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SNP-Analyse: Wie beeinflussen die Gene das Gewicht?


Personalisierte Ernährungsempfehlungen werden in der Zukunft auf Basis der individuellen Interaktion von Nahrung und Genen einer Person gegeben. Grundlage wird die Kombination der Analyse von variablen Daten wie Bewegungs- und Essvorlieben, biochemischen und medizinische Analysen aber auch die Analyse unveränderbarer Faktoren wie genomische Daten (Gibney and Walsh, 2013) sein. Kennt man seine unveränderbaren genetischen Daten, kann man gegebenenfalls sein Ess- und Bewegungsverhalten anpassen, um z.B. Fett abzubauen und Muskeln aufzubauen.

In den letzten Jahren ist die Genanalyse zunehmend verbessert und letztendlich verbilligt worden. Daher stehen diese Methoden heute nicht nur zur Analyse von medizinischen Problemen, sondern auch zur „Lifestyle“-Analyse zur Verfügung. Um neue Behandlungsmethoden von krankhaftem Übergewicht (Adipositas) zu entwickeln, wurden Genanalysen an vielen Betroffenen durchgeführt und dabei Gen-Sequenzen entdeckt, die sich bei solchen Personen oft von normalgewichtigen Personen unterscheiden. Übergewicht kann auch bei nicht-krankhafter Ausprägung aus z.B. ästhetischen Gründen störend sein. Auch noch nicht-krankhaftes Übergewicht (BMI zwischen 25 und unter 30) führt langfristig oft zu gesundheitlichen Problemen. Daher gibt es auch ein Interesse an solchen genetischen Untersuchungen, um auf Basis dieser Information den Lebensstil zu verändern und Gewicht abzunehmen.

Betrachtet man, welche genetischen Unterschiede sich zwischen stark-übergewichtigen und normalgewichtigen Personen zu finden sind, so findet man ein großes Spektrum. Die minimalste Abweichung stellt der „Single Nucleotide Polymorphismus“ (SNP) dar. Statistisch findet man auf 1000 Basenpaare (kleinste Einheit der Chromosomen) etwa eine Abweichung, wenn man das Erbgut zweier Menschen vergleicht. Diese Unterschiede machen unsere Individualität aus. Die Abweichungen können innerhalb der Gene, aber auch außerhalb davon liegen. Sie können die Gensequenzen selbst betreffen, aber auch Kontrollregionen von Genen, deren Stabilität und viele andere Funktionen (Shastry, 2009).
Im Laufe der Evolution hat sich der Mensch immer wieder an das Nahrungsangebot angepasst. In Zeiten der Jäger und Sammler (Steinzeit) war es vorteilhaft, wenn man die optimale Menge an Energie aus der gejagten Beute beziehen konnte. Personen, die diese Genvarianten auch heute noch tragen, können Fette aus der Nahrung gut verwerten, d.h. im Darm gut aufspalten, im Gewebe zwischenlagern und bei Bedarf wieder abrufen und in Energie umwandeln. Personen die dies besonders gut konnten, haben sich in einer Population damals durchgesetzt und diese Genvarianten verbreitet. Nachdem die Menschen den Ackerbau entwickelt hatten, hatte sich ein zweiter Typus herausgebildet, für den es vorteilhaft war, wenn er Enzyme besaß, die besonders gut die Energie aus Stärke (Kohlenhydraten) verwerten konnten und Träger dieser Genvarianten haben sich verbreitet.

Alle diese Genvarianten existieren auch heute noch und haben sich natürlich auch vermischt, so dass es neben den beiden Grundtypen auch verschiedene Mischtypen gibt. Wenn wir heute deutlich mehr Kohlenhydrate in unserer Nahrung angeboten bekommen, als es früher üblich war, kann es sein, dass wir je nach unseren Genvarianten damit besser oder schlechter umgehen können. Umgekehrt kann es sein, dass wir wegen unserer Genvarianten aufgenommenes Fett mehr einlagern, als Personen, mit anderen Genvarianten.

Anhänger der von uns bevorzugten Paleo-Diät (Steinzeit-Diät), deren Gentyp bewirkt, dass sie Fett leicht einlagern, erniedrigen dann einfach den Fettanteil in der Nahrung und erhöhen den Kohlenhydrat und Proteinanteil entsprechend. Wer leicht auf Kohlenhydrate reagiert, reduziert einfach die Kohlenhydratmenge und kann den Fettanteil erhöhen, was ja der idealen Paleo-Diät entspricht. In den heutigen Zeiten des permanenten Nahrungsüberflusses hat sich der ursprüngliche Vorteil, ein guter „Futterverwerter“ zu sein, in das Gegenteil verkehrt. Wer heute besonders gut die Energie von Fett oder Kohlenhydrate verwerten und speichern kann, tendiert eher dazu übergewichtig zu werden, als Personen, die dies nicht können.

