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22.12.2016

Epigenetik: Übergewicht schlägt sich auch auf dem Erbgut nieder

Die Festtags-Pfunde lagern sich nicht nur auf den Hüften, sondern auch auf der DNA ab. Das ist das Ergebnis einer großen internationalen Studie unter Federführung des Helmholtz Zentrums München, Partner im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung, die nun in ‚Nature‘ veröffentlicht wurde. Sie zeigt, dass ein erhöhter BMI zu epigenetischen Veränderungen an fast 200 Stellen des Erbguts führt – mit Auswirkungen auf die Gene.

Quelle: Fotolia/SSilver

Während sich unsere Gene im Laufe des Lebens kaum verändern, kann unser Lebensstil direkten Einfluss auf deren Umgebung ausüben. Wissenschaftler sprechen hier vom Epigenom (griechisch epi: auf, an, bei), also alles, was auf und um die Gene geschieht. Bisher kaum untersucht wurde, wie sich das Epigenom durch Übergewicht verändert. „Dabei ist die Frage bei schätzungsweise eineinhalb Milliarden übergewichtigen Menschen weltweit durchaus relevant“, so die Erstautorin der Studie Dr. Simone Wahl von der Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) am Helmholtz Zentrum München. „Vor allem wenn man weiß, dass Übergewicht zu Folgeerscheinungen wie Diabetes, Herzkreislauf- und Stoffwechselerkrankungen führen kann.“

Weltweit größte Studie zu BMI und Epigenetik

Das internationale Forscherteam unter der Leitung von Dr. Christian Gieger und Dr. Harald Grallert aus der AME (sowie Jaspal Kooner und John Chambers vom Imperial College London) überprüfte daher mögliche Zusammenhänge zwischen dem Body Mass Index (BMI) und epigenetischen Veränderungen*. Durch die immer besser werdenden technologischen Möglichkeiten realisierten sie so die bisher weltweit größte Studie zu diesem Thema.

Dazu untersuchten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Blutproben von über 10.000 Frauen und Männern aus Europa. Ein größerer Teil darunter waren Bewohner Londons mit indischer Abstammung, die laut den Autoren ein hohes Risiko für Fettleibigkeit und Stoffwechselkrankheiten haben. In einem ersten Schritt mit 5.387 Proben** ermittelte das Forscherteam 207 Genorte, die abhängig vom BMI epigenetisch verändert waren. Diese Kandidaten testeten sie dann an Blutproben von weiteren 4.874 Probanden und konnten 187 davon bestätigen***. Weitere Untersuchungen und Langzeitbeobachtungen wiesen zudem darauf hin, dass ein Großteil der Veränderungen eine Folge des Übergewichts war und nicht dessen Ursache.

Signifikante Änderungen auch an Entzündungsgenen

„Signifikante Veränderungen fanden vor allem an Genen statt, die für den Fettstoffwechsel sowie für Stofftransport zuständig sind, aber auch Entzündungsgene waren betroffen“, erklärt Gruppenleiter Harald Grallert. Weiterhin konnte das Team aus den Daten epigenetische Marker identifizieren, anhand derer sich das Risiko für einen Typ-2-Diabetes vorhersagen ließ.

„Unsere Ergebnisse erlauben neue Einblicke, welche Signalwege durch Fettleibigkeit beeinflusst werden“, so Christian Gieger, Leiter der AME. „Wir hoffen, dass daraus neue Strategien entstehen, wie man Typ-2-Diabetes und andere Folgen des Übergewichts vorhersagen und bestenfalls verhindern kann.“ Künftig wollen die Forscher auch im Rahmen der translationalen Forschungsarbeiten im Deutschen Zentrum für Diabetesforschung untersuchen, wie sich die epigenetischen Veränderungen im Einzelnen auf die Aktivität der darunter liegenden Gene auswirkt.

Weitere Informationen

* Konkret untersuchte das Team die Methylierungsmuster, also das vorhanden oder abwesend sein von Methylgruppen an der DNA. Durch sogenannte Hochdurchsatzmessungen können diese Methylierungsmuster heute relativ schnell und im großen Umfang untersucht werden.

** unter anderem aus der Augsburger KORA-Studie, der Londoner LOLIPOP-Studie und einem Teil der EPICOR Studie aus Italien

*** Einige davon konnten in der Folge auch in Fettgewebe bestätigt werden, wodurch gezeigt wurde, dass Veränderungen der Genregulation in krankheitsrelevanten Geweben auch im Blut sichtbar sind.

Hintergrund:
Das Helmholtz Zentrum München hat auf dem Gebiet der genetischen und epigenetischen Ursachenforschung zu Stoffwechselkrankheiten viel Expertise: Erst im Juli, waren die Forscher an der weltweit größten genetischen Untersuchung zu Typ-2-Diabetes beteiligt, die ebenfalls im renommierten Journal ‚Nature‘ veröffentlicht wurde. Die Meldung dazu finden Sie hier. Zudem konnten bereits im März diesen Jahres Helmholtz-Wissenschaftler aus München zeigen, dass durch Ernährung verursachte Fettleibigkeit und Diabetes sowohl über Eizellen als auch über Spermien epigenetisch an die Nachkommen vererbt werden können. Hier geht es zur entsprechenden Meldung.

