Epigenetik — Low Carb ändert die Genexpression

Bei meiner Arbeit als Forscherin an der Stanford Universität beschäftige ich mich mit dem Thema Epigenetik, personalisierte Ernährung und personalisierte Medizin, und wie diese auf individuelle Charakteristiken wie Gene, Genexpression und Lifestyle angewendet werden können. Zusammen mit Prof. Dr. Gardner arbeite ich an der DIETFITS Studie, welcher Ziel es ist die Verbindungen dieser drei Bereiche zu verstehen. DIETFITS ist die Folgestudie der A bis Z Studie, an der mehr als 300 Frauen teilnahmen. Die Ergebnisse zeigten dabei, dass Atkins als beste Diät in allen Kategorien abschnitt.

Mit 609 übergewichtige männliche und weibliche Teilnehmern ist DIETFITS die größten jemals angelegten Studie, welche Low-Carb vs. Low Fat Diäten in Bezug auf Gewichtsverlust und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sowie auf das Mikrobiom, Blutfette, Entzündungen und Epigenetik untersucht. Die Teilnehmer verfolgten für ein Jahr entweder Atkins (Low Carb) oder eine Low Fat Diät. Wir untersuchten hierbei inwiefern eine Diät die Genexpression beeinflusst. Wir vermuten, dass gute Gene uns gesund und dünn machen und schlechte Gene dick und krank. Was wäre wenn wir durch Lifestyleänderungen die bösen Gene abschalten und die guten Gene aktivieren könnten?

Unsere Gene

Auf unserer DNA befinden sich eine Art Schalthebel, welche durch Lifestyle- und Umweltfaktoren, wie Stress, Schlaf, Alter, Gifte und Sport beeinflussbar sind.
Epigenetische Veränderungen wirken sich zudem ebenfalls auf unsere Physiologie aus. In jeder unserer Zellen befindet sich die gleiche DNA, wobei die Zellen unterschiedlich aussehen. Trotz der Tatsache, dass wir dieselben Gene haben, haben diese unterschiedliche epigenetische Modifikationen. Die DNA ist dabei als die Hardware anzusehen, die Epigenetik als unsere Software, welche eine große Vielfalt ermöglicht.

Reversible Epigenetik

Veränderungen in der Epigenetik sind reversibel, wobei es zwei Arten von epigenetischen Markern gibt, permanente und eben die reversiblen. Permanente Marker entstehen meist während der embryonalen Entwicklung vor der Geburt. In meinen Studien untersuche ich, wie Low Carb oder Low Fat Diäten die Genexpression durch epigenetische Modifikationen verändern können und wie diese Modifikationen verwendet werden können, um ein personalisiertes Abnehmprogramm zu kreieren.

Genetische Variationen und epigenetische Modifikationen

197 genetische Variationen werden mit einer Prädisposition für Fettleibigkeit in Verbindung gebracht, lediglich zwei Prozent dieser Prädisposition sind jedoch auf diese Variationen zurückzuführen. Genexpression und Lifestyle erklären dabei die restlichen 98 Prozent.
Es gibt drei epigenetische Hauptmodifikationen: nc-RNA (nichtcodierende RNA, DNA Methylierung und die Histon Modifikationen. Codierende RNA sind Boten, die die Geninformation zum Protein befördert. Nichtcodierende RNAs regulieren die Genexpression. Histone sind Proteine, welche die DNA in unseren Zellen organisieren und die DNA ist kompakt um diese Histone gewickelt. Gene, die eng verpackt sind, sind abgeschaltet, um sie anzuschalten muss das Chromatin durch Methyl- oder Acetylgruppen geöffnet werden. In der Regel öffnen jedoch Acetylgruppen das Chromatin und Methylgruppen schließen es.

