Wie der lebensstil unsere Gene beeinflusst

In den vergangenen zehn Jahren wissen, wie der lebensstil wirkt sich auf unsere Gene, ein Forschungsfeld, genannt Epigenetik, hat exponentiell zugenommen. Forscher an Lund-Universität haben zusammengefasst, der Stand der wissenschaftlichen Erkenntnisse in der Epigenetik verbunden mit Adipositas und Typ-2-diabetes in einem review-Artikel veröffentlicht in der Fachzeitschrift Cell Metabolism.

Epigenetische Mechanismen kontrollieren die Aktivität von verschiedenen Genen. Störungen in der epigenetischen Maschinerie führen kann zu Krankheiten wie Adipositas und Typ-2-diabetes. Dieser review fasst die Rolle von epigenetischen Veränderungen in verschiedenen menschlichen Geweben, die von Bedeutung für die Stoffwechsel—zum Beispiel im Fettgewebe, in der Skelettmuskulatur, Pankreas-Inseln (die, unter anderem, enthält insulin-produzierende Zellen), Leber und Blut—in Verbindung mit Adipositas und Typ-2-diabetes.

„Die Epigenetik ist ein noch relativ neues Forschungsgebiet; aber jetzt wissen wir, dass epigenetische Mechanismen spielen eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Krankheit. Ebenso epigenetische Muster, die betroffen sind von Krankheit. Variationen im genetischen material (DNA), Alter, Bewegung und Ernährung haben ebenfalls einen Einfluss auf die epigenetische variation“, sagt Charlotte Ling, professor und Pionier auf dem Gebiet der Epigenetik und diabetes wer verfasste den Bericht zusammen mit dem Forscher Tina Rönn. Die Forscher detail die neuesten Erkenntnisse aus der Epigenetik in den folgenden Kategorien:

Die Bedeutung von Ernährung

Forschung zeigt, dass unsere Ernährung beeinflusst das epigenom in verschiedene Gewebe, die wichtig für den Stoffwechsel. Die Autoren des Artikels schreiben, dass sich mehrere interventionsstudien wurden durchgeführt, wobei die Teilnehmer wurden in Gruppen eingeteilt mit verschiedenen Diäten zur Untersuchung der Auswirkungen auf das epigenom. Einige Beispiele:

  • Einem hohen Fett-Diät für fünf Tage führte zu Veränderungen in der gen-Aktivität und DNA-methylierungsmuster in der Skelettmuskulatur und im Fettgewebe.
  • Gesättigte oder ungesättigte? In einer Studie, die Teilnehmer aßen muffins mit entweder gesättigten oder mehrfach ungesättigten Fetten für sieben Wochen. Alle Teilnehmer gewonnen, die gleiche Menge an Gewicht; jedoch, diejenigen, die aß eine Diät mit hohem Anteil an gesättigten Fetten waren stärker betroffen von viszeralem Fett Anhäufung und Speicherung der Fett in Ihren Lebern. DNA-Methylierung in das Fettgewebe betroffen war unterschiedlich zwischen den beiden Gruppen.

„Sowohl viszerale Fettleibigkeit und Fettansammlung, zum Beispiel in den Muskeln und der Leber, sind Risikofaktoren für diabetes und Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Eine weitere wichtige Beobachtung war, dass es schien, leichter zu induzieren-Methylierung verändert sich durch den Verzehr einer fettreichen Diät als umkehren davon zu einem späteren Zeitpunkt mit einer Kontroll-Diät“, sagt Charlotte Ling.

Körperliche Aktivität

Es ist bekannt, dass regelmäßige Bewegung schützt und verhindert, dass Personen mit hohem Risiko für Typ-2-diabetes von der Entwicklung der Krankheit. Übung hat einen positiven Effekt nicht nur auf die glucose-Homöostase und Ganzkörper-Energie-balance, sondern auch auf das Immunsystem.

Die Autoren beschreiben mehrere Studien haben gezeigt, dass übung hat einen Einfluss auf die DNA-Methylierung (siehe fact-box) und auf die Funktion der Gene in der Skelettmuskulatur und im Fettgewebe.

  • Eine Studie von 2013 zeigt, dass epigenetische Veränderungen, die auftreten, während des Trainings einen Einfluss auf den Stoffwechsel der Fettsäuren im Fettgewebe durch die Erhöhung der Aktivität bestimmter Gene.
  • Übung für kurze oder längere Zeit haben einen deutlichen Einfluss auf die DNA-Methylierung und ist anders zwischen den beiden Genen und Geweben.

„Epigenetik-können erklären, warum unterschiedliche Menschen reagieren unterschiedlich auf die übung,“ sagt Tina Rönn.

Altern

Altern ist assoziiert mit einer erhöhten abdominalen Adipositas, Insulinresistenz und Typ-2-diabetes. Ein besseres Verständnis der altersbedingten Mechanismen, die zur Adipositas und Typ-2-diabetes kann daher dazu beitragen, neue und vorbeugende Behandlung Methoden.

Die Forschung zeigt, dass:

  • Der Alterungsprozess ist gekennzeichnet durch erhebliche Unterschiede im epigenom, wo die Gene verlieren oder gewinnen neue methylierungen.
  • Übergewicht scheint einen Einfluss auf die Alters-gesteuerte epigenetische Veränderungen, die eine molekulare Verbindung zwischen dem Altern und übergewicht.

„Trotz DNA-Methylierung wird eine stabile epigenetische marker, wir wissen, dass das epigenom im Laufe der Zeit ändert“, sagt Charlotte Ling.

