Epigenetik und die Entwicklung von Kindern: Wie die Erfahrungen von Kindern ihre Gene beeinflussen Bisher keine Artikelbewertung.

„Epigenetik“ ist ein neues Gebiet der wissenschaftlichen Forschung, das zeigt, wie Umwelteinflüsse – die Erfahrungen von Kindern – tatsächlich die Expression ihrer Gene beeinflussen.

Es geht darum, wie sich das Verhalten unserer Gene verändert und auch darum, wie sich Gene durch unser eigenes Verhalten verändern. Ein Lehrbuchbeispiel für die Funktionsweise der Epigenetik ist die Verweigerung von Nahrung bei Rattenmüttern. Kommt es zu einer Verweigerung von Nahrung, verändert die Mutter die Funktion von Genen im Gehirn ihrer Nachkommen. Diese verhalten sich dann anders und reagieren anders auf Stress. Dies zeigt sich jedoch erst im Erwachsenenalter. Epigenetik ist jedoch nicht nur ein Privileg von Ratten.

Bis vor kurzem wurde angenommen, dass genetische Einflüsse festgelegt sind. Der Einfluss von Kindheitserfahrungen und Umwelt auf die Gehirnstruktur und damit den langfristigen Zustand der körperlichen und geistigen Gesundheit blieb ein Rätsel.

Natur vs. Erziehung 

Wenn Sie in den Spiegel schauen, fragen Sie sich vielleicht: „Wie kommt es, dass alle Zellen in meinem Körper die gleiche DNA tragen, aber meine Organe alle anders aussehen und funktionieren?“ Dank der jüngsten Fortschritte in der Epigenetik beginnen wir langsam, dies zu verstehen. Wir wissen jetzt, dass Zellen genetisches Material unterschiedlich nutzen: Gene werden ein- und ausgeschaltet, was im Umkehrschluss zu einem erstaunlichen Grad an Differenzierung der verschiedenen Teile unseres Körpers führt.

Während der Entwicklung sammeln sich in der DNA, aus der unsere Gene bestehen, chemische Marker an, die bestimmen, wie stark bzw. schwach sich die Gene ausdrücken. Diese Sammlung chemischer Marker wird als „Epigenom“ bezeichnet. Unterschiedliche Erfahrungen, die Kinder machen, verändern diese chemischen Marker. Dies erklärt, warum genetisch identische Zwillinge unterschiedliche Verhaltensweisen, Fähigkeiten, Gesundheit und Erfolge aufweisen können.

Ein einfacher Nährstoff (Vitamin, Gift) oder die Exposition gegenüber einer Vielzahl anderer äußerer Bedingungen (einschließlich Verhalten) dämpft oder verstärkt die Wirkung von Genen. Die Funktion von Genen kann zum Guten oder zum Schlechten beeinflusst werden. Geschieht dieser Vorgang ohne den eigentlichen genetischen Code zu ändern, handelt es sich um Epigenetik.

Die alte Vorstellung, dass Gene „in Stein gemeißelt“ sind, wurde somit widerlegt. Natur vs. Erziehung ist kein Diskussionsthema mehr. Es ist fast immer beides!

Mechanismus der Genaktivierung

Die Gene, die Kinder von ihren biologischen Eltern erben, liefern Informationen, die ihre Entwicklung steuern. Beispiele hierfür wären, wie groß sie werden oder welche Persönlichkeit sie haben werden.

Erfahrungen während der Entwicklung können die epigenetischen Marker, die die Genexpression steuern, nachhaltig verändern. Diese Veränderungen beeinflussen, ob und in welchem Ausmaß Gene ihre in ihnen gespeicherten Informationen ablesen und in biologische Funktionen umsetzen.

