Ernährung & Epigenetik: Was du isst, hallt in alle Ewigkeit

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Ernährung & Epigenetik: Was du isst, hallt in alle Ewigkeit

Zuletzt aktualisiert am

Von Brad Dieter | Benötigte Lesezeit: 6 Minuten |


Wir denken oft, dass die Ernährung nur Treibstoff für unseren Körper darstellt, während unser Körpergewicht und unsere Körperzusammensetzung darüber bestimmt, wie gut dir in und ohne Klamotten aussehen.

Was die meisten von uns nicht wissen ist, dass die Nahrung die wir essen einen direkten Einfluss auf unsere Gene nimmt – und damit, in Form der Epigenetik, unser Leben beeinflusst.

Ernährung & Epigenetik: Was du isst, hallt in alle Ewigkeit

Was ist das „Epigenom“?

Unsere Zellen repräsentieren ein bestimmtes Muster an Genen, welches maßgeblich für entwicklungsorientierte, physiologische, pathologische und umweltbedingte Mechanismen verantwortlich ist. Die Kombination von Mechanismen, welche die langfristige Programmierung zu Genen – die wiederum zu Veränderungen der Genfunktion ohne die Änderung der Gensequenz – bestimmen, nennt man Epigenetik.

Diese epigenetische Programmierung der Genexprimierung ist in gewissem Maße dynamisch in Reaktion auf Umwelteinflüsse – besonders, aber nicht ausschließlich, während der pränatalen Entwicklung und frühen Lebensstadien (1).

Zusammenfassend kann man sagen, dass das Epigenom reguliert wie, wann und wie viele deiner Gene exprimiert („aktiviert“) werden.

Das Epigenom ist der Ausdruck des zellulären Phänotyps, hervorgerufen durch Mechanismen die separat und unabhängig von der Veränderung der bestehenden DNS-Sequenz sind. Unser Epigenom ist genauso wichtig wie unser Genom, da es die Entwicklung und Aufrechterhaltung eines Organismus durch eine Reihe von chemischen Reaktionen durch das An- und Abschalten des Genoms an spezifischen Stellen und Zeitpunkten inszeniert (2). Im Grunde ist das Epigenom die Expression unseres genetischen Materials.

In den letzten Jahrzehnten haben Wissenschaftler herausgefunden, dass unser Genom dynamisch mit der Umwelt über „chemische Schalter“ interagiert, die die Genexpression und unser Epigenom regulieren, sowie Signale aus Stress, Ernährung, Verhalten, Umweltgiften und anderen Faktoren erhalten (2).

Das Feld der Epigenetik hat das Feld der Genetik vollkommen revolutioniert. Wie wir noch sehen werden, beeinflussen unsere Umweltfaktoren signifikant unsere Genexpression, unseren Phänotyp und sogar die genetische Expression unseres Nachwuchses.

Ernährung und das Epigenom

Es ist fast überflüssig zu erwähnen, dass unsere Ernährung eine signifikante Rolle in unserer Gesundheit spielt, da wir mitten in einer Epidemie der Fettleibigkeit, bedingt durch Ernährung und Lifestyle leben. Wissenschaftler haben klar gezeigt, dass die Ernährung eine Rolle bei der Entstehung von Krankheiten spielt und begannen kürzlich zu zeigen, dass die Mechanismen hinter dem Einfluss der Nahrung auf Krankheiten auch auf der Ebene des Epigenoms stattfinden kann.

Was wir essen, hat die Fähigkeit unsere Genexpression und unser Epigenom über einen Mechanismus namens Methylierung zu verändern.

Methylierung ist der Prozess der Addition oder Substitution einer Methylgruppe zu einem Substrat, Atom oder einer Gruppe. Sie kann an verschiedenen Stellen im Körper stattfinden, doch wir konzentrieren uns hier auf die Methylierung der DNS, da sie ein epigenetisches Werkzeug zur Signalübertragung ist, welches unsere Zellen dazu nutzen Gene an- oder auszuschalten.

Der Prozess der DNS-Methylierung ist ein wichtiger Baustein in der normalen Entwicklung eines Organismus, inklusive des Menschen. Weiterhin trägt sie zur stabilen Veränderung der genetischen Expression bei, sodass Zellen ihre „Geschichte schreiben“ können und sich dadurch an vergangene Erfahrungen erinnern können. Dieser Prozess der Methylierung könnte man fast als „Mini-Evolution“ innerhalb eines einzelnen Organismus bezeichnen, die eine notwendige Komponente zur Regulierung der Genexpression darstellt (3).

