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| Biological medicine for healing and health |
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Epigenetik:
Potenzial für ein gesundes, langes Leben
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Liebe Patienten und Freunde der Paracelsus Klinik,
Epigenetik bedeutet so viel wie "über der Genetik" und beschäftigt sich mit Veränderungen in der Genaktivität, die nicht durch die DNA-Sequenz selbst verursacht werden, sondern durch äussere Einflüsse. Diese Veränderungen können im Laufe unseres Lebens auftreten und haben erhebliche Auswirkungen auf unsere Gesundheit. Besonders unsere Ernährung und unser Lebensstil können die epigenetischen Mechanismen beeinflussen, die unsere Lebensqualität beeinflussen. Die Epigenetik ist daher ein Beweis dafür, dass wir immer die Möglichkeit haben, und egal wie unser genetischer Bauplan ist, unsere Gesundheit bewusst zu steuern und positive Veränderungen in unserem Leben herbeiführen können.
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Welche Auswirkung hat die Epigenetik?
Epigenetische Prozesse beeinflussen, wie unsere Gene im Laufe unseres Lebens verwendet werden. Sie werden gesteuert, indem Gene reguliert und an- oder ausgeschaltet werden. Ein gutes Beispiel dafür, wie enorm der Unterschied zwischen zwei epigenetischen Programmen sein kann, zeigen der Schmetterling und die Raupe. In der DNA jeder Zelle der Raupe finden sich die genetischen Codes für die Raupe und den Schmetterling. Welchen Bauplan eine Zelle letztlich aber wählt, das entscheidet sie mit ihrem zweiten, dem epigenetischen Code.
Es ist wichtig zu wissen, dass epigenetische Veränderungen zellspezifisch sind, was bedeutet, dass sie in verschiedenen Zelltypen unterschiedlich sein können. Dies ist anders als genetische Veränderungen, die in allen Zellen gleich sind. Bei der Erforschung von epigenetischen Veränderungen muss daher immer berücksichtigt werden, welchen Zelltyp man betrachtet oder in welchem Milieu die Zellen in einem Gewebe zu finden sind (1).
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Die Ernährung beeinflusst das Epigenom, um individuelle und transgenerationale Phänotypen zu verändern. Quelle: Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 3425
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Zellmuster im Wandel: Wie innere und äussere Faktoren unser Leben beeinflussen!
Im herkömmlichen medizinischen Modell wird der Körper als biologische Maschine betrachtet, die aus Biochemikalien besteht und von Genen kontrolliert wird. Der Körper wird also ähnlich einem Auto gesehen, und Ärzte betrachten den Körper ähnlich wie Automechaniker ein Auto. Wenn Teile kaputtgehen, werden sie ersetzt, beispielsweise durch Transplantationen oder synthetische Gelenke.
Das Problem entsteht, wenn der Mechanismus nicht funktioniert, und die Schuld wird dem Fahrzeug gegeben, das nicht läuft. Es besteht immer noch die Ansicht, dass das Fahrzeug, in diesem Fall unser Körper, von Genen kontrolliert wird, ohne die Tatsache zu berücksichtigen, dass es tatsächlich einen Fahrer in diesem Auto gibt. Die Epigenetik zeigt, dass die Fahrzeuge oder Gene nicht für den Zusammenbruch verantwortlich sind, sondern der Fahrer.
Im Wesentlichen führt das Fehlen von Fahrkompetenz oder mangelnde Pflege des Autos zu Unfällen oder Fahrzeugausfällen. Der Lebensstil ist daher entscheidend. Wenn wir gesunde Denkweisen pflegen, uns ausgewogen ernähren und uns regelmässig bewegen, werden wir weniger neue 'Teile' benötigen.
Die Zelle kann daher als Computerchip betrachtet werden, wobei die Gene lediglich Programme darstellen. Die Umgebung oder das Milieu der Zelle ist vergleichbar mit dem Tippen auf eine Tastatur. Die Zellmembran kann als Informationsüberträger betrachtet werden, und die DNA im Zellkern repräsentiert die Festplatte mit all ihren Potenzialen.
