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Epigenetik

Hungersnot-Forschung

Zweiter Weltkrieg: Auch im Westen der Niederlande hungern die Menschen. Das hat noch heute Spuren in den Genen hinterlassen, die in denen von damals Ungeborenen zu finden sind.
Methylierungsmuster
Als das menschliche Erbgut "vollständig entziffert" war, feierten die Forscher nur kurz euphorisch, denn allen war klar, das der schwierigere Part noch folgen würde. Man verstand erst in Grundzügen die Komplexität, mit der die 20 000 bis 25 000 Gene der Menschen ein- und ausgeschaltet, wie sie also im wirklichen Zellleben reguliert werden. Ein wichtigter Mechanismus der geregelten Genkontrolle ist dabei die Methylierung der DNA.

Sie entscheidet über die Aktivität der Gene: Viele angelagerte Methygruppen führen meist zu einer geringen Aktivität, wenige zu einer hohen Ableserate. Die Methylierungsmuster sind dabei nicht auf ewig festgelegt, sondern so flexibel, wie verschiedene Lebensumstände es erfordern. Anders als die Basenfolge der DNA verändert sich die Methylierung im Verlauf des Lebens, wie in Tierexperimenten bereits gezeigt werden konnte. Ähnliches läuft auch beim Menschen ab, solche durch Umwelteinflüsse hervorgerufenen Methylierungsunterschiede herauszufinden ist allerdings schwer. Am auffälligsten dürften sich dabei besonders drastische Ereignisse niedergeschlagen haben, vermuten Wissenschaftler um Bastiaan Heijmans vom niederländischen Universität Leiden.

Drastische Erlebnisse

Ereignisse etwa wie der niederländische Hungerwinter 1944/45: Zum Ende des Zweiten Weltkrieges litten die Menschen im Westen der Niederlande unter dem deutschen Nahrungsmittel-Embargo. Die einzelnen Rationen wurden sehr streng kontrolliert, und jeder bekam im Durchschnitt gerade einmal 667 Kilokalorien täglich. Zum Vergleich: Allein der Grundumsatz ohne körperliche Belastung liegt bei Frauen bei 1700 bis 2200 Kilokalorien – Schwangere benötigen noch einmal etwa 300 mehr.

DNA-Methylierung
DNA-Methylierung | Das Methylierungsmuster von Chromosom 1 sieht bei dreijährigen Zwillingen (links) noch fast gleich aus. Bei einem 50-jährigen Paar treten dagegen deutliche Unterschiede auf (rechts).
Da trotz Lebensmittelmangel die medizinische Versorgung intakt blieb und jede Geburt sorgfältig notiert wurde, erwies sich das Ereignis zusammen mit den Daten für Heijmans und seine Kollegen als besonders wertvoll. So konnten sie die Auswirkungen der Nahrungsknappheit auf das Erbgut von 60 damals geborenen Babys untersuchten – nicht direkt auf die Basenfolge der Gene, sondern auf die Methylierung.

Die Kontrolle des Hungers erfolgt über den Blutzuckerspiegel, und dieser wird wiederum vom Insulin gesteuert, weshalb die Forscher genau hier nach Auswirkungen suchten. Im Mittelpunkt ihrer Aufmerksamkeit stand dabei der insulinähnliche Wachstumsfaktor (IGF2), ein Schlüsselfaktor für die embryonale Entwicklung. Bei ihm fanden sich Änderungen: Wer innerhalb der ersten zehn Wochen im Mutterleib die Hungersnot durchmachen musste, hat noch heute weniger Methylgruppen am IGF2-kodierenden Gen als seine gleichgeschlechtlichen Geschwister.

Zukünftige Studien

Eine verringerte Anzahl angelagerter Methylgruppen führt zu einer erhöhten Konzentration der insulinähnlichen Wachstumsfaktoren. Dies ist offenbar eine Reaktion auf die Nahrungsknappheit, schließen die Wissenschaftler um Heijmans und weisen sie auf einen weiteren interessanten Zusammenhang hin: Wen die Lebensmittelkrise erst innerhalb seiner letzten zehn Wochen im Mutterleib traf, bei dem änderte sich die Genregulierung nicht mehr, allerdings reduzierte sich das Geburtsgewicht durch die karge Speisung. Bei denjenigen, die von ihrer Zeugung an im Mutterleib hungerten, dadurch aber auch per Genregulation überproportional viel IGF2 produzierten, lag das Geburtsgewicht exakt im Durchschnitt.

Diese damaligen Kinder und heute 60-Jährigen könnten dabei helfen, aktuelle Trends in der Geburtsmedizin zu hinterfragen, glaubt Heijmans zudem. Denn um Aussagen über das mögliche Krankheitsrisiko zu treffen, wird in Studien gerne das Geburtsgewicht herangezogen, wobei in einem geringen Gewicht oft eine negative pränatale Entwicklung gesehen wird. Diesen Zusammenhang verneinen die Wissenschaftler jetzt und stellen das Geburtsgewicht als schlechten Indikator heraus, sowohl für eine Mangelernährung der Mutter, als auch für eine genetische Disposition für Krankheiten des Kindes.

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  • Quellen
Heijmans, B. T. et al.: Persistent epigenetic differences associated with prenatal exposure to famine in humans. In: Proceedings of the National Academy of Sciences 10.1073/pnas.0806560105, 2008.

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