In einer das ganze Genom umfassenden Studie über Adipositas wurden über 100.000 SNPs angeschaut. Dabei stellte sich heraus, dass starkes Übergewicht nicht nur von einem, sondern von vielen Genen abhängen muss (Hinney and Hebebrand, 2008). Jedes einzelne Gen trägt nur wenig zum gesamten Bild bei. Insgesamt wurden mittlerweile weit über 100 Gene gefunden, die im Zusammenhang mit Übergewicht stehen (Rankinen et al., 2006) und die Zahl der neu dafür verantwortlich gemachten Gene steigt noch immer. Betrachtet man welche Funktionen die betroffenen Gene haben, so zeigt sich oft ein Zusammenhang mit dem Energiehaushalt, der Insulinregulation und dem Sättigungsgefühl (Lairon et al., 2009; Brahe et al., 2013; Dougkas et al., 2013).

Die Forschung der letzten Jahre hat gezeigt, dass von den vielen Genen, die das Gewicht beeinflussen können, einige eine stärke Auswirkung haben als andere. In verschiedenen Studien wurden daher Genvarianten analysiert, die mit dem Energiehaushalt in Verbindung stehen. Hier spielen die Adrenergic Rezeptor Gene-Beta2 (ADRB2) und -Beta3 (ADRB3) eine Rolle, da sie für die Bereitstellung von Fett aus Fettzellen (Lipolyse), sowie für die Wärmeerzeugung aus Fettgewebe (Thermogenese) verantwortlich sind. Ferner ist das Gen des Peroxisome Proliferator-Activated Rezeptor gamma2 (PPARG2) wichtig, da dieser Rezeptor für die Differenzierung von Fettzellen aus Vorläuferzellen verantwortlich ist. Diese Adipozyten können die Hormone Leptin und Adiponectin herstellen, welche die Insulinresistenz erhöhen. Besonders aktive Genvarianten dieser Gene haben sich wohl in der Evolution zu Zeiten durchgesetzt, als die ersten Menschen aus tropischen Regenwäldern in Savannen ausgewandert sind und eine bessere Wärmeregulation von Vorteil war (Takenaka et al., 2012). Ein anderes interessantes Gen ist das Fatty Acid-Binding Protein 2 (FABP2), ein fettbindendes Protein, welches bei der Aufnahme und dem Transport von Fettsäuren eine Rolle spielt (Marin et al., 2005). Neben den oben genannten Genen wurde noch die Funktion von vielen anderen Genen erforscht, wie z.B. FTO, INSIG2, MC4R, FAT und LEP (Haupt et al., 2009; Povel et al., 2011) und in der Zukunft werden wohl immer detailliertere Analysen möglich sein, um das individuelle Stoffwechselprofil eines Menschen zu erstellen.

Will man langfristig sein Gewicht kontrollieren, kann es durchaus helfen, wenn man seine eigenen Varianten dieser Schlüsselgene kennt, die den Kohlenhydrat- oder Fettstoffwechsel kontrollieren. Schon heute werden zu diesem Zweck kommerziell SNP-Analysen angeboten, die aus Speichel oder Abstrichen der Mundschleimhaut in einer genetischen Analyse von einem Set an ausgewählten Genen zeigen, welche Genvarianten man davon trägt. Kennt man anhand einer solchen Analyse seinen dominierenden Stoffwechseltypus, kann man die Zusammensetzung seiner Ernährung entsprechend quantitativ anpassen. Wer z.B. mehr Schwierigkeiten hat, das Fett in der Nahrung zu verwerten, kann den Anteil an Fett in seiner Ernährung entsprechend reduzieren und gegebenfalls mehr Protein oder Kohlenhydrate essen, um sein Gewicht zu halten. Hat man Schwierigkeiten die Energie aus Kohlenhydraten zu nutzen und neigt man dazu, diese in Form von Fett zu deponieren, kann man entsprechend den Anteil der Kohlenhydrate verringern und den Anteil an Fett und Protein erhöhen, um die Kalorien zu erhalten, die man entsprechend des Tätigkeitsumsatzes benötigt. Dann beeinflussen nicht mehr unsere Gene unser Gewicht, sondern unser Verhalten.

Autor: Jens
Bildquelle: © AndreaLaurel flicker.com

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