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DNA ist das genetische Material, das uns zu dem macht, was wir sind, das unsere körperlichen Eigenschaften bestimmt und sogar dazu beiträgt, unsere Persönlichkeit zu formen. Es gibt viele Krankheiten, die eine starke erbliche Komponente haben - Alzheimer, Huntington-Krankheit, Krebs und Diabetes unter anderem - und das Risiko, an ihnen zu erkranken, wird von unseren Eltern durch unsere DNA weitergegeben.
Wir stellen jedoch fest, dass unsere DNA nicht immer in Stein gemeißelt ist. Ein Forscherteam der Northwestern University unter der Leitung von Anthropologieprofessor Thom McDade hat nun gezeigt, dass DNA auch in der Kindheit von Ihrer Umwelt verändert werden kann. Darüber hinaus schließen die Autoren in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences, dass diese Änderungen Einfluss darauf haben können, wie oder wann Sie bestimmte Krankheiten im Erwachsenenalter entwickeln.
Ihre Untersuchung verfolgte mehr als 500 Kinder auf den Philippinen und fand heraus, dass bestimmte Situationen in der Kindheit Veränderungen in den mit Entzündungen verbundenen Genen hervorrufen können, die sich darauf auswirken, wie anfällig wir für bestimmte Krankheiten sind. Zu diesen Faktoren zählten insbesondere der sozioökonomische Status, die längere Abwesenheit eines Elternteils, die Stilldauer, die Geburt während der Trockenzeit und die Exposition gegenüber Mikroben im Kindesalter.
Aber was genau bedeuten die Ergebnisse?
DNA ist im Wesentlichen ein sehr langer Text aus einem 4-Buchstaben-Alphabet, den unsere Zellen als Anleitung zur Herstellung von Proteinen verwenden. Die Reihenfolge, in der die Buchstaben angeordnet sind (die DNA-Sequenz), definiert die Gene einer Person, die im gesamten Körper der Person gleich bleiben. Trotzdem sind nur einige Gene (oder Sätze im DNA-Text) erforderlich, damit jeder Zelltyp funktioniert.
Wenn es sich bei Genen um Sätze im DNA-Text handelt, sind epigenetische Markierungen wie unterschiedlich gefärbte Textmarker, die angeben, welche Gene eine Zelle exprimieren soll (wichtig ist, dass sie die Sequenz der DNA nicht ändern). Die wichtigste dieser Markierungen ist die Methylierung oder die Addition einer Methylgruppe an das DNA-Molekül, die die Expression bestimmter Proteine fördert oder hemmt, je nachdem, auf welchem Gen es sich befindet und wo sich dieses befindet.
"Wir könnten Gene in unserem Körper haben, die zu schlechten oder gesundheitsschädlichen Ergebnissen führen können. Wenn diese Gene jedoch stumm sind und aufgrund epigenetischer Prozesse ausgeschaltet werden, kann dies eine gute Sache sein", erklärt McDade, Principal Autor der PNAS- Studie.
McDade fügt hinzu, dass ein Gen, sobald es methyliert ist, zum größten Teil permanent methyliert bleibt. Obwohl es nicht ganz klar ist, wie das Umfeld einer Person in ihrer Kindheit die Methylierung einiger Gene verursacht, ist es möglich, deren Wirkung zu untersuchen.
Wie sich die Umwelt auf die Gesundheit auswirkt
Entzündungen - die Reaktion des Körpers auf Infektionen und Wunden - spielen eine zentrale Rolle für die menschliche Gesundheit. Es spielt eine wichtige Rolle bei vielen tödlichen altersbedingten Krankheiten wie Diabetes, Herz-Kreislauf-Erkrankungen und Demenz. Darüber hinaus gibt es zunehmend Hinweise darauf, dass sich Entzündungen während der Schwangerschaft auf das Gewicht des Babys auswirken oder darauf, ob ein Baby vorzeitig geboren wird.
Der Körper muss in der Lage sein, eine Entzündungsreaktion gegen verschiedene Bedrohungen und Bedrohungsstufen zu entwickeln. McDade vergleicht den Job der Entzündung mit dem Job der Feuerwehrleute.
