„Du bist, was du isst“ – Die Rolle der Epigenetik bei metabolischen Erkrankungen

Bezugnehmend auf: „Epigenetische Muster bei Typ-2-Diabetes“, A. Schürmann (Nuthetal), Diabetes Herbsttagung 2018

Darwin’s Evolutionstheorie ist uns allen ein Begriff – aber hatte er Recht? Heutzutage weiß man, dass unsere Gene durch Umwelteinflüsse, wie zum Beispiel unsere Ernährung, verändert werden können. Genauer gesagt, wird die Genexpression, also welche Gene aktiv bzw. inaktiv sind, durch epigenetische Mechanismen reguliert. Doch wodurch wird entschieden, ob ein Gen stillgelegt wird oder nicht? Damit beschäftigt sich das spannende Feld der Epigenetik.

Epigenetik kann über verschiedenste Wege die Genregulation und -expression beeinflussen: Histon-Modifikation, microRNAs, Genmethylierung und andere. Bei der Genmethylierung wird durch Bindung von Methylgruppen an die Cytosin-Basen der DNA der DNA-Strang dichter gepackt, vereinfacht gesagt, was zur Folge hat, dass Transkriptionsfaktoren nicht mehr daran binden können und das Gen dadurch stillgelegt wird. Kurz: Eine steigende Genmethylierung führt zu einer Abnahme der Expression des entsprechenden Gens.

Das veränderte Methylierungsmuster eine Rolle bei Diabetes spielen, konnten Rönn et al. eindrucksvoll zeigen: Veränderungen in verschiedensten Genen, welche unter anderem in Fett- und Muskelgewebe exprimiert sind, könnten zu verminderter Insulinsekretion sowie erhöhter Insulinresistenz führen und somit zur Entstehung eines Diabetes mellitus beitragen. (1)

Das Protein IGFBP2 beispielsweise ist ein Schlüsselenzym im Insulin-Signalweg. Eine zunehmende Methylierung von IGFBP2 zeigte im Mausversuch einen signifikanten Zusammenhang zwischen daraus resultierender verminderter Genexpression, was positiv mit der Neigung, eine Fettleber zu entwickeln, assoziiert ist. (2)
Weiters fanden Kammel et al. das erhöhte IGFBP2-Methylierungslevel in Blutzellen mit einer eingeschränkten Glukosetoleranz assoziiert sind. (3)

Zusammenfassend weisen zahlreiche Forschungsergebnisse darauf hin, dass epigenetische Mechanismen eine Rolle in der Krankheitsentstehung von Diabetes mellitus und anderen metabolischen Erkrankungen spielen könnten. Daraus eröffnen sich viele neue Möglichkeiten in der Diagnostik, Prognostik und Therapie. In der Onkologie beispielsweise sind die epigenetischen Medikamente 5-Azacytidin und Decitabin, welche den Methylierungsgrad beeinflussen, längst Bestandteil der Krebstherapie. (4) Es wird Zeit, dem wichtigen, aber noch so unbekannten Feld der Epigenetik mehr Bedeutung zu schenken und die Potentiale darin zu erkennen.

Quellen:

  1. Ronn T, Ling C. DNA methylation as a diagnostic and therapeutic target in the battle against Type 2 diabetes. Epigenomics. 2015;7(3):451-60.
  2. Ahrens M, Ammerpohl O, von Schonfels W, Kolarova J, Bens S, Itzel T, et al. DNA methylation analysis in nonalcoholic fatty liver disease suggests distinct disease-specific and remodeling signatures after bariatric surgery. Cell metabolism. 2013;18(2):296-302.
  3. Kammel A, Saussenthaler S, Jahnert M, Jonas W, Stirm L, Hoeflich A, et al. Early hypermethylation of hepatic Igfbp2 results in its reduced expression preceding fatty liver in mice. Human molecular genetics. 2016;25(12):2588-99.
  4. Epigenetische Behandlung mit 5-Azacytidin und Decitabin, Norbert Gattermann, Heinrich-Heine-Universität, Düsseldorf; 2. Deutsches MDS-Forum – Duisburg 2008

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