Epigenetische Veränderungen werden durch innere Faktoren wie Nährstoffe, Stoffwechsel oder Hormone sowie durch äussere Faktoren wie Umwelt, Stress und sogar das Bewusstsein in Gang gesetzt. Zudem können epigenetische Einflüsse von einer Zellteilung zur nächsten weitergegeben und sogar vererbt werden. Damit könnten die Auswirkungen über Generationen hinweg beim Menschen wirksam sein (2,3).
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Wie funktioniert die epigenetische Genkontrolle?
1. DNA-Methylierung
DNA-Methylierung ist ein Prozess, bei dem spezielle Enzyme chemische Markierungen auf bestimmten Teilen unseres Erbguts, also der DNA, setzen. Diese Markierungen sind sehr stabil und dienen als Signal für die Replikation der DNA bei der Zellteilung. DNA-Methylierung kann von einer Zellgeneration zur nächsten weitergegeben werden und ist in verschiedenen Zelltypen unterschiedlich. Sie beeinflusst die Aktivität von Genen und kann entweder deren Aktivität hemmen oder fördern (1).
Insgesamt zeigt die Forschung, dass DNA-Methylierung eine wichtige Rolle bei der Anpassung an Veränderungen spielt. Dies ist besonders in der Entwicklung, aber auch im Alterungsprozess von Bedeutung.
2. Histon-Modifikationen
Unsere DNA ist in winzige Pakete (Nukleosomen) verpackt, die aus acht speziellen Proteinen (Histonen) bestehen und die DNA wie aufgerollte Schnüre halten. Diese verpackte DNA ist schwer zugänglich und kann nicht direkt für genetische Prozesse wie das Ablesen von Genen verwendet werden. Die Art und Weise, wie diese Nukleosomen angeordnet sind, kann die Aktivität von Genen beeinflussen. Dies geschieht durch Veränderungen an den Histonen.
Es gibt viele verschiedene Arten von Histon-Veränderungen, die an bestimmten Stellen in den Nukleosomen auftreten. Diese Veränderungen sind kleine chemische Anpassungen an den Histonen, welche Gene ein- oder ausgeschalten und beeinflussen können, wie schnell diese Gene abgelesen werden (1,4).
3. RNA-Interferenz
Mit dem RNA-Interferenz-System zeigt sich neben der DNA-Methylierung und der Histon-Modifikation ein dritter Weg, durch den Umwelteinflüsse dauerhaft die Aktivität der Gene verändern können.
Im Erbgut gibt es nicht nur Gene, sondern auch Codes für kleine regulatorische RNA. Von diesen kleinen RNA-Molekülen gibt es verschiedene Arten wie piRNA (in Keimzellen), miRNA und siRNA (in allen Zellen) sowie lange nicht-kodierende RNA (lncRNA), und sie sind direkt in die epigenetische Regulation involviert. Mithilfe dieser kleinen RNA-Moleküle kann eine Zelle die Produktion eines Proteins nicht nur an- oder ausschalten, wie sie es mit den anderen epigenetischen Schaltern tut, sondern sie kann die Genaktivität auch gezielt drosseln. Daher spricht man von RNA-Interferenz, als ob zwei Wellen aufeinandertreffen (5).
Zum Beispiel kann es in Krebszellen zu Fehlregulationen von Mikro-RNA (miRNA) kommen, was dazu führt, dass die DNA falsch reguliert wird und daher ein guter Indikator für Funktionsstörungen in Zellen ist. Bislang sind etwa 350 Mikro-RNAs bekannt, aber die Bedeutung dieser kleinen nicht-kodierenden RNA-Moleküle für die Steuerung epigenetischer Prozesse im Menschen ist noch nicht vollständig verstanden (5).
