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Von: - Ausgabe 2/2018 Beitrag Nr. 4

Epigenetische Merkmale bei Neugeborenen im Zusammenhang mit BMI und Insulinsensitivität in der frühen Kindheit

Eine Reihe von DNA-Methylierungsregionen bei Neugeborenen können dieser Untersuchung zufolge mit der metabolischen Gesundheit im Alter von fünf Jahren in Verbindung gebracht werden. Die identifizierten genomischen Regionen könnten als prädiktive Marker für Übergewicht und Adipositas dienen.

Kindliches Übergewicht

Der moderne Lebensstil kann als „obesogen“ bezeichnet werden, d. h. Kinder sind heute einer Fülle energiedichter Nahrungsmittel bei gleichzeitig geringer körperlicher Aktivität ausgesetzt. Dies ist ein wichtiger Faktor für die gestiegene Prävalenz von Übergewicht und Adipositas. Übergewicht bei Kindern ist ein großes Gesundheitsproblem, da übergewichtige Kinder häufig zu adipösen Erwachsenen heranwachsen und ein erhöhtes Risiko für chronische Erkrankungen wie Typ-2-Diabetes haben. Die frühzeitige Erkennung und Prävention von Adipositas bei Kindern ist daher von zentraler Bedeutung für die Gesundheit künftiger Generationen.

Epigenetische Merkmale als Hinweis auf Adipositas?

Es gibt Hinweise darauf, dass die sich die Suszeptibilität für Übergewicht und Adipositas bereits im frühen Leben entwickelt. Beispielsweise erhöhen suboptimale Bedingungen in utero das Risiko für metabolische Probleme im späteren Leben. Eine Ursache dafür könnten epigenetische Veränderungen sein, die die Regulation der Genexpression dauerhaft beeinflussen und somit zu einer veränderten metabolischen Kontrolle führen können. Eine Reihe von Studien lieferte bereits Hinweise auf spezifische epigenetische Veränderungen (DNA-Methylierung) bei adipösen und/oder diabetischen Erwachsenen. Es liegt eine Untersuchung vor, die eine starke Assoziation zwischen der DNA-Methylierung des Retinoid-X-Rezeptors-a im Nabelgewebe und Adipositas in der Kindheit zeigte. Um die Studienlage zu verbessern, wurden hier in einem genomweiten Ansatz DNA-Methylierungsstellen und ‑regionen bei Neugeborenen analysiert und auf Zusammenhänge mit Adipositas und weiteren metabolischen Parametern in der Kindheit untersucht.

Studiendesign

Von 991 Kindern wurden Proben für die Analyse epigenetischer Merkmale verwendet, die für den Guthrie-Test genommen worden waren. Dieser Test wird routinemäßig bei Neugeborenen durchgeführt, um die angeborene Stoffwechselerkrankung Phenylketonurie zu diagnostizieren.

Im Alter von fünf Jahren wurden die Kinder zu einer klinischen Untersuchung einbestellt, bei der Körpergröße und -gewicht, Körperfettmasse sowie Taillen- und Hüftumfang gemessen wurden. Aus Körpergröße und -gewicht wurde der BMI z-Score berechnet, ein transformierter BMI-Wert, der für die Beurteilung und Kategorisierung des Körpergewichtes bei Kindern verwendet wird. Bei Zustimmung der Eltern wurden Blutproben entnommen, die für die Bestimmung epigenetischer Merkmale sowie der Glukose- und Insulinkonzentration verwendet wurden.

Assoziationen zwischen der DNA-Methylierung bei der Geburt und dem BMI im Alter von fünf Jahren

Individuelle DNA-Methylierungsstellen bei Neugeborenen konnten nicht mit dem BMI, Adipositas, der Körperfettmasse, dem Taillenumfang, dem Taille-Hüft-Verhältnis, Konzentrationen an nüchternem Plasma-Insulin, Glucose oder der Insulinsensitivität im Alter von fünf Jahren in Verbindung gebracht werden.

