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Einfluss geschädigter Gene auf Zuckerstoffwechsel und Diabetes-Entstehung

Lebensstil beeinflusst Stoffwechsel über verändertes Erbgut

Dr. Melanie Waldenberger und Dr. Christian Gieger Ein ungesunder Lebensstil hinterlsst Spuren im Erbgut. Diese knnen spezifische Auswirkungen auf den Stoffwechsel haben und so Organschdigungen oder Erkrankungen verursachen. Wissenschaftler des Helmholtz Zentrums Mnchen haben nun 28 DNA-Vernderungen identifiziert, die mit einem abweichenden Stoffwechsel korrelieren. Diese weltweit erstmals durchgefhrte genomweite Assoziationsstudie zwischen modifizierten Genen und Stoffwechselprodukten wurde in der Fachzeitschrift 'Human Molecular Genetics' verffentlicht.

Im Laufe des Lebens verursachen Alterungsprozesse, aber auch Umwelteinflsse und Lebensstilfaktoren, wie Rauchen oder die Ernhrung, biochemische Vernderungen an der Erbsubstanz DNA. Hufig kommt es dabei zu einer Methylierung der DNA-Bausteine, d. h. es werden Methylgruppen angefgt ohne die DNA-Sequenz zu verndern. Solche Vorgnge knnen die Genfunktion beeinflussen und werden als Epigenetik bezeichnet. Wissenschaftler des Instituts fr Genetische Epidemiologie (IGE) und der Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) am Helmholtz Zentrum Mnchen (HMGU) gingen der Frage nach, welcher Zusammenhang zwischen diesen epigenetischen Prozessen und gesundheitlichen Folgen, insbesondere fr den Stoffwechsel, besteht.

Dazu untersuchte das Team um Christian Gieger (IGE) und Melanie Waldenberger (AME) in Zusammenarbeit mit Karsten Suhre vom Weill Cornell Medical College in Qatar das Blut von ber 1800 Teilnehmern der KORA-Studie[*]. In den Proben analysierten sie mehr als 457.000 Stellen im Erbgut auf biochemische Vernderungen und verglichen sie mit den Konzentrationen von 649 verschiedenen Stoffwechselprodukten. Die Auswertung ergab, dass die Methylierung von 28 DNA-Abschnitten eine Reihe von wichtigen Stoffwechselprozessen verndert.

In den betreffenden DNA-Regionen fanden sich auch bereits bekannte krankheits-assoziierte Gene. So das Gen TXNIP, das den Zuckerstoffwechsel reguliert und mit der Entstehung von Diabetes mellitus in Verbindung gebracht wird. Passend dazu lagen bei methyliertem TXNIP vernderte Konzentrationen von Metaboliten aus dem Fett- und Zuckerstoffwechsel vor. Auch die Gene, die bekanntermaen durch Rauchen biochemisch verndert werden, beeinflussen unterschiedliche Stoffwechselleistungen, wiederum solche mit entsprechend passenden biologischen Funktionen.

"Die Studie erffnet uns neue Einsichten, wie der Lebensstil ber daraus resultierende Vernderungen am Erbgut den Stoffwechsel beeinflussen kann", erklrt Gieger, Arbeitsgruppenleiter am IGE. "Diese Ergebnisse knnen wir nun nutzen, um neue diagnostische und therapeutische Anstze fr lebensstilbedingte Erkrankungen, wie Diabetes, zu entwickeln."

Weitere Informationen

*KORA (Kooperative Gesundheitsforschung in der Region Augsburg)
Seit ber 20 Jahren wird in der international bekannten KORA-Studie die Gesundheit tausender Brger aus dem Raum Augsburg untersucht, um die Auswirkungen von Umweltfaktoren, Verhalten und Genen zu erforschen. Kernthemen der KORA-Studien sind Fragen zu Entstehung und Verlauf von chronischen Erkrankungen, insbesondere Herzinfarkt und Diabetes mellitus. Hierzu werden Risikofaktoren aus dem Bereich des Gesundheitsverhaltens (u. a. Rauchen, Ernhrung, Bewegung), der Umweltfaktoren (u. a. Luftverschmutzung, Lrm) und der Genetik erforscht. Aus Sicht der Versorgungsforschung werden Fragen der Inanspruchnahme und Kosten der Gesundheitsversorgung untersucht.

Das Helmholtz Zentrum Mnchen verfolgt als deutsches Forschungszentrum fr Gesundheit und Umwelt das Ziel, personalisierte Medizin fr die Diagnose, Therapie und Prvention weit verbreiteter Volkskrankheiten wie Diabetes mellitus und Lungenerkrankungen zu entwickeln. Dafr untersucht es das Zusammenwirken von Genetik, Umweltfaktoren und Lebensstil. Der Hauptsitz des Zentrums liegt in Neuherberg im Norden Mnchens. Das Helmholtz Zentrum Mnchen beschftigt rund 2.100 Mitarbeiter und ist Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft, der 18 naturwissenschaftlich-technische und medizinisch-biologische Forschungszentren mit rund 34.000 Beschftigten angehren.

Der Lehrstuhl bzw. das Institut fr Experimentelle Genetik (IEG) beschftigt sich mit genetischer Statistik. Dies beinhaltet die Planung, Durchfhrung und Auswertung von Genkartierungsprojekten bei komplexen Krankheiten sowie die Entwicklung und Implementation neuer statistischer Verfahren. Die Aktivitten erstrecken sich auf genomweite Assoziationsstudien sowie Kopplungsanalysen (Familienstudien) bei unterschiedlichsten Krankheiten. Ein Schwerpunkt liegt auf Phnotypen, die im Rahmen der populationsbasierten KORA-Kohorte untersucht werden. Ziel des Instituts ist es, zur Aufklrung der genetischen Ursachen von komplexen Krankheiten beizutragen.

Die selbststndige Abteilung Molekulare Epidemiologie (AME) analysiert populationsbasierte Kohorten und Fallstudien fr bestimmte Krankheiten mit Hilfe von Genomik, Epigenomik, Transkriptomik, Proteomik, Metabolomik und funktionellen Analysen. Ziel ist, die molekularen Mechanismen komplexer Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes oder Adipositas aufzuklren. Die Abteilung fhrt die Bioprobenbank der Epidemiologie und bernimmt die Probenverwaltung und -lagerung fr nationale und internationale Projekte.

Quellen

Original-Publikation: Petersen, A.-K. et al. (2013). Epigenetics meets metabolomics: An epigenome-wide association study with blood serum metabolic traits, Human Molecular Genetics, doi: 10.1093/hmg/ddt430. Link zur Fachpublikation

Bildunterschrift: Dr. Melanie Waldenberger und Dr. Christian Gieger
Bildquelle: Helmholtz Zentrum Mnchen

zuletzt bearbeitet: 18.09.2013 nach oben

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