Gene geben Gewicht
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- Übergewicht kann von Genen beeinflusst werden. Wie genau, das verstehen Forscher immer besser. Quelle: nafas/pixelio.de
Sind die Gene schuld am Übergewicht? Ja und nein, antworten die Wissenschaftler stets. Aufgrund neuer Erkenntnisse fällt die Antwort jetzt aber so detailliert aus wie nie. Forscher des Helmholtz-Zentrums in München identifizierten sechs neue Gene, die im Gehirn den Appetit anregen. Durch das vor kurzem entdeckte FTO-Gen bekommen Kinder Appetit auf süße und fette Speisen, wie eine irische Studie beweist. Einige wenige Menschen wiederum bleiben aufgrund einer Genmutation auch nach dem dritten Nachtisch rank und schlank. Dass die Menschen in Sachsen-Anhalt im Durchschnitt mehr wiegen als alle anderen Deutschen, liegt wohl aber nicht nur an den Genen.
Die Welt wird immer schwerer
Die Weltbevölkerung wird immer schwerer. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) gibt es weltweit mehr als eine Milliarde übergewichtige Menschen, darunter etwa 300 Millionen Fettleibige. Übergewichtige bringen mehr als ihr Normalgewicht auf die Waage, als fettleibig gilt, wer einen Body-Mass-Index (BMI) von mehr als 30 besitzt. Der BMI errechnet sich aus dem Körpergewicht geteilt durch die Körpergröße im Quadrat.
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Deutschland gleichauf mit den USA
In Deutschland wird dabei besonders gut und viel gegessen. Nach einer Studie der International Association for the Study of Obesity (IASO) aus dem Jahr 2007 führen die Deutschen mit beiden Geschlechtern Platz Eins der Europa-Rangliste der Dicken an und liegen damit im globalen Vergleich gleichauf mit den USA. Insgesamt 75,4% der deutschen Männer und 58,9% der deutschen Frauen sind nach Angaben dieser Studie übergewichtig. Die wenigsten Fettpölsterchen bringen bei den Männern die Franzosen (Anteil von 47,4%) und bei den Frauen die Italienerinnen (34,5%) auf die Waage.
In Sachsen-Anhalt leben die meisten Dicken
In Deutschland leben die meisten Dicken in Sachsen-Anhalt. Das zeigt die Untersuchung von fast 36.000 Patienten in mehr als 1500 Hausarztpraxen aus ganz Deutschland, die im Dezember 2008 im Deutschen Ärzteblatt (Bd. 105, S. 827) veröffentlicht wurde. Die Studie beruht auf Daten, die im Herbst 2005 im Laufe des Projektes GEMCAS (German metabolic and cardiovascular risk project) erhoben worden waren.
Als Maß galt ein Taillenumfang von mehr als 102 Zentimetern bei Männern und mehr als 88 Zentimetern bei Frauen. Diese Kriterien erfüllen 42,1 & der Bewohner von Sachsen-Anhalt. Der Stadtstaat Hamburg hat demnach mit 30,5 Prozent den geringsten Anteil Dicker, im Bundesschnitt sind es 36,5 Prozent. Allerdings wurde im Freistaat ein überdurchschnittlich hoher Anteil von Typ-2-Diabetes-Patienten bei den Untersuchten konstatiert. Während bundesweit von 100 fettleibigen Patienten jeder Zweite Diabetiker ist, sind es in Sachsen fast drei Viertel. Das Bundesforschungsinstitut für Ernährung hatte bereits im Januar 2008 eine Studie veröffentlicht, nach der zwei Drittel der Männer und rund die Hälfte der Frauen in Deutschland übergewichtig sind.
