälligkeit für Krankheiten und deren Entwicklung beeinflussen können. Den Ausgangspunkt der Entdeckung bildeten Mäuse, bei denen nur eine Kopie des Gens Trim28 im Genom vorliegt. Die Mäuse zeigten in früheren Studien von Emma Whitelaw aus Brisbane selbst unter streng kontrollierten identischen Umweltbedingungen große Gewichtsschwankungen. Und das obwohl die Tiere genetisch identisch waren, d.h. sie exakt die gleiche DNA besaßen. „Wir waren fasziniert von den Daten, ließen sie doch auf ein epigenetisches Phänomen schließen“, so Andrew Pospisilik.

Gleicher Genotyp, unterschiedliche Ausprägungen

Als die Max-Planck-Forscher die Gewichtsverteilung einer großen Anzahl dieser genetisch identischen Tiere genauer betrachteten, wurde deutlich, dass sich die Gewichte mehrheitlich in zwei Gruppen einteilen ließen. Die untersuchten Mäuse waren entweder normalgewichtig oder litten an Übergewicht. Es gab jedoch kaum Zwischenstufen. „Wir waren überrascht, dass bei gleichem Genotyp zwei sehr verschiedene aber recht stabile Ausprägungen zum Vorschein kamen“, sagt Kevin Dalgaard, Erstautor der Studie.

Beim Vergleich der gesamten Genexpression dieser beiden Gewichtsgruppen stießen die Forscher auf ein Netzwerk sogenannter „imprinted genes“, die in den übergewichtigen Mäusen weniger aktiv waren. „Imprinted genes“ sind Gene, bei denen entweder nur die von der Mutter stammende oder die vom Vater stammende Version aktiv ist. Als die Forscher eine der zwei Kopien der „Imprinted genes“ abschalteten und so die Aktivität der Gene des Netzwerks reduzierten, entstanden erneut entweder normal- oder übergewichtige Tiere. Diese Daten, die zusammen mit Teams aus Cambridge unter der Führung von Anne Fergusson-Smith, Steve O’Rahilly, Giles Yeo und Anthony Coll erhoben wurden, legen nahe, dass dieses Netzwerk als eine Art Schalter fungiert, der mit der Ausprägung eines entweder normal- oder übergewichtigen Phänotyps reagiert.

Entweder dick oder dünn

„Ist der Schalter erst einmal betätigt, so ist das Körpergewicht lebenslang vorgegeben“, so Andrew Pospisilik. Die Ausprägung des Übergewichts folgt nicht den Mendelschen Gesetzen der Genetik. „Von dem epigenetischen Schalter wissen wir nun, dass er anders funktioniert als erwartet: nicht wie ein Dimmer, sondern wie ein typischer Lichtschalter ­– entweder an oder aus, normal oder übergewichtig.“

Die Forscher wollten nun auch wissen, ob ein vergleichbarer Schalter beim Menschen existiert. Zusammen mit Antje Koerner und Kathrin Landgraf, Spezialistinnen für Übergewicht im Kindesalter an der Uniklinik Leipzig, untersuchten sie Fettgewebeproben von normal- und übergewichtigen Kindern. Die Resultate zeigen, dass etwa die Hälfte der übergewichtigen Kinder veränderte Expressionswerte von Trim28 und dem „imprinted gene“-Netzwerk zeigten. Als die Wissenschaftler auch öffentlich zugängliche Daten von Zwillingsstudien untersuchten fanden sie dort einen ähnlichen Trend. Diese Ergebnisse lassen darauf schließen, dass der bei Mäusen gefundene Schalter auch in Menschen existiert.

Polyphänismus bei Säugetieren erstmals nachgewiesen

„Der von uns beschriebene Schalter kann nicht nur beim Verständnis des Zusammenspiels von genetischen und epigenetischen Faktoren bei Erkrankungen weiterhelfen. Er könnte auch den Blick auf die Evolution verändern“, sagt Andrew Pospisilik. Das Phänomen, dass bei identischem Genotyp deutlich abgrenzbare phänotypische Ausprägungen eines Organismus auftreten können, ist im Pflanzen- und Tierreich unter dem Begriff Polyphänismus bekannt. Ein typisches Beispiel sind etwa Honigbienen, bei denen ausgehend von der gleichen DNA entweder eine Königin oder Arbeitsbienen entstehen können.