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Ernährungsepigenetik: Du bist was du isst
Um welche Umwelteinflüsse geht es eigentlich? Zunächst ist Vorsicht geboten, denn natürlich ist bei Weitem nicht jede epigenetische Veränderung auf die Umwelt zurückzuführen. Das Epigenom, die Gesamtheit aller epigenetischen Markierungen eines Genoms, entsteht zum grössten Teil bereits im frühen Embryostadium. Jedoch zeigen viele Studien, dass besonders unsere Lebenserfahrungen und unser Lebensstil, darunter Ernährung, Bewusstsein, Verhalten und Umwelttoxine, Veränderungen in der Genexpression erzeugen können (1,5,6,7,8).
Der alte Glaube, dass Gene alles kontrollieren, muss daher weichen, und wir sind aufgefordert, wieder selbst die Verantwortung für unsere Gesundheit zu übernehmen.
Das Schicksal der Zelle
Wer sein Leben ändert, verändert seinen Stoffwechsel und sein Hormonsystem. Das wirkt sich langfristig auf Methylierungsmuster, Histonmodifikationen und Mikro-RNAs aus, was wiederum positiv auf Körper und Geist wirken kann.
Wenn Sie Ihren Körper von einer Umgebung in eine andere bewegen oder Ihre Ernährung ändern, verändert sich die Zusammensetzung des inneren Milieus, in dem die Zellen existieren. Die Chemie der körpereigenen Matrix bestimmt, welche Proteine im Zellkern kodiert werden. Das Schicksal der Zelle hängt also, zusammengefasst, von Lebensstil, Trauma und Toxinen ab.
Wie können wir also die Zelle umprogrammieren und eine optimale Gesundheit fördern?
1. Ernährung
Viele Studien belegen eine epigenetische Rolle der Ernährung für die Gesundheit und die Lebenserwartung sowie bei der Entstehung von Krankheiten.
Ein beeindruckendes Beispiel für die Auswirkungen der Ernährung auf die Epigenetik und deren Konsequenzen für das äussere Erscheinungsbild findet sich bei Honigbienen. Wenn weibliche Bienenlarven schlüpfen, sind sie zunächst alle gleich. Die unfruchtbare Arbeitsbiene entwickelt sich je nach ihrer Ernährung in der Larvenphase zu einer fruchtbaren Königin, und das geschieht durch epigenetische Veränderungen in den DNA-Methylierungsmustern (7).
Die Larven, die zu Königinnen bestimmt sind, werden ausschliesslich mit königlichem Gelee (Gelée Royale) gefüttert. Dieses Gel enthält Zucker, Wasser, Eiweisse, Aminosäuren und verschiedene B-Vitamine sowie Spurenelemente. Bisher ist nicht genau bekannt, welcher Inhaltsstoff im Gelée Royale die Entwicklung zur Königin auslöst, aber irgendwie können diese Inhaltsstoffe ein bestimmtes Schlüsselgen ausschalten, das zur Entwicklung der Königinnenbiene führt.
Die Honigbiene zeigt, wie die richtige Ernährung zur richtigen Zeit darüber entscheiden kann, welches epigenetische Programm ein Leben lang wirksam ist.
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Gamechanger für die Gesundheit: Die Powerfoods, die den Unterschied machen
Bestimmte Nährstoffe haben so einen positiven Effekt, dass sie sogar die negativen Auswirkungen von schädlichem Verhalten wie Rauchen oder dem Kontakt mit bestimmten Chemikalien abmildern können. Auch wenn die Ernährungsepigenetik noch ein relativ neuer Bereich innerhalb der Epigenetik ist, kann aus verschiedenen Studien bereits ableitet werden, welche Lebensmittel einen Einfluss auf unser Wohlbefinden haben.
