Epigenetik

Medizinische Expertise: Dr. med. Nonnenmacher
Qualitätssicherung: Dipl.-Biol. Elke Löbel, Dr. rer nat. Frank Meyer

Letzte Aktualisierung am: 20. März 2024

Dieser Artikel wurde unter Maßgabe medizinischer Fachliteratur und wissenschaftlicher Quellen geprüft.

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Die Epigenetik beschäftigt sich mit der Änderung der Genaktivität, ohne dass sich die DNA-Sequenz des Gens ändert. Viele Prozesse im Körper basieren auf den Vorgängen der Epigenetik. Neuere Forschungsergebnisse belegen ihre Bedeutung für die Modifikationsfähigkeit des Organismus im Rahmen von Umwelteinflüssen.

Was ist die Epigenetik?

Der Begriff der Epigenetik bezeichnet Aktivitätsänderungen von Genen zusätzlich zur Vererbung (Genetik).

Der Begriff der Epigenetik bezeichnet Aktivitätsänderungen von Genen zusätzlich zur Vererbung (Genetik). Das bedeutet also, dass der genetische Code eines Gens festgelegt ist, aber nicht immer zum Tragen kommt. Dabei beschäftigt sich die Epigenetik mit den Veränderungen in der Genomfunktion der DNA, die nicht durch eine Änderung der DNA-Sequenz zustande kommen.

So enthält jede Zelle eines Lebewesens das gleiche genetische Programm. Allerdings kommt es im Laufe seiner Entwicklung zur Ausdifferenzierung von Organen und verschiedenen Geweben. Beispielsweise besitzen Blutzellen die gleichen erblichen Informationen wie die Zellen der Nieren. Nur sind in beiden Zellarten unterschiedliche Gene aktiv. Die Ausdifferenzierung der Zellen kann mit epigenetischen Vorgängen erklärt werden, die sich durch Aktivierung oder Inaktivierung von Genen äußern.

Undifferenzierte Zellen sind sogenannte Stammzellen, die sich über das Klonen zu einem neuen genetisch identischen Organismus entwickeln können. Ausdifferenzierte Zellen können jedoch durch Rückgängigmachung der epigenetischen Veränderung auch wieder in Stammzellen verwandelt werden.

Funktion & Aufgabe

Eine weitere Möglichkeit besteht in der Markierung der DNA durch die sogenannte Histon-Acetylierung. Dabei wird der zwei Meter lange DNA-Strang im winzigen Zellkern entpackt und an bestimmten Stellen markiert. Das garantiert, dass nur die für den entsprechenden Zelltyp relevanten Informationen abgelesen werden. Sowohl die Methylierung als auch die Histon-Acetylierung werden durch biochemische Wirkstoffe gesteuert.

Jeder Organismus, einschließlich des Menschen, besitzt viele sogenannte Epigramme. Als Epigramme gelten zusätzliche genetische Codes, welche die Modifikation des Organismus bestimmen. Im Laufe des Lebens verändert sich der Organismus unter dem Einfluss der Umwelt immer mehr. Der genetische Code bleibt zwar erhalten, aber die äußeren Einflüsse gewinnen eine immer größere Bedeutung.

Zu den Umwelteinflüssen zählen Ernährung, Stressfaktoren, soziale Kontakte, Umweltgifte oder auch gemachte Erfahrungen, die sich in der Psyche des menschen verankern. Es ist bekannt, dass der Körper auf diese Faktoren reagiert und Erfahrungen speichert, um im Bedarfsfall darauf reagieren zu können.

Nach neueren Erkenntnissen werden alle Interaktionen zwischen Organismus und Umwelt epigenetisch gesteuert. In der Konsequenz werden das äußere Erscheinungsbild (der Phänotyp), der Charakter und das Verhalten maßgeblich durch epigenetische Prozesse geprägt.