Die Studie der Freiburger Forscher legt nun nahe, dass sich Polyphänismus auch bei Säugetieren und beim Menschen findet. Ein solcher epigenetischer Schalter, der bei gleicher DNA deutlich unterschiedliche Ausprägungen hervorbringt, könnte einen Selektionsvorteil in der Evolution bedeuten. „Möglicherweise stellt der Polyphänismus einen Puffer dar. Wenn etwa die eine Ausprägung auf schlechte Lebensbedingungen keine Antwort mehr bietet, ermöglicht der Polyphänismus vielleicht einen Plan B, der zum Überleben der Spezies beiträgt“, so Pospisilik.

Epigenetische Therapien gegen Übergewicht und andere Krankheiten denkbar

Die Ergebnisse der Studie eröffnen nicht nur ein Feld neuer evolutionstheoretischer Überlegungen. Gleichsam bieten sie auch neue Einsichten für epigenetische Therapien bei verschiedenen Erkrankungen. Für zukünftige Therapien ist es eine zentrale Erkenntnis, dass dieser epigenetische Schalter nicht wie ein Dimmer funktioniert, sondern sehr stabil zwei unterschiedliche Ausprägungen des Organismus hervorbringt. „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“, sagt Pospisilik.

Originalpublikation:

Trim28 Haploinsufficiency Triggers Bi-stable Epigenetic Obesity
Kevin Dalgaard et al.; Cell, doi: 10.1016/j.cell.2015.12.025; 2016

30 Wertungen (4.87 ø)

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18 Kommentare:

Ernährungsberater
Ernährungsberater

lieber @Dr. rer.nat. Stefan Graf, ich denke eher #14 hat recht,
der Grundumsatz schwankt keineswegs so stark, abgesehen von dem bekannten Unterschied Mann/Frau.
Vielleicht haben Sie mal was von der Formel von Harris-Benedict (1918!!!) gehört,
da gibt es tatsächlich nur Größe, Gewicht, Geschlecht und Alter, mehrfach kontrolliert durch reale Messung, auch in der Neuzeit mit der Problematik der zunehmenden krankhaften Adipositas, z.B. aus Bern 2001,
Muller B, Merk S, Burgi U, Diem P., Schweiz Rundsch Med Prix 2001, Nov 8;90(45):1955-63,
mit dem Ergebnis:
“Harris-Benedict equation had sufficient precision also in extreme obese subjects with a body weight > or = 120 kg, so there is no need for adaptation.”

Nehmen wir nach dieser Formel einen 30-jährigen Mann mit 165cm und 60kg Körpergewicht (1511 kcal/24h), so ist sein Grundumsatz bei dem doppelten Gewicht von 120kg, also extrem viel Fett immerhin um 822 kca. höher (2333 kcal/24h), eine Diät, die diese Kaloriengrenze Grenze einhält, wird also zwangsläufig zur Gewichtsabnahme führen.
Bei einer Frau mit gleichen Maßen sind es bei 60 kg 117,55 kcal weniger,
das ist noch nicht einmal 1/2 Butterstulle.
bei 120 kg 365,95 kcal weniger
gerade eine Butterstulle.

Ich schreibe das so ausführlich, damit man nicht aus den Augen verliert, dass ohne weniger essen gar nichts geht. Der “genetische Schalter” kann also nur funktionieren, wenn er den Appetit bremst.
#1 hat recht!

#18 |
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#16: Wenn Sie zwei Menschen mit gleichem BMI haben – der eine mit 45% Muskelmasse und 15% Fettanteil, der andere mit 25% Muskelmasse und 30% Fett, wird ersterer einen deutlich höheren GU aufweisen, da Muskulatur auch in Ruhe (u.a. aufgrund des Tonus) einen deutlich höheren Energieumsatz als Fett hat. Wenn ersterer außerdem einem körperlich anspruchsvollen Beruf nachgeht und/oder Sportler ist, der zweite dagegen “Couchpotatoe”, wird auch der Leistungsumsatz des ersteren deutlich höher liegen. Auch das Alter (anaboler Stoffwechsel) spielt eine wichtige Rolle. Der BMI allein sagt also über der realen Energiebedarf herzlich wenig aus.