Der Punkt ist, dass die Exposition gegenüber äußeren Bedingungen chemische Veränderungen im Körper auslöst, die eine Gruppe von Molekülen mobilisieren, die wir Methylgruppen nennen. Diese können sich wiederum an die Kontrollregionen von aktivierten Genen anlagern und so ihre Funktion vorübergehend dämpfen. Sie können aber auch umgekehrt wirken und die Leistung anderer Gene steigern. Durch diese epigenetischen Einflüsse kann die Wirkung eines Gens von einem Extrem zum anderen verschoben werden. Dadurch verändert sich die Eigenschaft, die das Gen steuert.

Interessanterweise treten diese Veränderungen zwar am häufigsten im embryonalen oder fetalen Entwicklungsstadium auf, das Ergebnis in Form von Krankheitsanfälligkeit oder Verhaltensänderungen zeigt sich jedoch erst im Erwachsenenalter. Die Beeinflussung der Gene dauert eine gewisse Zeit und kann daher von einer Generation zur nächsten weitergegeben werden. 

Moshe Szyf bei einem Vortrag in Chile, Foto von Carlos Figueroa Rojas

Der israelische Wissenschaftler und weltweit anerkannte Experte auf dem Gebiet der Epigenetik, Moshe Szyf , hat zu Forschungen beigetragen, die eine wichtige Beziehung zwischen mütterlicher Fürsorge und epigenetischen Veränderungen im Gehirn aufdecken. Seine Arbeit zeigt, dass Variationen in der mütterlichen Fürsorge zu Veränderungen im Epigenom führen können, was weitreichende Auswirkungen auf Entwicklung und Verhalten hat. Szyfs Forschung unterstreicht, dass mütterliche Fürsorge die Bindung spezifischer Faktoren wie NGFIA an die DNA regulieren kann, was die Genexpression und die Entwicklung des Nervensystems beeinflussten. Er weist auch auf die Möglichkeit hin, dass diese epigenetischen Veränderungen potenziell reversibel sind, was bedeutet, dass die negativen Folgen von Vernachlässigung in jungen Jahren durch geeignete Interventionen im Erwachsenenalter abgeschwächt bzw. umgekehrt werden können.

Übertragung über Generationen

Detaillierte Aufzeichnungen über mehrere Bevölkerungsgruppen, die 1905, 1920 und 1980 im Norden Schwedens geboren wurden, zeigen einige interessante Fakten auf.

Durften Burschen im Alter von 8-12 Jahren aufgrund von Nahrungsmittelknappheit nicht übermäßig essen, litten ihre zukünftigen Nachkommen nicht an Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Wenn die Jungen in diesem Alter jedoch an Fettleibigkeit litten, starben ihre Kinder häufig an Diabetes. Die Folgen der unterschiedlichen Ernährung der Vorfahren väterlicherseits wirkten sich sogar auch noch auf die Enkelgeneration aus.

Epigenetische Prozesse befinden sich eigentlich an der Spitze der genetischen Kontrolle. Sie schalten Gene ein und aus bzw. korrigieren ihre Leistung je nach Bedarf nur geringfügig. Es ist beispielsweise erwiesen, dass eine Störung der Methylierung von Genen in Zellen, die Blutzellen produzieren, Leukämie auslöst. Die Forschung des letzten Jahrzehnts hat die Bedeutung epigenetischer Prozesse bei der Entstehung, Entwicklung und Behandlung von Krebserkrankungen bestätigt. Epigenetische Veränderungen der DNA treten bereits in den frühen Stadien der Entwicklung von Krebserkrankungen auf und sind daher vielversprechende Kandidaten für diagnostische und prognostische Marker. Gleichzeitig stellen epigenetische Prozesse geeignete Ziele für die Entwicklung neuer Therapeutika dar. 

Die häufige Behauptung, dass die Krankheit von jemandem durch ein mutiertes Gen verursacht wurde, kann im Lichte der Epigenetik tatsächlich Unsinn sein. Sehr oft handelt es sich nicht um eine Genmutation, sondern um ein epigenetisches Phänomen. Der starke Anstieg von Krankheiten wie beispielsweise Diabetes, Herzinfarkt und Schlaganfall oder die Epidemie von Fettleibigkeit und Krebs in der Bevölkerung reicher Länder haben ihren Ursprung wahrscheinlich in der gestörten Embryonalentwicklung.