Insbesondere Nährstoffe aus Obst und Gemüse können die übermässige Methylierung von wichtigen Genen in der DNA reduzieren, was sogar zur Unterdrückung von Tumoren führen kann (8,9). Besonders sekundäre Pflanzenstoffe könnten im Hinblick auf die Entstehung von Tumoren über epigenetische Mechanismen möglicherweise präventiv wirken (5). Das im grünen Tee enthaltene Hauptpolyphenol Epigallocatechin-3-gallat konnte in vitro beispielsweise abgeschaltete Tumorsuppressorgene durch Methylierung wieder reaktivieren. Eine ähnliche Wirkung wird auch beim Phytoöstrogen Genistein aus der Sojabohne vermutet. Zudem deuten präklinische Studien darauf hin, dass ein Teil der tumorprotektiven Effekte mit verschiedenen Nahrungsinhaltsstoffen wie Folsäure, Vitamin B12 und B6, Methionin sowie Cholin in Verbindung gebracht werden kann (1,5,6).
Auch bei kardiovaskulären Erkrankungen wird seit kurzem die Beteiligung epigenetischer Mechanismen diskutiert. Es wird vermutet, dass durch Ernährungsfaktoren und einen erhöhten Homocysteinspiegel anomale DNA-Methylierungsmuster entstehen können, was im Tiermodell bereits nachgewiesen wurde (5,10).
Kurz gesagt, der Verzehr von Obst und Gemüse mit natürlichen Pflanzenstoffen und Antioxidantien kann dazu beitragen, chronische Krankheiten vorzubeugen, indem sie die Aktivität bestimmter Gene in unserer DNA regulieren.
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Abbildung 1: Pflanzenstoffen und Antioxidantien, die dazu beitragen die Aktivität bestimmter Gene in unserer DNA, zu regulieren. Abgeleitet aus Quelle: Int. J. Mol. Sci. 2018, 19, 3425
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2. Mind Body Medizin
Die Epigenetik und die Mind-Body-Medizin, die wir in der Paracelsus Klinik praktizieren, ergänzen sich und bestätigen diesen faszinierenden Bereich der biologisch-ganzheitlichen Medizin. Bewegung, Verhalten wie Rauchen und Alkoholkonsum sowie Stress sind allesamt Faktoren, die wir in unsere Therapien berücksichtigen. Wenn wir uns bewegen, etwa durch regelmässiges Training, setzen wir eine Kaskade von biochemischen Reaktionen in Gang, die unsere Gene beeinflussen können, indem sie bestimmte epigenetische Markierungen verändern. Dies kann dazu führen, dass Gene, die mit Entzündungen oder Stoffwechselprozessen in Verbindung stehen, anders reguliert werden. Dass Bewegung häufig Depressionen lindert, wurde in vielen Studien bereits gezeigt (10,11).
Hingegen sind Rauchen und übermässiger Alkoholkonsum schädliche Gewohnheiten, die epigenetische Veränderungen in unseren Zellen auslösen können. Diese Veränderungen erhöhen das Risiko für verschiedene Krankheiten, darunter Krebs und Herz-Kreislauf-Erkrankungen (5).
Stress, sowohl emotionaler als auch physischer, kann ebenfalls epigenetische Veränderungen in unserem Körper bewirken. Chronischer Stress kann zu einer dauerhaften Dysregulation unserer Gene führen und das Risiko für psychische Erkrankungen und körperliche Gesundheitsprobleme erhöhen. Der Erfolg von Verhaltenstherapie, unabhängig von ihrer Fachrichtung, ist auf den gleichen zugrundeliegenden Mechanismen zurückzuführen. Es wird angenommen, dass Psychotherapien ihren nachgewiesenen Erfolg grösstenteils dem zweiten genetischen Code zu verdanken haben, den sie höchstwahrscheinlich beeinflussen. Dieser Code betrifft epigenetische Schalter, die dazu beitragen, dass unsere Nervenzentren dauerhaft umlernen (10).