Das Appetit-Gen
Das Gen, das am deutlichsten mit Übergewicht in Zusammenhang gebracht werden kann, ist das sogenannte FTO-Gen. Es wurde im April 2007 von britischen Wissenschaftlern entdeckt (Science, Vol. 316, Nr. 5822, S. 165). Wie eine irische Forschergruppe jetzt mit einer Untersuchung an Kindern feststellte, verursacht das FTO-Gen einen erhöhten Appetit auf süße und energiereiche Speisen. In der im New England Journal of Medicine (NEJM 2008; 359: 2558-2566) veröffentlichten Studie benötigten Kinder mit dem Adipositas-Gen deutlich mehr Kalorien als andere, um satt zu werden.
Essverhalten von 97 Kindern untersucht
Die Gruppe um Colin Palmer von der Universität Dundee hatte zunächst 2.726 Kinder im Alter von vier bis zehn Jahren auf das Gen gescreent und zunächst frühere Ergebnisse bestätigt: Träger der Genvariante bringen etwa 1,2 Kilogramm mehr auf die Waage brachten als ihre FTO-losen Altersgenossen. Danach nahmen die Wissenschaftler die Energiebilanz und das Essverhalten von 97 Kindern genauer unter die Lupe.
Eine wichtige Frage betraf den Energieumsatz. Macht das FTO-Gen die Kinder dick, indem es den Grundumsatz senkte? Das würde bedeuten, dass die Kinder bei gleicher Zufuhr von Kalorien weniger Energie verbrauchen würden und deshalb mehr Fett einlagern könnten. Dieses Argument wird häufig von adipösen Patienten geäußert: Sie würden gar nicht mehr essen als andere Menschen und deshalb seien Diäten bei ihnen zwecklos (es sei denn man wolle sie mit einer Hungerkost quälen).
Dieser Mechanismus trifft aber auf das FTO-Gen nicht zu. Kinder mit der als “rs9939609” bezeichneten Risiko-Variante des Gens unterschieden sich im Grundumsatz nicht von anderen Kindern. Sie waren auch nicht bewegungsärmer. Bei einer Testmahlzeit, welche die Forscher den Kindern anboten, fielen die FTO-Genträger aber durch die Wahl ihrer Lieblingsspeisen auf. Zielsicher griffen sie zu den Snacks mit dem höchsten Gehalt an Zucker und Fetten. Nach den Berechnungen der Diätassistenten nahmen sie im Durchschnitt 100 Kalorien mehr zu sich.
Vorliebe für energiedichte Nahrungsmittel
Die Beobachtungen unterstützen die These, dass eine Gehirnregion, der Hypothalamus, maßgeblich an der Steuerung des Appetits beteiligt ist. Genau dort nämlich wirkt das FTO-Gen. Es hat eigentlich die Aufgabe, den Hunger bei einer Mahlzeit rechtzeitig zu dämpfen. Wenn die Genvariante “rs9939609” nun dafür sorgt, dass es diese Funktion nur noch eingeschränkt erfüllen kann, führt dies offenbar dazu, dass die Genträger einen größeren Appetit haben und mehr essen.
Palmer spricht von einem „hyperphagen Phänotyp” des FTO-Gens mit einer starken Präferenz zu energiedichten Nahrungsmitteln, welche die Gewichtsunterschiede erklären könnte. Damit würden Diäten nicht schlechter anschlagen als bei anderen Menschen, vermuten die Forscher. Die Betroffenen müssten allerdings lernen, welche Nahrungsmittel die meisten Kalorien enthalten und diese dann meiden.
Die Dickmacher-Gene
Übergewicht ist ein sehr komplexes Phänomen, dessen Ursachen sowohl im Verhalten, aber auch in den Gene zu suchen sind. Genetisch gesehen kommen mehrere Regionen im Erbgut in Betracht, die damit zu tun haben könnten, dass einige Menschen schwerer sind als andere. Sie sind noch längst nicht alle identifiziert. Immer wieder werden weitere "Risikogene" entdeckt, wie mehrere internationale Studien zeigen, die in der Fachzeitschrift Nature Genetics erschienen sind.
