Umwelteinflüsse und Lebenswandel beeinflussen Genaktivität

Junges Forschungs feld der Epigenetik

Die Entscheidung für ein vierbeiniges Familienmitglied ist gefallen – nach bestem Wissen und Gewissen und vielerlei Informationen haben wir uns für eine bestimmte Rasse entschieden und für einen Welpen vom Züchter unseres Vertrauens. Wir gehen davon aus und erwarten zu Recht, dass dieser entsprechend dem neuesten Stand des Wissens alles Erdenkliche getan hat, um dem jungen Leben einen bestmöglichen Start ins Leben zu ermöglichen – sowohl hinsichtlich der Auswahl der Elterntiere als auch in Bezug auf die ebenso bedeutenden Aufzuchtbedingungen. Und dennoch! Wenn wir den kleinen, verspielten Hundewelpen mit acht oder im Idealfall im Alter von zehn Wochen zu uns in sein neues Zuhause holen, übernehmen wir kein fertiges Lebewesen: Denn auch wenn der Welpe seine genetische Ausstattung von den Elterntieren ererbt hat, sind seine körperliche Konstitution und sein damit verbundener Lebensweg längst nicht unumstößlich vorgezeichnet. Im Gegenteil! So unersetzlich der verantwortungsbewusste und informierte Umgang eines Züchters mit allen genetischen Informationen zweifellos ist, die Gene allein sind es nicht, die das Schicksal des Welpen, seine Gesundheit und sein Lebensglück bestimmen.

Der klassische genetische Ansatz und das neue Bild der Epigenetik

Heute wissen wir, dass die unterschiedlichsten Umweltbedingungen einen weit größeren Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung eines individuellen Organismus haben, als man lange Zeit annahm, denn die Umwelt kann die Funktion der Gene über verschiedene Mechanismen steuern. Das noch relativ junge Wissenschaftsgebiet der Epigenetik erforscht diese Kommunikation der Gene mit der Umwelt und die sich daraus ergebenden Konsequenzen.

Gene codieren Proteine, die ihrerseits in tausenden spezialisierten Varianten für alle strukturellen Merkmale und Funktionen der Zellen eines Organismus verantwortlich sind. Mit diesem Wissen ging man lange davon aus, dass die Proteine ausschließlich entsprechend den Aufbauanweisungen der Gene gebildet werden und dass auf diesen abgeschlossenen Mechanismus, sozusagen auf die „fertigen“ Proteine, dann verschiedene Umwelteinflüsse treffen – Temperatur, Licht, Ernährung, Bewegung und Kommunikation. Aus der Gesamtheit dieser Interaktion zwischen Organismus und Umwelt gingen dann alle Eigenschaften und Merkmale eines Organismus hervor – so dachte man über Jahrzehnte hinweg.

Jetzt aber kommt die Epigenetik ins Spiel, die sich in erster Linie mit den Eigenschaften beschäftigt, die bei einer einzelnen Zellteilung auf die Tochterzellen vererbt werden, die aber nicht im eigentlichen ursprünglichen Erbgut des Individuums verankert sind. Daraus ergibt sich ein neues, verändertes Bild: Umwelteinflüsse greifen zusätzlich zu ihrer oben beschriebenen Interaktion mit den fertigen Proteinen bereits in deren Bauphase ein! Sie können durch verschiedene biochemische Vorgänge Gene sozusagen ein- und ausschalten oder aber verhindern, dass die genetischen Informationen, die zum Bau eines Proteins notwendig wären, abgelesen werden. Nicht ohne Folgen, denn keine Information bedeutet kein entsprechendes Protein! Somit sind es die Umwelteinflüsse, die bestimmte Gene aktivieren bzw. deaktivieren, ohne dass das Genom bzw. das eigentliche Erbgut der DNA dadurch unbedingt verändert würde. Die Genetikerin Irene Sommerfeld-Stur fasst dieses scheinbar komplizierte Wechselspiel anschaulich zusammen:

„Der genetische Code sagt dem Organismus, welche Proteine er grundsätzlich bauen kann. Der epigenetische Code sagt dem Organismus, wann und wo und in welcher Menge die genetisch codierten Proteine gebaut werden sollen.”

Jeder Organismus durchlebt mit der Organentwicklung während der Embryonalzeit, der Zeit der Primärsozialisation und der Pubertät besonders sensible Phasen für epigenetische Veränderungen und Beeinflussung. Aber auch außerhalb dieser Entwicklungsstufen können Umwelteinflüsse über die gesamte Lebensspanne hinweg diese Modifikationen immer wieder verändern. Dies ist ein entscheidender Unterschied zu ererbten irreversiblen Gendefekten, die dazu führen, dass lebenslänglich immer ein falsches oder auch gar kein entsprechendes Protein produziert wird, was über kurz oder lang mehr oder weniger schwerwiegende gesundheitliche Folgen für den Organismus hat. Epigenetische Modifikationen am Genom hingegen bleiben zeitlebens variabel und können sich beispielsweise durch Anpassungen des Lebensstils immer wieder verändern. Wissenschaftler bezeichnen die Epigenetik folgerichtig denn auch als „die Sprache, in der das Genom mit der Umwelt kommuniziert“.

