Ameisen-Jungbrunnen, Zellgedächtnis für Tabak-Konsum und Sport, der für gesundes braunes Fett sorgt

Der Newsletter Epigenetik 33 ist erschienen

Drei ausgewählte Meldungen aus der aktuellen Ausgabe: Ameisen haben einen Trick gefunden, der sie sehr viel länger leben lässt. Die Plazenta Schwangerer ist auch dann epigenetisch verändert, wenn sie sich das Rauchen zuvor abgewöhnt haben. Und sportliche Mäuse sorgen für mehr schlankmachendes braunes Fett beim Nachwuchs.

Heute erscheint die 33. Ausgabe meines Newsletter Epigenetik. Dieser unabhängige Newsletter fasst die wichtigsten Neuigkeiten aus einem der spannendsten Forschungsgebiete unsere Zeit zusammen. Unterstützt wird er durch ein achtköpfiges Gremium aus Mediziner*innen und Forscher*innen, die mich als Mitherausgeber beraten. Alle vollständigen Ausgaben sowie Informationen über die Mitherausgeber*innen und ein Archiv mit sämtlichen bisher erschienenen Beiträgen finden Sie auf den Online-Seiten newsletter-epigenetik.de.

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newsletter epigenetik 33 / November 2020 / das neueste aus einem der wichtigsten forschungsgebiete unserer zeit
Titelbild des Newsletter Epigenetik 33: Mit diesen Küken forschen Epigenetiker in Linköping. Sie entstanden aus einer Kreuzung von Haushuhn und ihrer wilden Stammform, dem Bankivahuhn. Für einen Blick ins Inhaltsverzeichnis bitte weiterblättern.
Seite 3, des Newsletter Epigenetik 33. Inhalt: Grundlagenforschung / Onkologie / Wirtschaft, Projekte & Medien / Personalien / Nachruf / Termine / Impressum
Inhaltsverzeichnis des Newsletter Epigenetik 33

Für einen Blick aufs Inhaltsverzeichnis des neuen Newsletters klicken Sie bitte oben auf das Titelbild. Die niedlichen Küken sind übrigens Kreuzungen aus dem Haushuhn und seiner Urform, dem Bankivahuhn. Mit diesen Tieren erforscht der Epigenetiker Dominic Wright die molekularbiologischen Veränderungen, die den langwierigen Prozess der Domestikation von Haustieren begleiten und ermöglichen. Die zugehörige Meldung finden Sie im Newsletter auf Seite vier. Und einen ausführlichen Hintergrundartikel dazu finden Sie im kostenpflichtigen Angebot von Erbe&Umwelt.

Außerdem lesen Sie im Newsletter Epigenetik 33, was die Wissenschaft inzwischen darüber weiß, wie Menschen ihren erworbenen, nicht genetisch fixierten Hang zum Übergewicht vererben (Hintergrundartikel hier). Sie erfahren, wie die Epigenetik Ihrer Zellen das Risiko erhöht, ernsthaft an der neuen Krankheit Covid-19 zu erkranken (kostenloser Hintergrund-Artikel hier). Sie lesen eine Kurzbesprechung des neuen Buchs zur Epigenetik von der Französin Isabelle Mansuy. Sie finden den Hinweis auf eine ausführliche Einführung in die Epigenetik, die wiederum hier bei Erbe&Umwelt erschienen ist Und vieles mehr.

Längst hat sich bewährt, Ihnen an dieser Stelle - sozusagen als Appetithäppchen - drei weitere der vielen neuen Meldungen zu servieren. Und falls Sie auf den Geschmack kommen, dann tragen Sie sich doch auf den Netzseiten des Newsletter Epigenetik in die Mailingliste für den zukünftigen direkten Bezug der PDF-Ausgabe ein.

Jungbrunnen der Ameisen

Lihong Sheng et al.: Social reprogramming in ants induces longevity-associated glia remodeling. Science Advances 6, 19.08.2020, eaba9869.

Die Arbeitsgruppe um Roberto Bonasio und Shelley Berger von der University of Pennsylvania, USA, erforscht seit Jahren die faszinierende Epigenetik der Ameisen (siehe auch Newsletter Epigenetik 03/2010: Lang lebe die Königin). Obwohl die Tiere eines Staates genetisch sehr ähnlich sind, können sie sich zu den verschiedensten Kasten mit unterschiedlichsten Eigenschaften entwickeln. Diese phänotypische Plastizität wird offenbar weitgehend epigenetisch gesteuert. Nun hat sich das Team Vertreter der Springameise Harpegnathos saltator genauer angeschaut und Hinweise auf allgemeine Prozesse des Alterns von Tieren gefunden. Die Erkenntnisse helfen vielleicht sogar, menschliche Demenz in Zukunft besser zu verstehen.