Nehmen wir an, das Feuer ist eine Infektion oder eine Verletzung und die Feuerwehr ist die entzündliche Reaktion. Sie möchten, dass die Feuerwehr so schnell wie möglich kommt und möglichst wenig Wasser zum Löschen von Bränden verwendet. Dann möchten Sie, dass sie gehen. Sie möchten nicht, dass sie mit mehr Feuerwehrleuten als nötig in Ihr Haus kommen und alles abspritzen, um ein kleines Feuer zu löschen. Sie möchten auch nicht, dass sie mit nur einem Eimer Wasser zu einem massiven Feuer auftauchen. Denken Sie an den möglichen Schaden in beiden Szenarien.
Die Forscher konzentrierten sich aus zwei Gründen auf diese Körperfunktion. Erstens haben frühere Untersuchungen gezeigt, dass Umgebungen in der Kindheit im Erwachsenenalter zu einer unzureichenden Regulierung der Entzündung führen können. Zweitens hatten sie Zugang zu buchstäblich lebenslangen Daten einer Kohorte von Babys auf den Philippinen, die sie nach Methylierungs- und Entzündungsdaten durchsuchen konnten.
Diese Kohorte umfasste über 3.000 schwangere Frauen, die 1983 auf den Philippinen rekrutiert wurden. Diese Frauen stammten aus allen Lebensbereichen: Sie hatten unterschiedliche Zugangsmöglichkeiten zu sauberem Wasser oder einem Dach über dem Kopf, unabhängig davon, ob sie in einer Stadt oder auf dem Land lebten ob sie in häufigen Kontakt mit Tieren kamen. Ausgehend von den Daten untersuchten sie über 500 dieser Frauen, um herauszufinden, ob das Heranwachsen ihres Kindes zu epigenetischen Veränderungen ihrer DNA und später zu einer Veränderung der Entzündungsproteine in ihrem Blut im Erwachsenenalter führte.
Sobald ihre Kinder geboren waren, verfolgten die Ermittler sie und die Umgebungen, denen sie ihr ganzes Leben lang ausgesetzt waren. Mit 21 Jahren nahmen die Forscher eine Blutprobe, mit der sie die DNA-Methylierung im gesamten Genom sowie entzündungsbedingte Proteine, die zuvor mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen und anderen altersbedingten Erkrankungen in Verbindung gebracht wurden, bestimmten.
Die Autoren stellten fest, dass die kindliche Umgebung dieser Jugendlichen den Gehalt an entzündungsbedingten Proteinen (Biomarkern) in ihrem Blut im Erwachsenenalter beeinflusste, was wahrscheinlich auf die Methylierung einiger ihrer entzündungsbedingten Gene zurückzuführen war. Die Fehlregulation dieser Proteine kann die Gesundheit und das Krankheitsrisiko beeinträchtigen.
Das ernährungsbedingte, mikrobielle, psychologische und soziale Umfeld, in dem Kinder aufwachsen, ist laut McDade von entscheidender Bedeutung für ihre Physiologie und Gesundheit im späteren Leben. In Bezug auf die Auswirkungen bestimmter Umgebungen in der Kindheit wies er auf ein längeres Stillen, die Exposition gegenüber Mikroben und eine Fülle von Familiengütern hin, die zu einer besseren Regulierung der entzündlichen Proteine führten.
Die anhaltende Abwesenheit eines Elternteils, der Mangel an Mikrobenexposition und das Fehlen von Familienvermögen waren wiederum ein Hinweis auf eine höhere Dysregulation der entzündlichen Proteine.
Es ist nicht das erste Mal, dass Untersuchungen zeigen, dass das Heranwachsen eines Kindes dazu beitragen kann, seine oder ihre zukünftige Gesundheit zu bestimmen. Dies ist nicht einmal das erste Mal, dass Wissenschaftler Umwelt mit DNA-Methylierung und Methylierung mit Gesundheit in Verbindung bringen (diese Studien wurden an Mäusen durchgeführt). Dies ist jedoch eine der ersten und vollständigsten Untersuchungen, die zeigen, dass durch die Umwelt verursachte epigenetische Veränderungen dauerhafte Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.