Original-Publikation:

Wahl, S. et al. (2016): Epigenome-wide association study of body mass index, and the adverse outcomes of adiposity. Nature, doi:10.1038/nature20784

Das Helmholtz Zentrum München verfolgt als Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin für die Diagnose, Therapie und Prävention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafür untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Münchens. Das Helmholtz Zentrum München beschäftigt rund 2.300 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 37.000 Beschäftigten angehören.

Die Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) analysiert populationsbasierte Kohorten und Fallstudien für bestimmte Krankheiten mit Hilfe von Genomik, Epigenomik, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik und funktionellen Analysen. Ziel ist, die molekularen Mechanismen komplexer Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes oder Adipositas aufzuklären. Die Abteilung führt die Bioprobenbank der Epidemiologie und übernimmt die Probenverwaltung und -lagerung für nationale und internationale Projekte. 

Das Institut für Epidemiologie II (EPI II) erforscht die Zusammenhänge von Umwelt, Lebensstil und Genetik bei der Entstehung von Diabetes, Erkrankungen des Herzens und der Erhaltung der Gesundheit im Alter. Die Forschung stützt sich auf die einzigartigen bevölkerungsbasierten KORA-Ressourcen (Kohorte, Herzinfarktregister, Aerosol-Messstation). Folgestudien innerhalb der Kohorte ermöglichen die Untersuchung von Frühformen und Komplikationen ausgewählter chronischer Erkrankungen und deren Verbreitung in der Bevölkerung.

Der Lehrstuhl bzw. das Institut für Genetische Epidemiologie (IGE) beschäftigt sich mit der Planung, Durchführung und Auswertung von Projekten zur Identifizierung genetischer Faktoren, die zur Entstehung komplexer Krankheiten beim Menschen beitragen. Dies beinhaltet die Anwendung, Weiterentwicklung und Implementation verschiedenster statistischer Methoden, z.B. für seltene genetische Varianten, mitochondriale DNA, Gen-Gen- und Gen-Umwelt-Interaktionen, Familienstudien sowie die Berücksichtigung von Populationsstrukturen. Die Aufklärung von krankheitsrelevanten genetischen Faktoren sowie deren Berücksichtigung bei der Modellierung von Krankheitsrisiken bildet die Grundlage für individualisierte Behandlungs- oder Präventionsmaßnahmen. Der Lehrstuhl für Genetische Epidemiologie ist Partner im Münchner Zentrum für Gesundheitswissenschaften (MC-Health).

Am Institut für Humangenetik (IHG) stehen die Identifizierung und funktionelle Charakterisierung von Genen, die Krankheiten verursachen, im Mittelpunkt der Forschung. Dabei werden Genmutationen, Genvarianten und die Gen-assoziierten Signalwege untersucht. Inhaltliche Schwerpunkte bilden Endokrinopathien, Herzrhythmusstörungen, neurologische Störungen sowie Mitochondropathien. Durch die Kenntnis krankheitsverursachender Genvarianten lassen sich Konzepte für neue Therapieansätze entwickeln.

Das Deutsche Zentrum für Diabetesforschung e.V. ist eines der sechs Deutschen Zentren der Gesundheitsforschung. Es bündelt Experten auf dem Gebiet der Diabetesforschung und verzahnt Grundlagenforschung, Epidemiologie und klinische Anwendung. Ziel des DZD ist es, über einen neuartigen, integrativen Forschungsansatz einen wesentlichen Beitrag zur erfolgreichen, maßgeschneiderten Prävention, Diagnose und Therapie des Diabetes mellitus zu leisten. Mitglieder des Verbunds sind das Helmholtz Zentrum München – Deutsches Forschungszentrum für Gesundheit und Umwelt, das Deutsche Diabetes-Zentrum DDZ in Düsseldorf, das Deutsche Institut für Ernährungsforschung DIfE in Potsdam-Rehbrücke, das Institut für Diabetesforschung und Metabolische Erkrankungen des Helmholtz Zentrum München an der Eberhard-Karls-Universität Tübingen und das Paul-Langerhans-Institut Dresden des Helmholtz Zentrum München am Universitätsklinikum Carl Gustav Carus der TU Dresden, assoziierte Partner an den Universitäten in Heidelberg, Köln, Leipzig, Lübeck und München sowie weitere Projektpartner.

Bitte lesen Sie dazu auch: "Epigenetik: Speckröllchen verändern das Erbgut"
in: Helmholtz Gemeinschaft Website

Hinweis: Dieser Text wurde vom Informationsdienst Wissenschaft (idw) e. V. als beste Pressemeldung des Jahres 2016 ausgezeichnet (Link zum idw).