Zwei große, dunkle Ameisen zerren gemeinsam an einer kleinen, fast durchsichtigen Grille.
Zwei Springameisen der Art Harpegnathos saltator fressen eine Grillenlarve.

Königinnen der Springameise leben sehr viel länger als Arbeiterinnen. Unter bestimmten äußeren Bedingungen geschieht es zudem, dass sich eine Arbeiterin via epigenetischer Umprogrammierung in eine Art Königin verwandelt. Diese verhält sich danach wie eine Königin und lebt anstatt der zu erwartenden sieben Monate drei Jahre lang. Hunderte Gene in den Zellen ihres Gehirns sind nach der Wandlung in einem anderen Modus aktiv. Bonasio und Kolleg*innen entdeckten nun mit der molekularbiologischen Analyse einzelner Gehirn-Zellen von elf Tieren, dass es vor allem ein Zelltyp ist, der durch die Verwandlung zunimmt. Es handelt sich um so genannte umhüllende Gliazellen. Diese umgeben Nervenzellen, isolieren und beschützen sie, helfen zudem dabei, geschädigte Zellen zu reparieren und scheinen insgesamt dazu beizutragen, dass das Gehirn langsamer altert.

Da sich das Resultat auch bei anderen Insekten findet, folgern die Forscher*innen, dass die Menge der umhüllenden Glia bei diesen Tieren die Alterung womöglich sogar steuert und bei sozialen Insekten wie Ameisen und Bienen zu den dramatischen Unterschieden in der Lebenserwartung beiträgt. Zudem könnten die Resultate sogar zum besseren Verständnis des alternden menschlichen Gehirns beitragen.

Epigenetisches Gedächtnis für Tabakkonsum

Sophie Rousseaux et al.: Immediate and durable effects of maternal tobacco consumption alter placental DNA methylation in enhancer and imprinted gene-containing regions. BMC Medicine 18:306, 07.10.2020.

Dass es der Gesundheit des menschlichen Nachwuchses in vielerlei Hinsicht schaden kann, wenn die Mutter während der Schwangerschaft raucht, ist bekannt. Das Gift, das in den Zigaretten enthalten ist, beeinflusst mitunter den Verlauf der Schwangerschaft oder beeinträchtigt das Wachstum des Fetus. Später im Leben haben die Kinder ein erhöhtes Risiko für Krankheiten der Atemwege und des Herz-Kreislauf-Systems. Sogar die Krebsgefahr ist erhöht. Nun gibt es Hinweise, dass zumindest ein Teil der schädlichen Wirkung via Epigenetik übertragen wird und sich sogar dann noch auswirkt, wenn die Mutter deutlich vor der Schwangerschaft mit dem Rauchen aufgehört hat.

Mehrere Studien konnten bereits zeigen, dass der Tabakkonsum der Mutter epigenetische Veränderungen der Zellen des Nachwuchses auslöst und so für manche der Folgen mitverantwortlich sein dürfte (siehe z. B. Newsletter Epigenetik 3/2014). Nun hat sich ein französisches Team von Mediziner*innen und Epigenetiker*innen in der bislang größten Studie ihrer Art die Epigenetik der Plazentas von 568 Schwangeren angeschaut. Das auch Mutterkuchen genannte Organ gilt als gute Informationsquelle, wenn es um die Bewertung direkter Umwelteinflüsse auf den Fetus geht. Immerhin entsteht es gemeinsam mit dem Embryo aus dessen ersten Zellen. Es ist seine Aufgabe, das neue Leben zu versorgen. 

Besonders interessant ist dabei der Vergleich dreier Gruppen: Mütter, die niemals rauchten, Mütter, die das Rauchen mindestens drei Monate vor der Schwangerschaft beendeten, und solche, die weitergeraucht haben. An 203 Stellen wird das Plazenta-Genom der Raucherinnen nach der neuen Analyse epigenetisch anders reguliert als jenes der Nichtraucherinnen. Spannenderweise sind darunter sogar 26 Stellen, die auch dann noch verändert sind, wenn es sich um eine der Ex-Raucherinnen handelt.

