Epigenetik

Neue Erkenntnisse der Epigenetik und ihre Auswirkungen auf die Hundezucht

von Sabina Achtig

(Quelle: Züchterinformationstagung am 25.Mai 2013, Vet.med.Univ.Wien, A.Prof.Dr.I.Sommerfeld Stur)

 

Das ist Neu! Die Wirkung von Genen und sogar die weitere Vererbung kann durch die Umwelt verändert werden. Harmonie, Fürsorge und ein gesundes Umfeld haben z.B. positiven und nachhaltigen Einfluss auf die Entwicklung der ungeborenen Welpen bis hin zum erwachsenen Hund. Dieser Einfluss kann sich sogar in den Genen niederschlagen und weiter vererbt werden.

 

Am 25. Mai fand auf der Vet. med. Universität Wien eine Züchterinformationstagung statt, auf der auch das Thema „Epigenetik – Genetik im Licht neuer Erkenntnisse“ vorgestellt wurde. Wie wir dort erfahren konnten, haben die brandneuen Erkenntnisse der Epigenetik auch großen Nutzen und Einfluss in der Hundezucht.

Frau A.Prof.Dr.I.Sommerfeld Stur berichtete von sensationellen neuen Erkenntnissen über Veränderungen der Wirkungen von Genen durch Umwelteinflüsse. Diese Veränderungen der Genwirkungen durch Umwelteinflüsse können schon bei den Elterntieren erfolgen, bei der Befruchtung der Eizelle und bis hinein in das Wochenbett reichen, bzw. auch das Wesen, Lebensalter und die Gesundheit beeinflussen.

Mendel und Co. ist doch nicht „Der Weisheit letzter Schluss“

Seit Darwin und Mendel (die Väter der Genetik) war es wissenschaftlicher Konsens, dass die Vererbung ausschließlich von den Genen bestimmt wird und durch Umwelteinflüsse nicht veränderbar ist. Jedes Individuum erhält von den Eltern die Erbinformationen (Genotypen) und diese bleiben unbeeinflusst von der Umwelt ein Leben lang gleich und werden genauso wieder auf die Nachkommen weiter vererbt.

Neue Ergebnisse in der Epigenetik zeigen jedoch ein anderes Bild.

Die Epigenetik („Über Genetik”) wird seit ca. 10 Jahren erforscht. Es geht darum, dass nicht wie bisher angenommen, der Genotyp (Erbinformation) eines Individuums sein ganzes Leben lang gleich bleiben muss und genau so weiter vererbt wird, sondern dass durch Umwelteinflüsse und Veränderungen durch die Epigenetik (epigenetische Modifikationen) sich Genfunktionen im Laufe eines Lebens ändern können und damit auch die Erbinformationen verändert an die Nachkommen weiter vererbt werden können.

Licking-Effekt

Z.B. könnten die Welpen einer gestressten Hundemutter, die ihre Nachzucht schlecht betreut, im Wesen ängstlich, zurückhaltend und stressintolerant werden und dass infolge sogar weiter vererben. (Das Gen für Stressresistenz bleibt ausgeschalten = inaktiv). Die selben Welpen, einer fürsorglichen Hundemutter in harmonischem Umfeld untergeschoben, liebevoll betreut und abgeschleckt, entwickeln ein normales und stresstolerantes Wesen und vererben das auch weiter (durch Fürsorge wird das Gen für Stressresistenz = Glucocorticoid-Rezeptor-Gen erst eingeschaltet). So kann sich eine stressige Umwelt auf die Welpenentwicklung und auf die weitere Vererbung sehr nachteilig auswirken.

Funktionen von Genen können ein- und ausgeschaltet werden

Bei der Epigenetik spielen mehrere Mechanismen eine Rolle. Ein kleiner Teil (ca. 2%) der Gene sind funktionale Gene, die direkt für die Vererbung wichtig sind und ihre Funktionen sind bekannt. Für den Großteil der Gene sind die Funktionen noch nicht bekannt. Ihnen schreibt man inzwischen die Beteiligung an den Prozessen der epigenetischen Modifikation zu. Die Funktionen dieser Gene können auch durch die Umwelt ein- oder ausgeschaltet (aktiviert oder inaktiviert) werden.

Die Spezialisierung von Zellen (Bsp. Bildung von den verschiedenen Organen in der Embryonalphase und Zellbildung während des gesamten Lebens) wird durch epigenetische Modifikationen und eben durch solche ein- oder ausgeschalteten Gene grundlegend bestimmt.

Bei diesen Prozessen kann einiges passieren und es kann auch durch die Umwelt beeinflusst (durch Aktivierung oder Inaktivierung solcher Gene) zu den verschiedensten Krankheiten und Veränderungen im Wesen kommen. So entstehen „genetischen Erfahrungen“ im Laufe des Lebens, die auch weiter vererbt werden können. Das ist wie gesagt, eine wirklich neue Auffassung der Wissenschaft.

Teilweise sind die Aktivierung und Inakivierung von Genen („genetische Erfahrung“) auch durch entsprechende Veränderung der Umwelt und Training wieder rückgängig zu machen (z.B. Licking-Effekt), teilweise aber nicht. Besonders sensible Lebensphasen für die „genetische Erfahrung“ sind die Embryonalzeit, die Zeit der Primärsozialisation (Wochenbett und Welpenentwicklung) und die Zeit der Pubertät.

Hier wird nun besonders deutlich, wie prägend die Entwicklung von unseren Hunden durch uns Menschen und durch die Umwelt beeinflusst wird.

