Mikronährstoffe und Epigenetik

Mikronährstoffe sind nicht nur an enzymatischen Reaktionen beteiligt, sondern spielen auch eine wichtige Rolle bei der Gen-Regulation. So beeinflussen bestimmte Fettsäuren, Vitamine und Spurenelemente die Gen-Expression, ohne deren Struktur zu verändern. Beispiele dafür sind die Vitamine A und E.

In den letzten Jahren gibt es zunehmend Hinweise aus Studien, dass verschiedene Mikronährstoffe auch für die epigenetische Regulierung von zentraler Bedeutung sind. Die Epigenetik könnte man als die Wissenschaft von der Genregulation bezeichnen. Das letzte Jahrzehnt des 20. Jahrhunderts war durch eine regelrechte Gen-Euphorie geprägt; man glaubte, dass durch Kenntnis der Gene die wichtigsten Fragen über die Gesundheit und Krankheit erklärbar wären. Dies hat sich als große Fehleinschätzung erwiesen. Es wird zunehmend deutlich, dass die Regulierung der Gene eine sehr wichtige Rolle für die menschliche Gesundheit spielt, und so ist es von entscheidender Bedeutung, ob bestimmte Gene z.B. aktiviert oder abgeschaltet sind. Bei der Regulierung der Gene spielen, wie bereits erwähnt, auch verschiedene Mikronährstoffe eine wesentliche Rolle.

Ein epigenetischer Mechanismus ist z.B. die Methylierung der DNA. Der Prozess der DNA-Methylierung ist abhängig von Methylgruppen-Donatoren, dazu gehören Folsäure, Methionin, Cholin sowie die Vitamine B2, B6, B12. Eine unzureichende Verfügbarkeit dieser Methylgruppenspender kann z.B. mit einer DNA-Hypomethylierung verbunden sein, wodurch dann unter Umständen das Krebsrisiko erhöht wird. Eine globale Hypomethylierung scheint auch ein wesentliches Merkmal von alternden Zellen und Geweben zu sein. Eine Hypomethylierung wird bei verschiedenen altersabhängigen Erkrankungen beobachtet, z.B. Krebs, Arteriosklerose, Alzheimer und anderen neurodegenerativen Erkrankungen.

Auch an einem weiteren epigenetischen Mechanismus sind Mikronährstoffe beteiligt. Durch gezielte Veränderung der Histone kann die Gen-Aktivität ebenfalls reguliert werden. 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 Vitamins Biotin spezifisch verändert. In Zellkulturen mit menschlichen Zellen konnte man nachweisen, dass z.B. ein Biotinmangel die Aktivität verschiedener Enzyme und Transportermoleküle verändern kann. Man kann also davon ausgehen, dass sowohl ein Biotin-Mangel als auch ein Biotin-Überschuss Defekte auf die Gen-Regulation haben und auch die Stabilität des Genoms beeinflussen können. Diese Mechanismen gehen also weit über die klassische Rolle des Biotins im Stoffwechsel hinaus. Auch ein Selenmangel kann in bestimmten Organsystemen die DNA-Methylierung vermindern. Es ist davon auszugehen, dass ein Mangel an bestimmten Mikronährstoffen während der Schwangerschaft auch die Stoffwechselregulation des zukünftigen Kindes beeinflussen kann.