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Mikronährstoffe sind nicht nur wichtig für sehr viele enzymatische Reaktionen, sondern sie haben auch wichtige Effekte auf das epigenetische System. Die Epigenetik könnte man als Wissenschaft von der Gen-Regulation bezeichnen. Es wird zunehmend deutlich, dass die Regulierung der Gene eine sehr wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit spielt. Es ist häufig von entscheidender Bedeutung, ob bestimmte Gene aktiviert oder abgeschaltet werden.

Die Epigenetik funktioniert über verschiedene Funktionsweisen. Ein wichtiges Prinzip ist die Methylierung. Methylgruppen werden an einen DNA-Strang angeheftet und können so verhindern, dass die nachfolgende Genfrequenz abgelesen wird. Ein anderes wichtiges Prinzip ist die Histon-Acetylierung. Histone sind eine Art Verpackungsproteine für die DNA. Die Ablesbarkeit der DNA kann durch eine Änderung der Packungsdichte modifiziert werden. Die Histone H2A, H3 und H4 werden z.B. durch Bindung des Biotins spezifisch verändert. Man spricht von Biotinylierung. Ein Biotinmangel kann die Aktivität verschiedener Enzyme und Transportermoleküle verändern. Man kann davon ausgehen, dass sowohl ein Biotinmangel als auch ein Biotinüberschuss Effekte auf die Genregulation haben und die Stabilität des Genoms beeinflussen können. Neben dem Biotin kann auch Niacin mittels ADP-Ribosylierung die Histone modifizieren, für die Niacin benötigt wird.

Über die Zusammenhänge zwischen Mikronährstoffe und Epigenetik werden immer wieder neue Studien publiziert, von denen eine Auswahl im Folgenden vorgestellt wird.

Im Februar 2016 erschien ein Artikel von US-Wissenschaftlern, die über eine bisher unbekannte Funktion des Vitamin C bei der epigenetischen Regulation berichteten. Vitamin C existiert hauptsächlich als Ascorbat-Anion unter physiologischen PH-Bedingungen. Neu entdeckt wurde eine Funktion des Ascorbat-Anions als Cofaktor für Methylcytosine- Dioxygenasen, die für die DNA-Metyhlierung verantwortlich sind. Auch eine bestimmte Gruppe von Histon-Demethylasen benötigt Vitamin C. Veränderungen der Vitamin-C-Verfügbarkeit können also die Demetyhlierung sowohl der DNA wie auch der Histone beeinflussen, was dann wiederum einen Einfluss auf die epigenetische Regulierung hat.

Wissenschaftler aus China publizierten im Januar 2016 einen Fachartikel über die Bedeutung der Aminosäuren für die epigenetische Regulierung. Aminosäuren wie z.B. Glycin, Histidin, Methionin und Serin spielen zusammen mit den Vitaminen B6, B12 und Folsäure eine Schlüsselrolle für die Bereitstellung von Methylgruppen zur DNA- und Proteinmethylierung. Die Autoren der Studie empfehlen eine Supplementierung mit diesen Mikronährstoffen zur Regulierung von epigenetisch gestörten Stoffwechselwegen.

Forscher aus Finnland untersuchten epigenetische Fragestellungen bei Typ-2-Diabetikern und nicht diabetischen Kontrollpersonen. Sie fanden in Leberproben der Diabetespatienten eine Hypomethylierung verschiedener Gene, die durch reduzierte Folsäurespiegel erklärbar waren. Die Typ-2-Diabetiker zeigten im Vergleich zu den Kontrollpersonen signifikant verminderte erythrozytäre Folsäurespiegel.

Im November 2014 wurde von einem Wissenschaftler der University of Cambridge Großbritannien publiziert, dass epigenetische Mechanismen für die Hirnentwicklung, die Hirnstruktur und die Hirnfunktion eine zentrale Bedeutung hätten. Hierbei spielen insbesondere Mikronährstoffe eine Rolle, die an der DNA-Methylierung beteiligt sind, z.B. Folsäure, Vitamin B6, Vitamin B12, Cholin und Methionin.

Die Epigenetik als relativ neuer Wissenschaftszweig der Biologie zeigt eindrucksvoll, dass die Mikronährstoffe über ihre bekannte Stoffwechselfunktion hinaus auch eine wichtige Bedeutung für die Regulierung der Gen-aktivität haben.


Referenz:

  • Camarena V. et al.: The epigenetic role of vitamin C in health and disease. Cell Mol Life Sci. 2016 Feb 4.
  • Nilsson E. et al.: Epigenetic Alterations in Human Liver From Subjects With Type 2 Diabetes in Parallel With Reduced Folate Levels. J Clin Endocrinol Metab. 2015 Nov;100(11):E1491-501.
  • Dauncey MJ: Nutrition, the brain and cognitive decline: insights from epigenetics. Eur J Clin Nutr. 2014 Nov;68(11):1179-85.
  • Ji Y. et al.: Nutritional epigenetics with a focus on amino acids: implications for the development and treatment of metabolic syndrome. J Nutr Biochem. 2016 Jan;27:1-8.

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