#17 |
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Gast
Gast

#15 Biologe können Sie völlig unterschiedliche Grund- und Leistungsumsätze bei gleichem BMI erläutern?
Ist das der doppelte, dreifache, oder 6-fache Grundumsatz?
(“eine halbe Stulle zuviel, für den anderen sind drei Zuwenig!”)

#16 |
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@#14: können Sie etwas näher erläutern, was Sie damit meinen, “beide hätten den gleichen BMI”? Zwei Menschen mit identischem BMI können doch völlig unterschiedliche Grund- und Leistungsumsätze und v. a. eine gänzlich anderen Körperzusammensetzung (Muskel-Fett-Verteilung) haben. Eben aus diesen Gründen ist der BMI eine ziemlich ungeeignete Kenngröße. “Tofis” (thin outside – fat inside) haben massig Viszeralfett, sind aber äußerlich (oft mit Ideal-BMI) schlank.

#15 |
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Gast
Gast

@Dr. rer.nat. Stefan Graf, Ihr “Für den einen ist eine halbe Stulle zuviel, für den anderen sind drei Zuwenig!”
… ist schlicht falsch, wenn Sie davon ausgehen, beide hätten den gleichen BMI

#14 |
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Peter Spork
Peter Spork

Spannende neue Studie. Für den Hintergrund empfehle ich die Texte unter dem Schlagwort “Übergewicht” auf http://www.newsletter-epigenetik.de und http://www.newsletter-epigenetik.de/tag/uebergewicht/
Beste Grüße,
Peter Spork, Biologe und Wissenschaftsautor

#13 |
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Wir müssen uns von der (Wunsch)Vorstellung verabschieden, dass es eine “one fits all”-Ernährungsweise gibt, die alle schlank und gesund macht. Ernährung ist eine weit individuellere Angelegenheit, als viele wahrhaben mögen, weil hier neben der genetischen Disposition sehr viele individuelle Faktoren (Bekömmlichkeit, Verträglichkeit, GESCHMACK, und besonders der übrigen Lebensstil mit Bewegung Tabak/Alkohol) eine Rolle spielen. Insofern ist keine der Mode-Ernährungen – ob low cab (auch Ballaststoffe sind Kohlenhydrate) low fat, low irgendwas , glutenfrei, laktosefrei usw. als allgemeine Ernährunsgempfehlungen völlig ungeeignet. Man muss es jedem zumuten, sich von der Kosumhaltung (sag mir, was ich essen soll) zu verabschieden und selbst herauszufinden, was ihm gut tut und wieviel er bei seinem Lebensstil wovon benötigt. Eine glutenfreie (in Deutschland ca 0,2% Zölliakie-Patienten) und laktosefreie (ca. 15% Laktoseintolerante in D) Ernährungsweise zum allgemeinen Paradigma zu erheben, macht soviel Sinn wie unbgebrochene Beine einzugipsen. Harte körpeliche Arbeit ist ohne ausreichend schnell rekrutierbare KH-Energie kaum möglich. Vor diesem Hintergrund dürften auch die individuellen Epigenome sehr unterschiedlich auf die gleiche Ernährungsweise reagieren, da die Anforderungen von Herrn Müller und Frau Meier eben ganz unterschiedliche sind. Den berühmten Herrn Mustermann gibt es in Sachen Ernährung nicht – oder wie mein alter Physiologieprofessor dozierte: “Für den einen ist eine halbe Stulle zuviel, für den anderen sind drei zuwenig!”

#12 |
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Dr Lena Numenthal
Dr Lena Numenthal

Der einzig spannende Satz in dem Artikel war “Als die Forscher eine der zwei Kopien der „Imprinted genes“ abschalteten …”
Ja bitte, wie haben sie das denn gemacht. Hier wird es doch erst interessant, alles andere lässt sich in jeder Familie beobachten. Doch darüber verliert der Autor kein Wort! Wider ein Artikel für die Halde.