500.000 Genvarianten untersucht
Dass Übergewicht ein sogenanntes polygenes Phänomen ist, also viele Gene und Genregionen beteiligt sind, ist schon länger bekannt. Konsequent umgesetzt hat das ein internationales Konsortium unter Beteiligung der Universität Leipzig. "Zusammen mit Forschern vor allem aus Lille und London haben wir fast 500.000 Genvarianten des menschlichen Erbgutes betrachtet und untersucht, welche Gene sich bei den dicken Menschen gleichen und wo sie sich von Schlanken unterscheiden", sagt Wieland Kiess, Direktor der Universitätsklinik und Poliklinik für Kinder und Jugendliche der Universität Leipzig. Bei dem Abgleich, über den die Wissenschaftler in Nature Genetics (2009, Vol. 41, S. 157 - 159) berichten, konnten drei neue Genregionen identifiziert werden, die offenbar mit Übergewicht zu tun haben: NPC1, MAF und PTER.
Mit Hilfe eines Computers berechneten die Wissenschaftler zunächst, wie hoch die Wahrscheinlichkeit ist, dass sich zwei Menschen der 15.000 Porbanden in ihrem Erbgut gleichen. "Erwartet wird in der Regel ein Unterschied von ca. 0,2 Prozent", so Kiess. Nun stießen die Forscher bei ihren Untersuchungen aber bei einzelnen Genvarianten teilweise auf sehr viel größere Unterschiede, wenn sie die Gene von Dicken und Schlanken miteinander verglichen.
Dazu nutzten sie ein Analysegerät im französischen Lille, mit dem die menschliche Erbbotschaft als Muster dargestellt werden kann. Die aus den vorliegenden Proben hervorgegangenen Muster stellten sie schließlich nebeneinander und verglichen sie. Dabei waren und sind vor allem die Daten von Kindern, zu denen die Leipziger Forschergruppe wesentlich beigetragen hatte, für die Wissenschaftler hoch interessant. "Bei dicken Kindern schlägt die genetische Komponente stärker zu Buche als bei fettleibigen Erwachsenen, bei denen sich die Einflüsse in Richtung Essgewohnheiten und Alltagsverhalten verschieben", berichtet Kiess.
Sieben neue Genregionen entdeckt
Ein von Wissenschaftlern des isländischen Biotech-Unternehmens deCODE Genetics geleitetes Forscherteam identifizierte nach eigenen Angaben im Herbst 2008 wiederum sieben Regionen im menschlichen Genom, in denen sich Veränderungen der DNA-Sequenz auf die Regulation des Körpergewichts und das Fettleibigkeitsrisiko auswirken. Die Studie beruht auf der Analyse von 300.000 bekannten Genvarianten (SNP) bei 30.000 Personen aus den USA, den Niederlanden und Island.
Eine zweite Forschergruppe, an der neben sechzig internationalen Forschungsinstitutionen auch die Institute für Humangenetik am Helmholtz-Zentrum München und der Technischen Universität München beteiligt waren, bestätigte in einer Meta-Analyse von 15 Übergewichts-Studien sechs dieser neuen Regionen (MEM18, KCTD15, GNPDA2, SH2B1, MTCH2 und NEGR1). Fünf von ihnen wirken im Gehirn. „Es ist schon bemerkenswert, dass sich genetische Variationen, die im Zusammenhang mit Fettleibigkeit stehen, hauptsächlich im Gehirn und weniger im Fettgewebe oder Darm auswirken“, sagt Ines Barroso vom britischen Wellcome Trust Sanger Institute. Die Gruppe bestätigte außerdem noch einmal die herausgehobene Bedeutung des des FTO-Gens. (siehe: Das Appetit-Gen)
Nahrungsaufnahme und -Verwertung gestört
Allen diesen Genen ist gemeinsam, dass mögliche Mutationen dafür sorgen, dass die normale, hirngesteuerte Regulation der Nahrungsaufnahme und -verwertung gestört wird und damit der Drang zur Nahrungsaufnahme übermäßig steigt. Die Suche nach den Ursachen für Übergewicht ist damit aber noch lange nicht beendet. Denn die Auswirkungen der jetzt entdeckten Gene sind zwar signifikant, aber nicht weltbewegend. Selbst wenn ein Mensch alle der neu entdeckten Risikogene trägt, was sehr selten der Fall sein dürfte, würde sein Gewicht nur um etwa 1,5 bis 3 kg steigen, schätzen die Autoren. Dies entspricht in etwa dem Einfluss des bekannten FTO-Gens, deren Träger im Durchschnitt 1,2 kg mehr auf die Waage bringen.
