Im Laufe des letzten Jahrhunderts hat das Verständnis der Forscher über die Genetik einen tiefgreifenden Wandel erfahren.
Gene, DNA-Regionen, die größtenteils für unsere körperlichen Eigenschaften verantwortlich sind, galten nach dem ursprünglichen genetischen Modell, das 1865 vom Biologen Gregor Mendel entwickelt wurde, als unveränderlich. Mit anderen Worten: Gene wurden von der Umwelt eines Menschen weitgehend unbeeinflusst.
Die Entstehung des Gebiets der Epigenetik im Jahr 1942 erschütterte diese Vorstellung.
Unter Epigenetik versteht man Veränderungen der Genexpression, die ohne Veränderungen der DNA-Sequenz auftreten. Einige epigenetische Veränderungen sind ein Aspekt der Zellfunktion, beispielsweise solche, die mit dem Altern verbunden sind.
Umweltfaktoren wirken sich jedoch auch auf Genfunktionen aus, was bedeutet, dass das Verhalten des Einzelnen seine Genetik beeinflusst. Beispielsweise entwickeln sich eineiige Zwillinge aus einer einzigen befruchteten Eizelle und haben daher die gleiche genetische Ausstattung. Allerdings kann sich das Aussehen von Zwillingen mit zunehmendem Alter aufgrund unterschiedlicher Umwelteinflüsse verändern. Ein Zwilling ernährt sich möglicherweise gesund und ausgewogen, während sich der andere möglicherweise ungesund ernährt. Dies führt zu Unterschieden in der Expression seiner Gene, die bei Fettleibigkeit eine Rolle spielen, und trägt dazu bei, dass der ältere Zwilling einen geringeren Körperfettanteil hat.
Über einige dieser Faktoren, beispielsweise die Luftqualität, haben die Menschen kaum Kontrolle. Andere Faktoren unterliegen jedoch eher der Kontrolle der Person: körperliche Aktivität, Rauchen, Stress, Drogenkonsum und Belastung durch Umweltverschmutzung, beispielsweise durch Kunststoffe, Pestizide und die Verbrennung fossiler Brennstoffe, einschließlich Autoabgasen.
Ein weiterer Faktor ist die Ernährung, aus der das Teilgebiet der Ernährungsepigenetik hervorgegangen ist. Diese Disziplin konzentriert sich auf die Vorstellungen „Du bist, was du isst“ – und „Du bist, was deine Großmutter gegessen hat“. Kurz gesagt ist Ernährungsepigenetik die Untersuchung, wie sich Ihre Ernährung sowie die Ihrer Eltern und Großeltern auf Ihre Gene auswirkt. Da sich die Ernährungsgewohnheiten, die ein Mensch heute trifft, auf die Genetik seiner zukünftigen Kinder auswirken, kann die Epigenetik Motivation für bessere Ernährungsentscheidungen liefern.
Zwei von uns arbeiten im Bereich Epigenetik. Die andere Studie untersucht, wie Ernährungs- und Lebensstilentscheidungen dazu beitragen können, Menschen gesund zu halten. Unser Forschungsteam besteht aus Vätern, daher stärkt unsere Arbeit in diesem Bereich nur unser bereits tiefes Wissen über die transformative Kraft der Elternschaft.
Eine Geschichte der Hungersnot
Die Wurzeln der Ernährungsepigenetikforschung reichen bis zu einem ergreifenden Kapitel der Geschichte zurück: dem hungrigen Winter in den Niederlanden am Ende des Zweiten Weltkriegs.
Während der Besetzung der Niederlande durch die Nazis waren die Menschen gezwungen, mit Rationen von 400 bis 800 Kilokalorien pro Tag zu leben, weit entfernt von der typischen 2.000-Kilokalorien-Diät, die von der Food and Drug Administration als Standard verwendet wird. Dadurch starben rund 20.000 Menschen und 4,5 Millionen litten an Unterernährung.