Epigenetischer Einfluß durch Ernährung

Unsere Ernährung spielt eine entscheidende Rolle für die Genexpression. Wir sind was wir essen und sehr wahrscheinlich auch was unsere Großeltern gegessen haben. Es wird diskutiert, ob epigenetische Modifikationen sogar über Generationen hin vererbbar sind.
Die Ernährung ist es, was den Unterschied zwischen einer Königin- und einer Arbeiterbiene ausmacht, wobei sie genetisch identisch sind, die Königin bekommt lediglich königliches Gelee zum essen. Auch wir Menschen haben in den Methylspendern, wie Vit B12, Folat und Methionin unser eigenes königliches Gelee. Diese kommen vor allem in einer Vielzahl von Pflanzen und tierischen Produkten, wie grünblättrigem Gemüse, Nüssen, Fleisch und Eiern vor.
Für dieses Phänomen gibt es zudem zahlreiche Menschen und Tierstudien. Kinder, die beispielsweise 1945 in den Niederlanden in ihren ersten 10 Wochen nach der Geburt der Hungersnot ausgesetzt waren, zeigten eine geringere Methylierung des EGF Gens (Epidermal Growth Factor) und gleichzeitig eine größere Affinität Diabetes zu entwickeln. Möglicherweise lernten die Gene dieser Kinder mit der Hungersnot umzugehen und stärkten ihre Speicherfähigkeit.
Am Beispiel von Spermazellen sehen wir bei übergewichtigen Männern ganz bestimmte epigenetische Marker im Vergleich zu dünnen Männern. Nach einer Gewichtsabnahme durch eine Magenoperation konnte man dann Veränderungen des Epigenoms sehen, die epigenetischen Marker glichen mehr denen der Dünnen.

Ketone und genetische Expression

Selektive Genexpression differenziert Zellen und wird durch die Kontraktion und Expansion von Histonen kontrolliert. Der Hauptketonkörper Betahydroxybutyrat unterstützt dabei die Relaxation bzw. die Verengung des Chromatins durch die Indizierung der Histon Deacytelase. Histon Deacytelase formt das Chromatin um, indem es Acetylgruppen entfernt und dadurch das Gen beruhigt. Nahrungsmittelbestandteile mit ähnlichen Eigenschaften sind Curcumin, Resveratrol und Sulforaphan.

Gewichtsverlust moduliert epigenetische Modifikationen

Die DNA Methylierung besänftigt in der Regel die Gene, indem eine Methylgruppe an das Cytosin der DNA andockt. Hierbei reagieren Menschen allerdings unterschiedlich stark, so können manche die positiven Eigenschaften einer ketogenen Diät schon bei einer mittel Kohlenhydratlastigen Diät erfahren, während andere ihren Konsum unter 20g Kohlenhydrate fahren müssen.

Ketogene Diät

Eine ketogene Diät ist nicht nur Butter und Fleisch. In der Regel essen Menschen, die ihre Kohlenhydrataufnahme reduzieren mehr grünes und anderes Gemüse als Vegetarier. Meine Diät besteht zu 50-60% aus Fett. Ich esse eine Menge an Low-Carb Gemüse und ab und an mal High-Carb Gemüse und Früchte. Zudem gibt es Protein aus Nüssen, Fleisch, Fisch und Eier. Man muss etwas experimentieren, um die richtige Diät für einen zu finden. Wichtig ist es die Inhaltsstoffe auf den Etiketten der Lebensmitteln zu kontrollieren und entzündungsfördernde Lebensmittel und Zucker zu meiden. Wer öfters kleine Mahlzeiten isst vermeidet ein Überessen bei den größeren Mahlzeiten. Durch diese Diät konnte ich als Italienerin und einer typischen Italienischen Diät bestehend aus Pasta und Pizza meinen Triglyceridwert von 80 und HDL-Wert von 65 auf 30 bzw. 135 optimieren.

Dankbarkeit

In Italien schätzen wir kleine Dinge. Wir leben den Moment. Ich finde mich allerdings immer häufiger darin, diesen Moment zu vergessen oder kleine Dinge wertzuschätzen. Eine gute Diät, Training, soziale Beziehungen, Teilen und den Moment zu leben sowie dankbar zu sein sind für mich essentiell wichtige Punkte für ein gesundes und zufriedenes Leben.

 

Dr. Lucia Aronica

 

Dr. Lucia Aronica gibt zusammen mit LIVE BETTER am 14./15. Juli ein Seminar zum Thema Epigenetik und personalisierte Ernährung in München. Mehr Informationen hier.

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