Die Bedeutung der Gene

Unsere Gene reguliert werden, die durch ein extrem komplexer Prozess, der beginnt in der molekularen Bausteine von Genen, die so genannten Nukleotide, die nur einen DNA-Strang. Dann fügen Sie der DNA-Methylierung, RNA-Moleküle und Histon-Modifikationen (Chemische Gruppen anzuhängen und Auswirkungen der Proteine, um die sich unsere lange DNA-Spirale gewickelt), die alle auch betroffenen, die von beiden genetischen und umweltbedingten Faktoren.

Studien zeigen, dass:

  • Da die DNA-Methylierung tritt vor allem an bestimmten Orten in unserer DNA, die erblichen Variationen in der Zusammensetzung der Gene eine Auswirkung auf die Möglichkeit für die methyl-Gruppen zu befestigen, um die Gene.
  • Eine Untersuchung auf Pankreas-Inseln zeigt, dass die Hälfte aller gen-Varianten, die verknüpft werden können, um Typ-2-diabetes auch das anlegen und löschen von Websites, auf denen DNA-Methylierung stattfinden kann, und von diesen konnten einige auch im Zusammenhang mit der Funktion der Gene und die Fähigkeit der Zellen, die insulin absondern.
  • Verschiedene genetische Varianten vermitteln die Wirkung auf metabolische Merkmale, darunter der BMI (Body-Mass-Index) und des HbA1c über die geänderten Niveaus der DNA-Methylierung.

Ist das epigenom vererbbar?

„Es ist eine interessante und herausfordernde Hypothese, dass epigenetische Vererbung trägt zur evolution“, schreiben die Autoren. Das epigenom ist variabel und passt sich schneller an die Veränderungen unserer Lebensweise in den letzten Jahrzehnten, als unsere Gene können durch Mutationen. Während der embryonalen Phase, die die meisten aktiven epigenetischen re-Programmierung erfolgt. Die Autoren beschreiben, dass das, was eine Frau ausgesetzt ist, während der Schwangerschaft wirkt sich nicht nur auf Sie und Ihr ungeborenes Kind, aber auch Ihre Enkelkinder aufgrund der Wirkung auf den embryo die eigenen reproduktive Zellen. Beide Eier und was wird später Spermien sind bereits gebildet, während der embryonalen Phase und bilden Teile des genetischen Materials in den Keimzellen.

„In der Lage sein, zu behaupten, dass epigenetische Veränderungen vererbt werden können über mehrere Generationen, Sie müssen in der Lage sein zu beweisen, ändert sich auch in der vierten generation und, nach unserem wissen, gibt es nur begrenzt, wenn überhaupt, Hinweise auf transgenerationale epigenetische Vererbung beim Menschen.“

Es gibt jetzt eine wachsende Zahl von Studien über die Weitergabe der epigenetischen information vom Vater. Zum Beispiel, es wurde gezeigt, dass die Spermien haben auch ein epigenom, ist beeinflusst durch Umweltfaktoren und das ist wahrscheinlich, um eine Wirkung auf die nächste generation:

  • Eine Studie aus dem Jahr 2016 zeigt, dass die Spermien-DNA methylome von übergewichtigen Männern, die bereits die Adipositaschirurgie wurde umgebaut nach der operation.
  • Eine frühere Studie zeigte auch, dass übung hat die Fähigkeit, zu Programmieren und die Spermien methylome, aber, wie diese Veränderungen vererbt werden, und vorteilhaft für die Nachkommen noch eingerichtet werden.

Wie kann die Epigenetik beitragen zu neuartigen Behandlungen?

Es ist bereits bekannt, dass regelmäßige Bewegung und eine gesunde Ernährung können verhindern, dass Personen mit einem Risiko für Typ-2-diabetes von der Entwicklung der Krankheit. Es ist daher wichtig, um in der Lage zu identifizieren, die diese Personen in einem frühen Stadium.

  • „In Zukunft wird es vielleicht möglich sein, durch epigenetische Biomarker, um vorherzusagen, wer am hohen Risiko der Entwicklung von Adipositas und Typ-2-diabetes, vorausgesetzt, dass Sie leicht zugänglich, zum Beispiel im Blut“, schreiben die Autoren der Artikel.
  • Neue technische Methoden, die machen es möglich, Medikamente bei einer bestimmten Zielgruppe die Möglichkeit bieten, die Entwicklung neuer Behandlungsmethoden. Diese könnte gezielt auf epigenetische Modifikationen wie diese verändert werden können.

Es gibt bereits Medikamente, die eine Wirkung auf die DNA-Methylierung und Histon-Modifikation. Diese wurden mit guten Ergebnissen getestet, z.B. für Leukämie. Die Autoren sagen, dass epigenetische Medikamente könnte auch einen Effekt auf Fettleibigkeit und Typ-2-diabetes, wie Studien gezeigt haben, in einigen Fällen, Sie verbessern die insulin-Sekretion.

„In Anbetracht, dass Typ-2-diabetes ist eine chronische Erkrankung, würde es brauchen, um eine lebenslange Droge, und daher Vorteile müssen abgewogen werden gegen die Nachteile und Nebenwirkungen untersucht werden müssen, als erste“, sagt Charlotte Ling.

Fakten/Epigenetik:

Unsere Erbsubstanz, der DNA-Strang enthält alle Gene und wird in die Zellen des Körpers. Wir Erben die DNA und es kann nicht geändert werden. DNA-Methylierung ist die am besten untersuchte epigenetische marker (und die Teil dieser überprüfung konzentriert sich auf) und beinhaltet eine Chemische Verbindung—Methylgruppen—an Gene und regulatorische Bereiche der DNA, die somit beeinflussen, welche Gene eingeschaltet und ausgeschaltet.