Studien haben gezeigt, dass Hunger epigenetische Veränderungen an einem Gen namens IGF2 verursacht, das mit Wachstum und Entwicklung verbunden ist. Diese Veränderungen unterdrückten das Muskelwachstum bei den Kindern und Enkeln schwangerer Frauen, die unter Hunger litten. Für nachfolgende Generationen führte diese Unterdrückung zu einem erhöhten Risiko für Fettleibigkeit, Herzerkrankungen, Diabetes und niedriges Geburtsgewicht.
Diese Ergebnisse markierten einen entscheidenden Moment in der epigenetischen Forschung und zeigten deutlich, dass Umweltfaktoren wie Hunger zu epigenetischen Veränderungen bei den Nachkommen führen können, die schwerwiegende Folgen für deren Gesundheit haben können.
Die Rolle der Ernährung der Mutter
Bis zu dieser bahnbrechenden Arbeit glaubten die meisten Forscher, dass epigenetische Veränderungen nicht von einer Generation an die nächste weitergegeben werden könnten. Stattdessen gingen die Forscher davon aus, dass epigenetische Veränderungen während früher Expositionen auftreten könnten, beispielsweise während der Schwangerschaft – einer sehr gefährdeten Entwicklungsphase. Die frühe ernährungsepigenetische Forschung konzentrierte sich daher auf die Nahrungsaufnahme während der Schwangerschaft.
Die Ergebnisse von Dutch Hunger Winter wurden dann durch Tierstudien gestützt, die es den Forschern ermöglichen, die Aufzucht der Tiere zu kontrollieren, was zur Kontrolle von Hintergrundvariablen beitragen kann. Ein weiterer Vorteil für die Forscher besteht darin, dass sich die in diesen Studien verwendeten Ratten und Schafe schneller vermehren als Menschen, wodurch schneller Ergebnisse erzielt werden können. Darüber hinaus können Forscher die Ernährung der Tiere während ihres gesamten Lebens vollständig kontrollieren und so bestimmte Aspekte der Ernährung manipulieren und untersuchen. Zusammengenommen ermöglichen diese Faktoren den Forschern, epigenetische Veränderungen bei Tieren besser zu untersuchen als beim Menschen.
In einer Studie setzten Forscher trächtige weibliche Ratten einem häufig verwendeten Fungizid namens Vinclozolin aus. Als Reaktion auf diese Exposition zeigte die erste geborene Generation eine verminderte Fähigkeit zur Spermienproduktion, was zu einem Anstieg der männlichen Unfruchtbarkeit führte. Es ist wichtig zu beachten, dass diese Auswirkungen, ebenso wie die der Hungersnot, an nachfolgende Generationen weitergegeben wurden.
So monumental diese Arbeit für die Gestaltung der Ernährungsepigenetik auch war, sie hat andere Entwicklungsperioden vernachlässigt und die Rolle der Väter bei der epigenetischen Vererbung ihrer Nachkommen völlig ignoriert. Eine neuere Studie an Schafen zeigte jedoch, dass eine väterliche Ernährung, die von der Geburt bis zum Absetzen mit der Aminosäure Methionin ergänzt wurde, das Wachstum und die Fortpflanzungseigenschaften der folgenden drei Generationen beeinflusste. Methionin ist eine essentielle Aminosäure, die an der DNA-Methylierung beteiligt ist, einem Beispiel für eine epigenetische Veränderung.
Gesunde Entscheidungen für kommende Generationen
Diese Studien verdeutlichen den nachhaltigen Einfluss der Ernährung der Eltern auf ihre Kinder und Enkel. Sie dienen auch als starker Motivator für werdende und aktuelle Eltern und veranlassen sie, gesündere Ernährungsentscheidungen zu treffen, da die Ernährungsentscheidungen der Eltern die Ernährung ihrer Kinder beeinflussen.