Das veränderte epigenetische Muster scheint die Regulation einer Reihe von Genen zu betreffen, die wichtig für eine gesunde Entwicklung des Kindes sind. Und eine jener 26 Stellen, die auch bei den Ex-Raucherinnen noch verändert waren und von den Forscher*innen deshalb als „Gedächtnis der Tabakexposition“ bezeichnet werden, befindet sich in direkter Nachbarschaft eines Gens, das eine tragende Rolle für das Wachstum des Kindes hat. „Unsere Ergebnisse liefern wichtige Informationen für die öffentliche Gesundheitsvorsorge. Denn sie legen nahe, dass es sogar dann langanhaltende Effekte für den Nachwuchs haben kann, wenn junge Frauen vor einer Schwangerschaft mit dem Rauchen aufhören“, schreiben die Autor*innen. Rauchende Väter seien aber ebenfalls gewarnt. Auch ihr Laster könnte die Gesundheit des Nachwuchses negativ prägen – indem es das Epigenom der Spermien verändert.

Sportliche Mäuse sorgen für braunes Fett beim Nachwuchs

Jun Seok Son et al.: Maternal exercise via exerkine apelin enhances brown adipogenesis and prevents metabolic dysfunction in offspring mice. Science Advances 6, 17.04.2020, eaaz0359.

Das braune Fettgewebe war schon öfters Thema im Newsletter Epigenetik (siehe z.B. die Ausgabe 04/2011). Anders als gewöhnliches Fettgewebe dient es nicht als Energiespeicher, sondern wird im Gegenteil benutzt, um Energie zur Erzeugung von Wärme zu verbrennen. Je mehr man davon besitzt, desto geringer ist das Risiko für Übergewicht und mögliche Folgeerkrankungen wie Typ-2-Diabetes. Die Entscheidung, ob sich Vorläuferzellen zum guten braunen oder zum schlechten weißen Fett entwickeln, wird epigenetisch gesteuert. Nun fand der Biologe Jun Seok Son von der Washington State University mit Kolleg*innen in Experimenten mit trächtigen Mäusen einen neuen Weg, diese epigenetische Weichenstellung gezielt zum Guten zu beeinflussen.

Ein junger Forscher sitzt in seinem Labor. Er erforscht die Epigenetik von Fettgewebe.
Jun Seok Son, Epigenetiker an der Washington State University

Ein Teil von Sons Mäusen musste sich eine Stunde täglich intensiv auf dem Laufrad austoben. Der andere Teil wurde zwar gleich ernährt, bekam aber kaum Möglichkeit, sich zu bewegen. Infolge der Aktivität bildeten sowohl die Muttertiere als auch der Nachwuchs deutlich mehr aktives braunes Fettgewebe als die Tiere der Vergleichsgruppe. Passend dazu arbeitete auch ihr Stoffwechsel besonders gut. Die Tiere waren vor Übergewicht geschützt. Verantwortlich für diese Effekte ist vermutlich eine epigenetische Veränderung, die das Gen Prdm16 leichter aktivierbar macht. Es ist bekannt, dass das Produkt dieses Gens die Bildung von braunem Fett anregt.

Die Forscher*innen konnten den Effekt des Mäuse-Sports sogar bei faulen Tieren auslösen, indem sie ihnen regelmäßig den Botenstoff Apelin spritzten. Diesen bilden Mäuse wie Menschen während körperlicher Aktivität. Theoretisch könnte man beide Erkenntnisse eines Tages auch zur Vorbeugung von Volkskrankheiten bei Menschen nutzen, glaubt der Arbeitsgruppenleiter Min Du: „Wir sind überzeugt, dass man unsere mit Mäusen erzielten Ergebnisse auf den Menschen übertragen kann, weil der zugrundeliegende Mechanismus bei beiden Arten konserviert zu sein scheint.“ Was die Empfehlung betrifft, auch während der Schwangerschaft angemessen Sport zu treiben, wird diese ohnehin bereits häufig geäußert. Bevor man werdenden Müttern aber Apelin spritzen sollte, muss das Phänomen noch sehr viel besser erforscht werden.

Lesen Sie auch das intro des Newsletter Epigenetik 33.

Der Newsletter Epigenetik erscheint bis zu vier Mal pro Jahr und ist kostenfrei. Exklusive Hintergrund-Beiträge zu ausgewählten Themen des Newsletters erscheinen vorab im Online-Magazin Erbe&Umwelt. Sie sind für E&U-Abonnent*innen oder nach einer Einmalzahlung vollständig frei zu lesen.

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