Gene können Anstieg des Durchschnittsgewichts nicht erklären
Die Gene alleine können also den Anstieg des durchschnittlichen Körpergewichts nicht erklären, wie er in den vergangenen Jahrzehnten in den Industriegesellschaften zu beobachten war. Die Gewichtsprobleme vieler Menschen dürften eher mit den Freizeit- und Ernährungsgewohnheiten zusammenhängen, schließen die Wissenschaftler. Allerdings können die Gene die Auswirkungen der Zivilisation auf den Körper noch verschärfen.
Das Schlankheits-Gen
Einige Menschen sind aufgrund einer Genmutation vor den schädlichen Folgen einer fettreichen Ernährung geschützt. Die Mutation betrifft ein Gen, das den Abbau von Nahrungsfetten im Blut mit steuert, berichten US-Forscher im Fachblatt "Science" (2008, Bd. 322, S. 1702).
Extrem seltene Mutation hält schlank
Wie die Forscher berichten, leiden Menschen mit dieser Genveränderung seltener an Arterienverkalkung und scheinen damit auch besser vor bestimmten Herzerkrankungen geschützt zu sein. Allerdings fanden die Forscher um Toni Pollin von der Universität von Maryland in Baltimore die entsprechende Genveränderung nur bei fünf Prozent einer untersuchten Gruppe von Amischen einer christlichen Religionsgemeinschaft in den USA. Im Rest der Bevölkerung scheint die Mutation nicht vorzukommen oder extrem selten zu sein. Die Studienergebnisse könnten aber dazu beitragen, ein Medikament zu entwickeln, dass genau an diesem Gen ansetzt und sich somit auch für Menschen geeignet ist, die das mutierte Gen nicht besitzen.
Die Wissenschaftler hatten in ihrer Studie beobachtet, dass rund 40 der untersuchten 809 Amischen eine Mutation in einem Gen namens APOC3 besitzen. Dieses Gen bildet normalerweise ein Eiweiß (apoC-III), das den Abbau von Triglyceriden im Blut bremst. Diese Nahrungsfette begünstigen die Entstehung von Arterienverkalkung, wenn sie im Übermaß im Blut vorkommen, und erhöhen damit das Risiko koronarer Herzerkrankungen.
Gen steuert Cholesteringehalt
Die Mutation führt nun dazu, dass nur halb so viel apoC-III-Eiweiß gebildet wird und damit die Triglyceride besser abgebaut werden. Die Mutation beeinflusste darüber hinaus den Gehalt an Cholesterin im Blut, einem weiteren Nahrungsfett. So fanden die Forscher bei den Trägern der Genveränderung höhere Werte des "guten" HDL-Cholesterins im Blut und geringere Werte des "schlechten" LDL-Cholesterins.
Für die Untersuchungen hatten die Wissenschaftler den Probanden einen fettreichen Milchshake verabreicht und anschließend für einen Zeitraum von sechs Stunden stündlich den Fettgehalt in ihrem Blut bestimmt. Außerdem hatten sie das Erbgut der Probanden nach Auffälligkeiten untersucht, die im Zusammenhang mit dem Fettstoffwechsel stehen. So stießen sie auf das APOC3-Gen.
