Wie die Ernährung die DNA verändern kann

Ernährungswissenschaftler wissen seit langem, dass „du bist, was du isst“ nicht nur eine Redewendung ist. Jüngste Studien deuten darauf hin, dass das, was Sie essen, Sie und manchmal sogar Ihre Kinder und Enkelkinder beeinflusst.

In diesem Winter hat Nestlé angesehene Experten für die Gesundheit von Mensch und Tier eingeladen, um über die Zukunft der Ernährungswissenschaft zu sprechen. Ein Thema, das sich dabei herauskristallisierte, war der epigenetische Einfluss von Ernährung und Lebensstil auf die individuelle Gesundheit. Die Epigenetik befasst sich mit der Frage, wie verschiedene biologische und umweltbedingte Signale die Genexpression beeinflussen. Anstatt die DNA selbst zu verändern, können epigenetische Signale beispielsweise Veränderungen in der Anzahl der chemischen Methylgruppen, die an ein Gen gebunden sind, bewirken und es an- oder abschalten. Die Ernährung eines Menschen ist eine wichtige Quelle für epigenetische Signale, und Wissenschaftler untersuchen jetzt, wie die Ernährungsgewohnheiten die Genexpression bei Erwachsenen und ihren Nachkommen verändern. Das Verständnis dieser Beziehung könnte den Forschern helfen, Ernährungselemente zu identifizieren, die zur Vorbeugung oder Behandlung von Krankheiten wie Fettleibigkeit, Diabetes, koronare Herzkrankheit, Krebs und Alzheimer beitragen könnten.

Im Nestlé-Forschungszentrum in Lausanne, Schweiz, treiben mehr als 550 Wissenschaftler, Forschungsassistenten und Techniker Wissenschaft und Technologie für alle Geschäftsbereiche von Nestlé weltweit voran. Dazu gehört auch die Erforschung des Zusammenhangs zwischen Ernährung und menschlicher Gesundheit. Die Epigenetik gewinnt bei dieser Arbeit zunehmend an Bedeutung, sagt Irma Silva-Zolezzi, Leiterin der Plattform für Mütterernährung im Nestlé-Forschungszentrum. „Es ist von entscheidender Bedeutung, die Rolle der Ernährung für die generationenübergreifende Gesundheit zu verstehen, insbesondere zwischen Mutter und Kind“, sagt sie. Die Epigenetik beeinflusst die Zelldifferenzierung und prägt die langfristige Funktionsweise von Zellen. Daher ist es von entscheidender Bedeutung zu verstehen, wie sich die Ernährung während der Schwangerschaft auf mehrere Generationen auswirken kann.

Epidemiologische Studien zeigen, wie bestimmte Belastungen die Gesundheit bestimmter Bevölkerungsgruppen im Laufe der Zeit geprägt haben, insbesondere zwischen Mutter und Kind. Ein berühmtes Beispiel ist der niederländische Hungerwinter. Im Jahr 1944 wurde der Westen der Niederlande von einer Hungersnot heimgesucht, die die Einwohner – einschließlich der schwangeren Mütter – zwang, mit 400 bis 800 Kalorien pro Tag auszukommen. Als Wissenschaftler später die Babys untersuchten, die in dieser Zeit gezeugt, ausgetragen oder entbunden wurden, stellten sie erhöhte Raten von Fettleibigkeit, veränderten Lipidprofilen und Herz-Kreislauf-Erkrankungen im Erwachsenenalter fest.

Um besser zu verstehen, wie die Epigenetik die Entwicklung von Ernährungslösungen für schwangere und stillende Frauen leiten könnte, ging Nestlé 2011 eine Partnerschaft mit dem EpiGen Global Research Consortium ein. Die Gruppe besteht aus der University of Southampton, dem Singapore Institute for Clinical Sciences, der National University of Singapore und Auckland UniServices Limited. Die gemeinsam finanzierte Partnerschaft konzentriert sich auf die Frage, wie die Ernährung und der Lebensstil schwangerer Frauen sowie andere Faktoren wie die Mikrobiota in der frühen Kindheit die Gene und die Entwicklung ihres Babys beeinflussen können. Im Jahr 2015 veröffentlichten EpiGen und das Nestlé-Forschungszentrum eine Studie in der Fachzeitschrift mBio, in der Forscher feststellten, dass die Dynamik der Darmmikrobiota von Säuglingen das Körperfett im späteren Leben beeinflussen kann.