Umwelteinflüsse höher als gedacht

Auch wenn die weitaus meisten Studien und Experimente der Epigenetik sich derzeit noch auf den Menschen beziehen oder auch nur unter Laborbedingungen durchgeführt wurden, so rechtfertigt die enge biologische Verwandtschaft und Ähnlichkeit der Organismen doch in weiten Bereichen eine Übertragung dieser Ergebnisse auf unsere Tiere, und dem heutigen Wissensstand zufolge lautet die für Züchter und Hundebesitzer gleichermaßen wichtige Botschaft der Epigenetik: Der Umwelt kommt eine noch größere Bedeutung zu als bisher gedacht – insbesondere in den sensiblen Lebensphasen!

Und so hat jeder Hundebesitzer gerade während der Zeit des Heranwachsens seines vierbeinigen Gefährten, aber prinzipiell ein Leben lang, die Möglichkeit, die Funktion der Gene zu beeinflussen und so im Idealfall einen weitreichenden Beitrag für ein langes und gesundes Hundeleben zu leisten. Denn epigenetische Modifikationen können Grundlage verschiedenster Erkrankungen sein – mit weitreichenden Konsequenzen: Ob Onkogene, die ein Tumorwachstum fördern, aktiviert oder deaktiviert sind, ob Tumorsuppressorgene, die dieses Wachstum hemmen, ein- oder ausgeschaltet sind, kann ein mitentscheidender Faktor sein, ob das betreffende Individuum im Laufe seines Lebens bestimmte Tumorerkrankungen entwickelt oder nicht.

Was können wir tun?

Umwelteinflüsse sind bei Mensch und Tier gleichermaßen von zentraler epigenetischer Bedeutung und gerade in der Hundehaltung von durchaus praktischer Relevanz:

Eine harmonische und ebenso entspannte wie im positiven Sinne anregende Umgebung ohne chronische Stress-Situationen ist unter vielerlei Aspekten einer der wichtigsten Punkte einer ganzheitlichen Gesundheitsvorsorge, denn die beständige Präsenz von Stresshormonen verändert die Aktivität von Genen und hat so u.a. einen negativen Einfluss auf die Arbeit des lebenswichtigen Immunsystems.

Plastikspielzeug ist im Hundealltag zwar beliebt und scheinbar allgegenwärtig, aber dabei macht es durchaus Sinn, über die Inhaltsstoffe nachzudenken, mit denen der Hund dabei regelmäßig in Kontakt kommt. Kunststoffe enthalten chemische Weichmacher wie Bisphenol A, die die Genaktivität auf unterschiedliche Weise beeinflussen. Zum einen entwickeln sie eine östrogenähnliche und damit in bestimmten Konstellationen krebserregende Wirkung, zum anderen konnten jüngere Studien und Laborexperimente nachweisen, dass Bisphenol A auch das Sozialverhalten eines Tieres beeinflusst, indem die Bildung von wichtigen neurophysiologischen Botenstoffen wie Oxytocin, bekannt als „Kuschelhormon“, und Vasopressin blockiert wird.

Wie hoch die epigenetischen Einflüsse der Ernährung sind, konnte vor einigen Jahren in einem berühmt gewordenen Laborexperiment eindrucksvoll bewiesen werden. Seither wissen wir, dass eine gezielte Fütterung bestimmter Nährstoffe – in den Experimenten handelte es sich dabei u.a. um Folsäure, Vitamin B12 und Cholin – epigenetisch bedingte Veränderungen im Genom wieder rückgängig machen kann. Ähnliche auch im Genom nachweisbare positive Einflüsse gehen möglicherweise von zahlreichen Nahrungsbestandteilen aus, deren gesundheitsfördernde Wirkung heute bereits außer Frage steht. In diesem Zusammenhang gilt es allerdings stets zu beachten, dass einige für den Menschen wertvolle Nahrungsmittel für den Hund giftig sind und schwerwiegende Folgen haben können! (Wir haben darüber in „mein HAUSTIER – Gesundheitsmagazin für Tiere“, Ausgabe Mai/Juni 2019, S. 16ff. berichtet.)

Und dass regelmäßige Bewegung gesund ist, gilt ebenso für Mensch und Tier gleichermaßen. Die Wissenschaft konnte bereits vielfach nachweisen, dass körperliche Aktivität unmittelbare Folgen für den Zellstoffwechsel hat. Bereits 20 Minuten körperliche Aktivität verändern das Muster der epigenetischen Veränderungen in Muskelzellen. Ein weiterer positiver Einfluss von regelmäßiger Bewegung zeigte sich darüber hinaus insbesondere auch an den Genen, die die Körperfettspeicherung regulieren und die damit zugleich zahlreiche Risikofaktoren für die Gesundheit von Mensch und Tier beeinflussen.

Lebenswandel steuert Genfunktionen

Auch wenn in der Wissenschaft noch viele Fragen offen sind: Optimale Haltungsbedingungen haben einen weit höheren Einfluss auf Wesen, Gesundheit und Langlebigkeit unserer Hunde, als bisher belegbar war. Menschen und Hunde sind ihren Genen nicht einfach ausgeliefert, sondern ihre Funktionen im Organismus sind in weiten Bereichen steuerbar: durch unseren Lebenswandel bzw. durch das Leben, das wir unseren Hunden bieten. Wir verfügen nachweislich über vielerlei Möglichkeiten, das körperliche und seelische Wohlergehen unserer besten Freunde auf vier Pfoten von der genetischen Basis ausgehend zu steuern – ein Leben lang!

Von Mag. Kerstin Piribauer