#11 |
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Dipl.-Heilpäd. ellen messerschmidt
Dipl.-Heilpäd. ellen messerschmidt

Die Diskussion zeigt,wie emotionsgeladen die Gewichtsfrage ist. Der Übergewichtige ist ein gieriger und bewegungsfauler Fresssack,der Normalgewichtige hat sein Leben im Griff,ist rational und nicht (Fress-)triebgesteuert. Oft halten wir Zustände für das Ergebnis unserer Eigenleistung, da wir nicht ertragen könnten,sie unserer Kontrolle entzogen zu sehen. Das bestimmt dann unsere Gefühle gegenüber denen die sich ausserhalb der “Normzone“ bewegen.Der Dicke, der Arbeitslose etc. muss durch Fehlernährung bzw Fehlverhalten letztlich selbst an seinem Schicksal schuld sein, damit ich mich emotional in Sicherheit wiegen kann.

#10 |
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Gast
Gast

Weniger essen! – das wäre ja schön wenn es einfach so ginge oder noch besser: wenn es funktionieren würde! Ich selber habe beobachtet, dass mein Hunger/Satt/Darm-gefühl von der Ernährung selber abhängt. Ich vertrage kein Gluten und keine Milchprodukte. Selbst meine Muskeln sind wie gelähmt und Sporttreiben einfach nicht möglich ist. Das schlimme ist, das es sich erst nach Wochen Verzicht ändert und dann ist auch abnehmen möglich. Ich glaube, dass wir uns viel zu wenig mit der Ernährung befassen und einfach nicht wissen was uns gut tut und uns fit macht und was uns schadet… schon mal von den ganzen Giften abgesehen.

#9 |
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Wäre doch interessant, ein paar der adipösen Kinder jetzt beim Abnehmen zu begleiten und zu sehen, ob sich das Epigenom verändert, also der Schalter umgelegt wird. Mich irritiert etwas die Aussage: „Ist der Schalter erst einmal betätigt, so ist das Körpergewicht lebenslang vorgegeben“ – widerspricht eigentlich den bislang gültigen Erkenntnissen, dass das Epigenom im Gegensatz zum Genom lebenslang über den Lebensstil beeinflussbar ist.

#8 |
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Frau Petra Ackermann
Frau Petra Ackermann

[Kommentar wurde wegen werblichen Inhalts gelöscht.]

#7 |
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Dipl.-Biol. Jens Höllein
Dipl.-Biol. Jens Höllein

Von Gast zu Gast, es ist doch immer wieder schön wie einfach und eindimensional unsere Welt ist, gell?

#6 |
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Gast
Gast

der Gedanke kommt dem “Normalgewichtigen”schnell….aber so einfach ist es eben nicht; das Thema Übergewichtigkeit hat mittlerweile sehr viele beteiligten “Ursachen”, zB auch das sog. Mikrobiom (=Bakterienausstattung des Darmes), Einflußfaktoren des “Belohnungszentrums”(zB Kombination Zucker : Fettverhältniss in Lebensmitteln ); wir sollten die Übergewichtigen( BMI größer 40 ) ernst nehmen- ich kenne keinen, der hierüber glücklich ist!

#5 |
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meinen Schalter würde ich gern auch drücken können! 10 kg habe ich zuviel – und die wollen einfach bleiben!

#4 |
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Arthur van Dorp
Arthur van Dorp

Ach, #0 stellt sich sicher zur Verfügung, den eigenen epigenetischen Schalter mal umzuschalten. Danach einfach weniger essen…

#3 |
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Dr. med. Heidi Lüdi
Dr. med. Heidi Lüdi

das heisst wohl, dass der “Gast” normalgewichtig ist!
Uebrigens hilft “richtig” essen auch, low-carbo, high protein.
Dr.med. Heidi Lüdi

#2 |
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Gast
Gast

ich würde es eher mit weniger essen versuchen

#1 |
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