Wie kann die richtige Funktion von Genen wiederhergestellt werden?

Das Epigenom wird sowohl von positiven Erfahrungen wie unterstützenden Beziehungen und Lernmöglichkeiten als auch von negativen Einflüssen wie Umweltgiften oder stressigen Lebensumständen beeinflusst, die eine einzigartige epigenetische „Signatur“ auf den Genen hinterlassen.
Diese Signaturen können vorübergehend oder dauerhaft sein und beide Arten beeinflussen, wie leicht Gene ein- oder ausgeschaltet werden. Jüngste Forschungen zeigen, dass es möglicherweise Wege gibt, einige negative Veränderungen rückgängig zu machen und die gesunde Funktion wiederherzustellen.

Während genetische Prozesse (Genschaden) meist irreversible Prozesse sind, sind epigenetische Prozesse (die erwähnte Methylierung von Genen) reversibel. Gene können demethyliert werden. Es geht hauptsächlich darum, dass die anhaftenden Methylgruppen von Molekülen von den Kontrollregionen des jeweiligen Gens abgelöst werden. Die Entfernung von Methylgruppen kann beschleunigt werden. Undzwar auf die gleiche Weise, wie sie angebracht wurden – durch Änderung der Ernährung, durch andere Erfahrungen oder durch die Verabreichung bestimmter Substanzen.

Viele Lebensmittelbestandteile können beim Menschen epigenetische Veränderungen hervorrufen. Brokkoli und anderes Kreuzblütler Gemüse enthalten beispielsweise Isothiocyanate, die die Acetylierung von Histonen erhöhen können. Soja hingegen ist eine Quelle des Isoflavons Genistein, dem eine Verringerung der Methylierung einiger Gene zugeschrieben wird. Das polyphenolische Catechin Epigallocatechin-3-Gallat, das in grünem Tee enthalten ist, hat unzählige biologische Wirkungen. Unter anderem hemmt es die DNA-Methylierung. Kurkumin, eine Verbindung in Kurkuma (Curcuma longa), hat einen vielfältigen Einfluss auf die Genaktivität, da es die DNA-Methylierung hemmt, aber auch die Acetylierung von Histonen verändert.

Untersuchungen haben gezeigt, dass in Gehirnzellen tatsächlich spezifische epigenetische Modifikationen während der Entwicklung kognitiver Fähigkeiten wie Lernen und Gedächtnis auftreten und dass die wiederholte Aktivierung von Gehirnkreisläufen, die für Lernen und Gedächtnis bestimmt sind, durch Interaktionen mit der Umwelt, wie beispielsweise eine reziproke Interaktion mit Erwachsenen vom Typ „Geben und Nehmen“, diese positiven epigenetischen Modifikationen erleichtert. 

Außerdem wissen wir auch, dass die richtige Ernährung von Mutter und Fötus in Kombination mit positiver sozial-emotionaler Unterstützung von Kindern durch ihr familiäres und gemeinschaftliches Umfeld die Wahrscheinlichkeit negativer epigenetischer Modifikationen verringert, die das Risiko späterer körperlicher und geistiger Gesundheitsstörungen erhöhen.

Dienstleistungen wie eine qualitativ hochwertige Gesundheitsversorgung für alle schwangeren Frauen, Säuglinge und Kleinkinder sowie Unterstützung für neue Eltern und Betreuer können – buchstäblich – die Chemie um die Gene von Kindern beeinflussen. Unterstützende Beziehungen und reichhaltige Lernerfahrungen schaffen positive epigenetische Marker, die das genetische Potenzial aktivieren.

Die beste Strategie ist jedoch, sensible Beziehungen zu fördern und Stress abzubauen, um von Anfang an ein starkes Gehirn aufzubauen, das Kindern hilft, zu gesunden und produktiven Mitgliedern der Gesellschaft heranzuwachsen. Gehirne im jungen Alter sind besonders anfällig für epigenetische Veränderungen.