Insgesamt verdeutlichen diese Zusammenhänge, wie eng miteinander verknüpft Epigenetik und Mind-Body-Medizin sind. Daher sind wir bemüht, unsere Patienten zu motivieren, durch bewusste Entscheidungen die Weichen für ihre genetische Gesundheit zu stellen.
3. Fasten und Active Aging
Die Identifizierung von epigenetischen Programmen hat zu einem besseren Verständnis der Verbindung zwischen Nährstoffen, Signalübertragungsproteinen und Alterungsprozessen geführt. Es Hinweise in Tiermodellen auf das Vorhandensein mehrerer "Langlebigkeitsprogramme", die je nach Verfügbarkeit von Nährstoffen ausgewählt werden. Fasten, Intervalfastenfasten und andere diätetische Einschränkungen können dazu beitragen, die Zellprogramme neu zu starten und dadurch epigenetische Programmänderungen durchzuführen. Gleichzeitig werden regenerative Prozesse aktiviert, die zur Verjüngung führen (12).
Zusammengefasst hat unsere Umwelt, also unser Verhalten, was wir essen und was wir denken, eine beindruckende Auswirkung. Es ist wichtig, diese Zusammenhänge zu verstehen, um präventive Massnahmen und personalisierte Gesundheitsprogramme zu entwickeln.
Die Epigenetik macht uns neue Hoffnung, dass wir uns verwandeln können und das Potenzial für ein gesundes, langes Leben haben. Man muss nur den Weg finden, es abzurufen.
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Freundliche Grüsse
Dr. Sonja Lewandowski
BSc (Med) Honours Ernährung & Diätetik
BSc Biochemie & Physiologie
PhD Chemie
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Referenzen:
- Dahlhoff, C. et al. Epigenetik und Ernährung. Ernährung 2, 116–124 (2008).
- Maslova E. et al. Maternal protein intake during pregnancy and offspring overweight 20 y later. Am J Clin Nutr. 2014 Oct;100(4):1139-48.
- Landecker H. Food as exposure: Nutritional epigenetics and the new metabolism. Biosocieties. 2011 Jun;6(2):167-194
- Davis, C.D.; Ross, S.A. Dietary components impact histone modifications and cancer risk. Nutr. Rev. 2007,65, 88–94.
- Tiffon C. The Impact of Nutrition and Environmental Epigenetics on Human Health and Disease. International Journal of Molecular Sciences. 2018; 19(11):3425. https://doi.org/10.3390/ijms19113425.
- Larsson S.C.et al. Folate intake, MTHFR polymorphisms, and risk of esophageal, gastric, and pancreatic cancer: A meta-analysis. Gastroenterology 2006, 131, 1271–1283.
- Landecker H. Food as exposure: Nutritional epigenetics and the new metabolism. Biosocieties. 2011 Jun;6(2):167-194.Ford, D. et al. The potential role of epigenetic responses to diet in ageing. Proc. Nutr. Soc. 2011, 70, 374–384.
- Bishop, K.S.; Ferguson, L.R. The interaction between epigenetics, nutrition and the development of cancer. Nutrients 2015, 7, 922–947.
- Ornish D. et al. Changes in prostate gene expression in men undergoing an intensive nutrition and lifestyle intervention. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008 Jun 17;105(24):8369-74.
- Chedraui P, Pérez-López FR. Nutrition and health during mid-life: searching for solutions and meeting challenges for the aging population. Climacteric. 2013 Aug;16 Suppl 1:85-95.
- Patten RK, McIlvenna LC, Moreno-Asso A, Hiam D, Stepto NK, Rosenbaum S, Parker AG. Efficacy of high-intensity interval training for improving mental health and health-related quality of life in women with polycystic ovary syndrome. Sci Rep. 2023 Feb 21;13(1):3025.
- LONGO, Valter D. Programmed longevity, youthspan, and juventology. Aging Cell, 2019, 18. Jg., Nr. 1, S. e12843.
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