Könnten einige Gesundheitsmerkmale epigenetisch vererbbar sein?
„Tierversuche weisen darauf hin, dass neben der Genetik auch die Exposition gegenüber Stressfaktoren zukünftige Generationen durch Modifikationen in den Geschlechtszellen verändern kann“, sagt Olli Raitakari, Koordinator des Projekts MULTIEPIGEN, das vom Europäischen Forschungsrat finanziert wurde. Raitakari führt Tabakrauchen, Ernährung, Umweltbelastung und Stress als potenziell generationenübergreifende Auswirkungen auf die Gesundheit an. Expositionen dieser Art können Gene aus- und einschalten, ohne DNS-Sequenzen zu verändern, was bedeutet, dass Merkmale und Krankheiten durch das elterliche (sogar großelterliche) Umfeld beeinflussbar sind. Beispielsweise kann die Exposition die Spermien-RNS – Moleküle, welche die Genexpression modulieren, – verändern, die dann Eigenschaften der Nachkommenschaft, etwa die Stoffwechselgesundheit, „programmieren“. Neben den potenziell schädlichen Effekten könnte die epigenetische Vererbung auch adaptive Vorteile mit sich bringen. Da es nicht möglich war, die Art von mit Tieren realisierten Experimenten beim Menschen durchzuführen, kombinierte das MULTIEPIGEN-Team detaillierte Längsschnittdaten mit für die Hypothese der epigenetischen Vererbung spezifischen Daten. „Unsere Studie trägt dazu bei, die epigenetische Vererbung in einer Bevölkerung unserer Gegenwart zu erklären, wobei die Exposition in verschiedenen Lebensphasen mit dem epigenetischen Profil der Spermien in Beziehung gebracht wird. Soweit wir wissen, gibt es keine anderen Studien, die detaillierte Informationen, einschließlich der Keimbahn-Epigenetik, aus einer derart großen Mehrgenerationenstichprobe gewonnen haben“, sagt Raitakari von der Universität Turku, an der das Projekt angesiedelt ist.
Einzigartiger Datensatz dient Erforschung der epigenetischen Vererbungshypothese
Angeregt durch die spärliche Beweislage für einen (durch Eizellen oder Spermien) keimbahngesteuerten Prozess der generationenübergreifenden Vererbung beim Menschen konzentrierte sich das Team von MULTIEPIGEN auf epigenetische Marker in Spermien. Ziel war es insbesondere, zu verstehen, wie verschiedene Aspekte des Exposoms (kollektive Exposition im Verlauf des Lebens) diese Marker beeinflussen und sich auf die Gesundheit der Nachkommenschaft auswirken. „Es gibt zwar immer mehr Belege dafür, wie sich bestimmte Expositionen auf die männlichen Keimzellen auswirken und wie diese die Merkmale der Nachkommenschaft beeinflussen, aber das gesamte Phänomen des Keimzellen-Epigenoms, von den väterlichen Expositionen bis zur Gesundheit der Nachkommenschaft, wurde bisher noch nicht gründlich innerhalb eines einzigen Datensatzes untersucht“, fügt Projektforscherin Noora Kartiosuo hinzu. Das Team des Projekts MULTIEPIGEN stützte sich auf die Studie Cardiovascular Risk in the Young Finns Study (YFS), eine 1980 begonnene Längsschnitt-Kohortenstudie über kardiovaskuläre Risiken bei jungen Menschen in Finnland mit Teilnehmerinnen und Teilnehmern im Alter von 3 bis 18 Jahren. Insgesamt nahmen 2 127 der ursprünglich 3 596 Teilnehmenden teil, wobei das MULTIEPIGEN-Team Daten von 2 425 Eltern und 2 762 Nachkommen der ursprünglichen YFS-Kohorte sammelte. Das Team interessierte sich für die väterliche Exposition gegenüber einer Palette von Umweltchemikalien, Rauchen, Adipositas (hoher Körperfettanteil) und Stress, wobei die väterliche Exposition während der Pubertät und rund um die Empfängnis des Nachwuchses im Mittelpunkt standen. Um den Gesundheitszustand über drei Generationen hinweg zu beurteilen, setzte das Team auf anthropometrische Daten, Bewertungen kognitiver Funktionen, Karotis- und Leber-Ultraschall, Fragebögen zur psychischen Gesundheit sowie Blut- und Serumproben.
Vorläufige Erkenntnisse
Während die Analyse noch nicht abgeschlossen ist, verfügt das Team bereits über einige vorläufige Ergebnisse. Die Analyse bestätigt im Großen und Ganzen frühere Erkenntnisse über die Auswirkungen des väterlichen Rauchens und von Adipositas beim jungen Vater rund um den Zeitpunkt der Konzeption auf die kardiometabolische, kognitive und psychische Gesundheit der Nachkommenschaft. Speziell in Bezug auf die Keimbahn erklärt Kartiosuo: „Unsere Daten decken sich mit den Ergebnissen von Tierstudien. Erstens, dass bestimmte Gruppen von Spermien-RNS-Molekülen besonders ‚reaktiv‘ auf externe Stressfaktoren reagieren. Zweitens, dass die RNS-Gruppen, von denen angenommen wird, dass sie intergenerationelle Informationen tragen, gleichermaßen diejenigen sind, die in unseren menschlichen Daten am häufigsten mit der Gesundheit der Nachkommenschaft in Verbindung gebracht werden.“
Weitreichende gesundheitliche Auswirkungen der epigenetischen Vererbung
Die Aufdeckung der schädlichen Auswirkungen der Exposition auf nachfolgende Generationen wird wahrscheinlich ein Überdenken einiger gesundheitsbezogener Verordnungen bewirken, etwa in Bezug auf die Exposition gegenüber per- und polyfluorierten Alkylsubstanzen, den sogenannten Ewigkeitschemikalien. Ebenso könnten Erkenntnisse über die Auswirkungen von die Gesundheit beeinflussenden Angewohnheiten der Väter, zum Beispiel in Bezug auf Gewicht und Stressbewältigung, zu stärkeren Interventionsstrategien bei jungen Männern hinführen. Um die Auswirkungen des heutigen Exposoms auf Spermien zu erforschen, besteht das nächste Ziel des Teams darin, das Epigenom der Spermien gesunder, junger, fruchtbarer Männer um den Zeitpunkt der Empfängnis herum zu charakterisieren und dann die Nachkommenschaft zu beobachten. „Das wäre zwar ein jahrzehntelanges Unterfangen, würde aber bereits frühzeitig wichtige Erkenntnisse über die Gesundheit liefern“, fügt Raitakari hinzu.
Schlüsselbegriffe
MULTIEPIGEN, epigenetisch, Gesundheit, Stressoren, Sperma, Rauchen, RNS, Gen