Ein Treffen mit einem Ernährungsexperten, beispielsweise einem Ernährungsberater, kann evidenzbasierte Empfehlungen für praktische Ernährungsumstellungen für Einzelpersonen und Familien liefern.
Es gibt immer noch viele Unbekannte darüber, wie sich die Ernährung auf unsere Gene auswirkt und beeinflusst. Die ersten Erkenntnisse der Forschung zur Ernährungsepigenetik liefern einen starken und überzeugenden Grund, über Änderungen des Lebensstils nachzudenken.
Forscher wissen bereits viel über die westliche Ernährung, die viele Amerikaner essen. Eine westliche Ernährung ist reich an gesättigten Fettsäuren, Natrium und zugesetztem Zucker, aber arm an Ballaststoffen; Es überrascht nicht, dass westliche Ernährung mit negativen gesundheitlichen Folgen wie Fettleibigkeit, Typ-2-Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und einigen Krebsarten in Verbindung gebracht wird.
Ein guter Anfang ist der Verzehr von mehr vollwertigen, unverarbeiteten Lebensmitteln, insbesondere Obst, Gemüse und Vollkorn, und weniger verarbeiteten Lebensmitteln oder Fertiggerichten – darunter Fast Food, Chips, Kekse und Süßigkeiten, Fertiggerichte, Tiefkühlpizzas und Konserven Suppen und zuckerhaltige Getränke.
Diese Ernährungsumstellungen sind für ihre gesundheitlichen Vorteile bekannt und werden in den Ernährungsrichtlinien für Amerikaner 2020–2025 und von der American Heart Association beschrieben.
Vielen Menschen fällt es schwer, eine Änderung des Lebensstils zu akzeptieren, insbesondere wenn es um die Ernährung geht. Motivation ist ein Schlüsselfaktor für diese Veränderungen. Glücklicherweise können hier Familie und Freunde helfen: Sie haben großen Einfluss auf Entscheidungen über den Lebensstil.
Auf einer breiteren gesellschaftlichen Ebene sollte jedoch die Ernährungssicherheit – die Möglichkeit der Menschen, Zugang zu gesunden Lebensmitteln zu erhalten und sich diese leisten zu können – eine zentrale Priorität für Regierungen, Lebensmittelhersteller und -händler sowie gemeinnützige Gruppen sein. Mangelnde Ernährungssicherheit wird mit epigenetischen Veränderungen in Verbindung gebracht, die mit Gesundheitsproblemen wie Diabetes, Fettleibigkeit und Depressionen in Verbindung gebracht werden.
Durch relativ einfache Änderungen des Lebensstils können Menschen die Gene ihrer Kinder und Enkel erheblich und messbar beeinflussen. Wenn Sie also auf eine Tüte Chips verzichten und sich stattdessen für Obst oder Gemüse entscheiden, denken Sie daran: Es ist nicht nur für Sie, sondern für kommende Generationen.
Dieser Artikel wurde von The Conversation erneut veröffentlicht, einer unabhängigen, gemeinnützigen Nachrichtenorganisation, die Ihnen Fakten und Analysen liefert, die Ihnen helfen, unsere komplexe Welt zu verstehen.
Es wurde geschrieben von: Nathaniel Johnson, Universität von North Dakota; Hasan Khatib, Universität von Wisconsin-Madisonund Thomas D. Crenshaw, Universität von Wisconsin-Madison.
Erfahren Sie mehr:
Nathaniel Johnson erhält Fördermittel vom US-Landwirtschaftsministerium und den National Institutes of Health. Zuvor wurde es von der National Science Foundation, der National Cattlemen’s Beef Association und North Dakota Beef Checkoff gefördert.
Hasan Khatib erhält Fördernr. USDA National Institute of Food and Agriculture 2023-67015-39527
Thomas D. Crenshaw erhält Fördermittel aus den Hatch Multi-State Research Formula Funds; USDA/Natl. Institut für Ernährung und Landwirtschaft; DHHS, PHS, National Institutes of Health.