Die unterschiedliche Entwicklung von eineiigen Zwillingen unter verschiedenen äußeren Einflüssen zeigt, wie stark die Prägung sein kann. Ein weiteres Beispiel können körperliche Veränderungen durch den Wechsel des ausgelebten Geschlechts sein, die ohne Zuführung von Medikamenten eintreten. Die albanischen Burrneshas (Frauen, die das Leben eines Mannes leben) sind u.a. Zeugnis davon.

Einige Untersuchungen beweisen, dass erworbene Eigenschaften weiter vererbt werden können. Dabei wird zwar der grundlegende genetische Code weitergegeben, aber auch zusätzliche genetische Veränderungen (epigenetische Veränderungen) werden teilweise an die Nachkommen, unter Beibehaltung der vorgegebenen DNA-Sequenz der Gene, vererbt.

Krankheiten & Beschwerden

Viele Erkrankungen besitzen beispielsweise eine genetische Präposition. Sie treten familiär gehäuft auf. Beispiele dafür sind Diabetes mellitus, Herz-Kreislauf-Erkrankungen, rheumatische Erkrankungen oder Demenz. Hier spielt die Lebensweise eine große Rolle dabei, ob die entsprechende Krankheit überhaupt ausbricht. So wurde bei eineiigen Zwillingen etwa festgestellt, dass Morbus Alzheimer trotz genetischer Präposition sehr stark umweltabhängig ist.

Mit der Epigenetik konnte auch geklärt werden, warum beispielsweise grüner Tee so gesund ist. Der Wirkstoff Epigallocatechin-3-Gallat (EGCG) im Tee aktiviert ein Gen, welches ein krebsverhinderndes Enzym codiert. Bei älteren Menschen ist dieses Gen oft methyliert und daher inaktiv. Dadurch wächst die Wahrscheinlichkeit im Alter an Krebs zu erkranken. Durch den Genuss des grünen Tees sinkt die Wahrscheinlichkeit für Krebs jedoch wieder.

Im Reich der Bienen wiederum unterscheidet sich die Königin genetisch beispielsweise nicht von den Arbeiterinnen. Da Sie aber als einziges Tier mit Gelee royal gefüttert wird, entwickelt sie sich zur Bienenkönigin. Bei ihr werden aufgrund eines bestimmten biologischen Wirkstoffs viele stumme Gene wieder reaktiviert.

Beim Menschen führen unter anderem ungünstige soziale Verhältnisse später oft zu Persönlichkeitsstörungen. Heute muss davon ausgegangen werden, dass viele psychische und psychologische Erkrankungen durch epigenetische Prozesse ausgelöst werden. Im Epigenom des Menschen werden also auch Traumata gespeichert, die später Einfluss auf die Persönlichkeitsstruktur haben.

So haben neue wissenschaftliche Untersuchungen ergeben, dass im Erbgut traumatisierter Menschen viele Fehler entstehen. Nach einer erfolgreichen Therapie verschwanden diese Fehler jedoch wieder.

Es gibt auch epigenetische Veränderungen, die auf die Nachkommen vererbt werden und bei ihnen für eine genetische Prädisposition für bestimmte Erkrankungen sorgen. In einer schwedischen Humanstudie wurde etwa der Zusammenhang von Nahrungsmittelverfügbarkeit und Prädispositionen für Erkrankungen in den nachfolgenden Generationen untersucht.

Dabei stellten die Genetiker Marcus Pembrey und Lars Olov Bygren fest, dass die männlichen Enkel von Großvätern, die viel zu essen hatten, immer anfällig für Diabetes waren. Wahrscheinlich fanden hier epigenetische Veränderungen auf den Geschlechtschromosomen statt.

Auch traumatisierte Menschen können epigenetische Veränderungen an nachfolgende Generationen weitergeben. Weitere Forschungen auf dem Gebiet der Epigenetik sollen dazu beitragen, krankheitsauslösende epigenetische Veränderungen aufzudecken und wieder rückgängig zu machen.

Quellen

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