Kürzlich begann EpiGen eine internationale klinische Studie, NiPPeR, auch bekannt als „Nutritional Intervention Preconception and During Pregnancy to Maintain Healthy Glucose Metabolism and Offspring Health“. In der Studie wird untersucht, ob ein Nahrungsergänzungsgetränk, das vor der Empfängnis und während der Schwangerschaft eingenommen wird, den gesunden Glukosestoffwechsel der Mütter unterstützen kann. Wie Silva-Zolezzi erklärt, kann der Blutzuckerspiegel der Mutter bereits hoch sein, lange bevor Schwangerschaftsdiabetes in der 28. Dies könnte sich sowohl auf die Mutter als auch auf den Fötus auswirken und sie einem höheren Risiko für Stoffwechselkrankheiten wie Typ-2-Diabetes im späteren Leben aussetzen. Eine Anpassung der Ernährung zu einem frühen Zeitpunkt in der Schwangerschaft – oder sogar schon vor der Empfängnis – könnte möglicherweise dazu beitragen, diesen Prozess zu stoppen oder zu verlangsamen.

Nestlé und EpiGen sind nicht die einzigen Gruppen, die die epigenetischen Auswirkungen der Ernährung untersuchen. In einer Studie, die am Deutschen Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt durchgeführt und 2016 in Nature Genetics veröffentlicht wurde, zeigte sich, dass genetisch identische Mäuse, die eine fettreiche Ernährung zu sich nahmen, mit größerer Wahrscheinlichkeit fettleibige Nachkommen mit gestörter Glukosetoleranz, einem frühen Anzeichen für Typ-2-Diabetes, hervorbringen.

Noch sind die epigenetischen Auswirkungen nicht auf Fettleibigkeit und Diabetes beschränkt. Eine 2014 in Science veröffentlichte Studie der Universität Cambridge zeigte, dass unterernährte schwangere Mäuse Nachkommen mit Glukoseintoleranz und Problemen mit der Bauchspeicheldrüse zur Welt brachten. Moshe Szyf, Genetiker an der McGill University Medical School in Montreal, erforscht die epigenetischen Grundlagen verschiedener Krankheiten, darunter Depression und Alzheimer. Er hat im Februar 2017 an einem Artikel in der Zeitschrift Biological Psychiatry mitgewirkt, in dem es um den Zusammenhang zwischen einer mütterlichen Infektion bei trächtigen Mäusen und dem Risiko von neurologischen Entwicklungsstörungen bei ihren Nachkommen geht.

Allerdings sagt Szyf, dass es schwierig ist, eindeutige Zusammenhänge zwischen epigenetischen Signalen und Krankheiten herzustellen. „In Tierstudien haben wir gesehen, dass Veränderungen in der Ernährung das Risiko beeinflussen können“, sagt er. „Aber beim Menschen ist das noch nicht klar.“

Eine Komplikation ist die schiere Komplexität des Epigenoms. Neben der Ernährung können auch Bewegung, Umwelt und Stimmung die Genexpression beeinflussen. In einer 2014 in der Zeitschrift Epigenetics veröffentlichten Studie baten Wissenschaftler des schwedischen Karolinska-Instituts 23 Männer und Frauen, drei Monate lang viermal pro Woche 45 Minuten lang mit nur einem Bein Fahrrad zu fahren. Beim Vergleich von Muskelbiopsien vor und nach dem Experiment stellten die Wissenschaftler fest, dass sich in den trainierten Muskeln neue Muster in Genen entwickelt hatten, die mit der Insulinreaktion, Entzündungen und dem Energiestoffwechsel in Verbindung stehen.

Selbst emotionale Traumata können durch epigenetische Vererbung an nachfolgende Generationen weitergegeben werden. Eine 2016 vom New Yorker Mount-Sinai-Krankenhaus durchgeführte und in der Zeitschrift Biological Psychiatry veröffentlichte Studie deutet darauf hin, dass die Gene von Kindern von Holocaust-Überlebenden beispielsweise eine erhöhte Wahrscheinlichkeit für Stresserkrankungen aufwiesen.

„Ernährung, Bewegung und andere Umweltfaktoren sind nur ein Teil des Puzzles, das das Risiko einer Person für die Entwicklung bestimmter Zustände oder Krankheiten beeinflusst“, sagt Silva-Zolezzi. Aber je mehr wir nachforschen, sagt sie, „desto mehr Antworten werden wir finden und desto besser können wir daran arbeiten, die Gesundheit zu verbessern.“