Viele der Lebensmittel, die wir essen, sind reich an methyl-spendenden Gruppen und haben die Fähigkeit die Genexpression schlagartig zu verändern. Dazu gehören die Aminosäure Methionin, Folsäure (Vitamin B9), Vitamin B12, Cholin, Betain und eine Hand voll weiterer (4)(5). Siehe Tabelle 1 für Nahrungsquellen dieser Stoffe.

Welche Stoffe aus unserer Ernährung beeinflussen das Epigenom?

KomponenteNahrungsquelle
MethioninHähnchenbrust, Rind, Leber, Lachs, Eier, Cashews, Walnüsse, Mandeln
Folat (Folsäure)Leber, Algen, Linsen, Spinat, Eigelb, Brokkoli
Vitamin B12Leber, Lachs, Forelle, Thunfisch, Rind, Milch, Eier, angereicherte Lebensmittel
Vitamin B6Leber, Thunfisch, Lachs, Hähnchen, Kartoffeln, Bananen, Rind
CholinEigelb, Leber, Shrimps, Pistazien, Lachs, Speck
BetainLamm, rote Beete, Spinat, Quinoa, Kamut

Die Nahrung, die wir essen beeinflusst, die DNS-Methylierung und darauffolgend unser Epigenom.

Im vergangenen Jahrzehnt zeigten Wissenschaftler wie einflussreich die ernährungsbedingte DNS-Methylierung in der Expression unserer Gene und damit des Phänotyps (Erscheinung) unseres Organismus ist. Es gibt ein paar wichtige Paper, die man diskutieren muss, wenn man den Einfluss der Ernährung auf die DNS-Methylierung und unseres Epigenoms betrachten will. Ich werde Links zu verschiedenen Papern verlinken, aber es gibt eines über das ich gesondert sprechen möchte.

Vielleicht betrachtet diese Schlüsselstudie die Rolle der Ernährung auf unsere Epigenetik „nur“ über eine Untersuchung der Rolle von Methylsupplementen in der epigenetischen Variation der Methylierung beim Nachwuchs von Mäusen. Das Paper nennt sich „maternale Methylsupplemente bei Mäusen beeinflusst die epigenetische Variation und DNS-Methylierung des Nachwuchses“.

Zusammengefasst bekamen Agouti Mäuse während der Schwangerschaft jeweils eine von drei Diäten:

  • Kontroll-Diät
  • Mittlere Methylanreicherung
  • Hohe Methylanreicherung

Tabelle 2 zeigt die Zusammensetzung der beiden angereicherten Diäten.

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Unterschiedliche Ernährung mit einer verschiedenen Konzentration an methyl-spendenden Substanzen. (Bildquelle: Cooney et al, 2002)

Ich möchte hier mit den Studienergebnissen nicht zu technisch werden, da es einige Zeit braucht sie zu erläutern, aber die Take Home Message ist glasklar: Die Wissenschaftler fanden signifikante Unterschiede der DNS-Methylierung und des epigenetischen Phänotyps basierend auf der Aufnahmemenge von Methylgruppen während der Schwangerschaft.

Die Unterschiede des epigenetischen Phänotyps zeigte sich in dem Nachwuchs der Gruppe mit der hohen Anreicherung, die dunkleres Fell hatten und magerer waren als die Nachkommen der Kontrollgruppe und der mit der mittleren Methylanreicherung. Hier sind zwei Bilder um es deutlich zu machen.

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Bedenke: Die Mäuse haben eine identische genetische Ausstattung. Optische und physiologische Unterschiede kommen durch epigenetische Einflüsse (hier: methyl-arme oder methyl-reiche Ernährung) zu Stande. (Bildquelle: Cooney et al, 2002)

Der Diskussionsteil dieses Papers ist sehr redegewandt und direkt formuliert; ich empfehle dir wirklich ihn zu lesen, sofern er des Englischen ein mächtig ist.. Auch wenn diese Studie an Mäusen durchgeführt wurde, sind das Konzept und die Prozesse der Methylierung, sowie die daraus resultierenden epigenetischen Veränderungen auf den Menschen übertragbar und fast identisch (die Autoren dieses Papers adressieren diesen Aspekt im letzten Satz des Artikels). Die Forscher diskutieren die Konsequenzen ihrer Beobachtungen in Bezug auf die Rolle der Ernährung und Epigenetik beim Menschen.