DNA-Methylierungen in 69 genomischen Regionen bei der Geburt zeigten hingegen Zusammenhänge mit BMI z-Scores im Alter von fünf Jahren, 51 von ihnen waren geschlechtsspezifisch. Die am stärksten mit dem BMI assoziierten genomischen Regionen zeigten im Allgemeinen nur geringfügige Veränderungen der Methylierung (< 5 %). Eine Ausnahme stellte eine Region in der Nähe der nicht-kodierenden RNA nc886 (VTRNA2-1) dar, in der 13 Stellen mit Veränderungen der DNA-Methylierung > 5 % gefunden wurden. Hier bestand ein klarer Zusammenhang zwischen dem Methylierungsstatus bei der Geburt und dem BMI im Kindesalter (P = 0,001): 15 bzw. 17 % der Population zeigten in den zwei niedrigsten BMI-Quartilen eine Biallel-Hypomethylierung von nc886, während 29 bzw. 34 % der Population in den beiden höchsten BMI-Quartilen zwei unmethylierte Allele aufwiesen. Die Wahrscheinlichkeit für Übergewicht oder Adipositas eines Kindes, das bei der Geburt eine Hypomethylierung in der Region nc886 aufwies, war 2,1-mal höher (CI 1,3–3,4; P = 0,002) als für ein neugeborenes Kind mit monoallelischer Methylierung.

Zusammenhänge der DNA-Methylierung mit weiteren Parametern

27 Regionen zeigten Assoziationen zwischen dem DNA-Methylierungsstatus bei der Geburt und der Körperfettmasse im Alter von fünf Jahren, 26 Regionen mit dem Taillenumfang, 61 Regionen mit dem Taille-Hüft-Quotienten und 63 Regionen mit Insulinresistenz (HOMA-IR, Homeostasis model assessment – insulin resistance). Assoziationen wurden auch zwischen der DNA-Methylierung, mütterlichem Rauchen und dem Geburtsgewicht gefunden.

Trends der epigenetischen Veränderungen

Einige der bei der Geburt identifizierten genomischen Regionen wurden auch im Alter von fünf Jahren nachgewiesen, insbesondere solche, die mit HOMA-IR in Verbindung gebracht wurden. Ca. 25 % dieser Regionen persistierten und zeigten konsistente Trends der Assoziation mit HOMA-IR. Drei der bei Neugeborenen BMI-assoziierten genomischen Regionen einschließlich der Region um nc886 zeigten auch nach fünf Jahren signifikante Assoziationen.

Fazit

In dieser Studie wurden mehrere genomische Regionen identifiziert, deren Methylierungsgrad bei Neugeborenen Zusammenhänge mit dem BMI und Insulinresistenz im Vorschulalter zeigten. Demnach müssen für die Entstehung von Adipositas und Insulinresistenz auch epigenetische Merkmale in Betracht gezogen werden.

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Quellen:

van Dijk SJ1, Peters TJ2, Buckley M3, Zhou J4, Jones PA5, Gibson RA4, Makrides M6, Muhlhausler BS4,6, Molloy PL1; Peter.Molloy@csiro.au

1CSIRO Health and Biosecurity, North Ryde, NSW, Australia; 2Epigenetics Research Laboratory, Garvan Institute of Medical Research, Darlinghurst, NSW, Australia; 3CSIRO Data61, North Ryde, NSW, Australia; 4FOODplus Research Centre, School of Agriculture Food and Wine, The University of Adelaide, Adelaide, SA, Australia; 5Van Andel Research Institute, Grand Rapids, MI, USA; 6Child Nutrition Research Centre, South Australian Health and Medical Research Institute, Adelaide, SA, Australia.

Int J Obes (Lond). 2018 Jan;42(1):28-35. doi: 10.1038/ijo.2017.228


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