Ernährung & Epigenetik: Was du isst, hallt in alle Ewigkeit

Eine methyl-reiche Ernährung verändert die Aktivität der Maus-Gene. Dies hat Einfluss auf die körperliche Erscheinung der Tiere (Phänotyp). Während einige Mäuse ein gelbes Fell bekommen und fettleibig werden (Agouti-Mäuse), besitzen die anderen ein braunes Fell und eine schlanke Erscheinung. (Bildquelle: Cooney et al, 2002)

„Epigenetische Variationen, die die Gesundheit und Lebensspanne beeinflussen, könnten signifikant zur individuellen Variation der Lebensdauer beitragen, wie es bei Tierexperimenten mit identischem genetischen Hintergrund und Umweltfaktoren gezeigt werden konnte.

Ähnlich dazu könnte die epigenetische Variation maßgeblich für die vorhandene Variation der Gesundheit und Lebensdauer beim Menschen verantwortlich sein, auch wenn die Trennung dieser Einflüsse von anderen menschlichen Variablen ohne die Anleitung durch Erkenntnisse aus gut durchgeführten Tierstudien unmöglich erscheint.

Die epigenetischen Variationen, die die Gesundheit des Erwachsenen und die Lebensspanne beeinflussen, werden wahrscheinlich bereits während der embryonalen und fötalen Entwicklung festgelegt.“Cooney et al, 2002

Weiterhin fahren die Autoren damit fort die Rolle der Epigenetik im Krankheitsfall zu betrachten und sagen:

„Viele menschliche Krankheitsbilder könnten epigenetische Komponenten besitzen. Die Epigenetik spielt eine wichtige Rolle bei vielen Krebserkrankungen, die in späten Lebensphasen auftreten und Ihren Ursprung in epigenetischem Erbgut oder epigenetischen Variationen aus früheren Entwicklungsphasen haben.

Eine mangelhafte Methylierung vieler Teile des Genoms können beim Menschen zu Krankheiten führen und senken die Überlebensrate bei Mäusen.“Cooney et al, 2002

Zusammenfassung

Der Punkt auf den ich hinaus will ist folgender: Was wir essen beeinflusst auf direktem Wege unser Erbgut durch Methylierung.Der zweite Code: Epigenetik und wie wir unser Erbgut steuern können

 

Dieser Prozess verändert unser Epigenom und genetische Expression. Diese Veränderungen sind nicht auf dich selbst limitiert, sondern werden auch an deine Kinder weitergegeben.

Ich hoffe, dass das Verständnis dieses Konzeptes dir dabei hilft, deine Ernährung zu verändern. Auch wenn du es ablehnst für dich selbst gesund zu essen, vielleicht solltest du es wenigstens für deine Kinder tun.

Zweit gute Bücher für Laien zu dem Thema findest du hier: „Der zweite Code: Epigenetik und wie wir unser Erbgut steuern können“ sowie „Das Gedächtnis des Körpers: Wie Beziehungen und Lebensstile unsere Gene steuern“.

Quellen & Referenzen

(1) Zeisel, SH. (2009): Epigenetic mechanisms for nutrition determinants of later health outcomes. In: Am J Clin Nutr. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2677001/.

(2) Liu, L., et al. (2003): Aging, cancer and nutrition: the DNA methylation connection. In: Mechanisms Age Dev. URL: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0047637403001775.

(3) Waterland, RA. /Jirtle, RL. (2003): Transposable Elements: Targets for Early Nutritional Effects on Epigenetic Gene Regulation. In: Mol Cell Biol. URL: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/pmc165709/.

(4) Waterland, RA. / Jirtle, RL. (2004): Early Nutrition, Epigenetic Changes at Transposons and Imprinted Genes, and Enhanced Susceptibility to Adult Chronic Diseases. In: Epigen Epistas. URL: http://li123-4.members.linode.com/files/Nutrition%20and%20DNA.pdf.

(5) Niculescu, MD., et al. (2011): We are what we Eat: How Nutritional Compounds Such as Isoflavones Shape Our Epigenome. In: Nutr Epigen. URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470959824.ch15/summary.

(6) Cooney, CA. / Dave, AA. / Wolff, GL. (2002): Maternal Methyl Supplements in Mice Affect Epigenetic Variation and DNA Methylation of Offspring. In: J Nutr. URL: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12163699.


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Bildquelle Titelbild: Fotolia / Kirsty Pageter


Über Brad Dieter

Brad Dieter (PhD) ist ein ausgebildeter Wissenschaftler, Ernährungscoach und Autor. Er ist der verantwortliche Editor von Science Driven Nutrition und strebt danach die Lücke zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit zu schließen. Sein Ziel besteht darin Informationen zum Thema Ernährung richtigzustellen und für jedermann leicht verfügbar zu machen.

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