Im Detail:

Epigenetische Mechanismen

Wir haben 3 wesentliche Mechanismen der epigenetischen Modifikation kennen gelernt.

1. Blockieren des Ablesens des genetischen Codes (Methylierung) = reversibel (wieder rückgängig zu machen) und falsches Ablesen des genetischen Codes, durch Punktmutation wird der genetische Code verändert = nicht reversibel (nicht wieder rückgängig zu machen)
2. Der DNA Strang (Erbinformation, 2m lange Doppelhelix) wird so fest gewickelt, dass er nicht abgelesen werden kann (Histonmodifikation)
3. Die Abschrift der DNA (m-RNA) wird auf dem Weg zu den Ribosomen (Ort der Eiweißsynthese in der Zelle) von Antisense DNA abgefangen und blockiert.

Kampf der Geschlechter („Imprinting“)

Sehr spannend und interessant war auch, dass der Aktivitätsstatus (eingeschalteter oder ausgeschalteter Zustand) bei ca. 1% der Gene davon abhängt, ob das Gen vom Vater oder von der Mutter stammt. Hier besteht ein Kampf der Geschlechter.

1. Mütter schalten den Wachstumsfaktor ab (inaktiviertes Igf2) – ihr „Interesse“ ist es, lieber viele aber langsam wachsende Nachkommen zu produzieren (bei Mäusen)
2. Väter schalten die Wachstumshemmer ab (inaktivierter Igf2-Rezeptor) – sein „Interesse“ ist es, lieber wenige, aber stark wachsende Nachkommen zu produzieren (bei Mäusen).

Die durch „Imprinting“ veränderten Gene (geschlechtsspezifisches Ausschalten des  Gens) bilden ihre Merkmale auch aus (manifestieren sich), wenn sie heterozygote Genotypen sind (ein normales und ein durch „Imprinting“ verändertes).  Durch „Imprinting“ veränderte Gene sind daher sehr anfällig gegen schädigende Umwelteinflüsse. Wenn es sich um ein weibliches „Imprinting“ verändertes Gen handelt, wird dieser Defekt auch an die Nachkommen weiter gegeben.

Ein Beispiel dafür wurde genannt, dass Nachkommen von rauchenden Vätern eine erhöhte Anfälligkeit für Asthma haben – ein bestimmtes Gen beim Vater wird ausgeschaltet und so ausgeschaltet an die Nachkommen weiter vererbt.

Der Zeitpunkt der Aktivierung von Genen hat Einfluss

Es gibt auch eine zeitliche Bedeutung, wann ein Gen aktiviert wird. So entscheidet z.B. der Zeitpunkt, ob die Flecken der Schildpattkatze größer oder kleiner sind. Je früher in der Embryonalphase das dafür verantwortliche x-Chromosom eingeschaltet (aktiviert) wird, umso großflächiger werden die schwarzen und roten Flecken.

Zusammengefasst sind derzeit 3 wesentliche Wirkungen bei epigenetischen Mechanismen bekannt:

1. das Ein/Ausschalten von Genen
2. Änderung der quantitativen Genwirkung
3. Änderung der zeitlichen Genwirkung

Die bisher bekannten Prinzipien der Vererbung durch die Gene gelten selbstverständlich auch weiterhin. Jedoch wurden durch die neuen Erkenntnisse der Epigenetik Mechanismen offensichtlich, die die vorhandenen Gene außer Kraft setzen oder erst zur Wirkung bringen können. Und diese Vorgänge sind auch abhängig von den jeweiligen Umwelteinflüssen.

So kann beispielsweise ein Defektgen vorhanden sein, aber nicht zur Wirkung kommen, weil es ausgeschaltet ist. Und erst bei bestimmten Umwelteinflüssen wird dieses Defektgen eingeschaltet (aktiviert) und der Defekt tritt auf und wird dann auch als aktiviertes Defektgen weiter vererbt.

Als Beispiel wurde genannt, dass Weichmacher in Plastik (Bsp. Bisphenol A und Phthalate) die Wirkung von Defektgenen verstärken können, weil die Einwirkung dieser Weichmacher das Blockieren des Defektgens verhindern und damit die volle Wirkung zu Tage tritt (Bsp. Agouti-Mäuse = methabolisches Syndrom, Diabetes).

Als weiteres Beispiel wurde genannt, dass chemische Pflanzenschutzmittel schwere gesundheitliche Störungen geschlechtsspezifisch bei den männlichen Nachkommen verursachten (sogenannter Dimorphismus), die dann auch weiter vererbt wurden bei den männlichen Nachkommen bis in die 3. Generation. Bsp. Vinclozolin im Mäuseversuch bewirkte Fruchtbarkeitsstörungen, Brustkrebs, Nierenerkrankungen, Prostataerkrankungen, Immundefekte bis in die 3. Generation. Die männlichen Nachkommen waren bis in die 3. Generation deutlich ängstlicher als die weiblichen Nachkommen.

Genetik und Epigenetik

Der genetische Code im Organismus bestimmt, welche Eiweiße überhaupt aufgebaut werden können.

Der epigenetische Code sagt dem Organismus, wann und wo und in welcher Menge die genetisch codierten Eiweiße dann tatsächlich aufgebaut werden. Das kann als „genetische Erfahrung“ weiter vererbt werden. Und das ist wiederum auch umweltabhängig und das erstaunlich Neue.

 

Schlussfolgerungen für die Hundezucht

Die bisherigen Zuchtstrategien wie z.B. maximale Abklärung des Gesundheitsstatus und Selektion, Vermeidung von Inzucht behalten ihre Bedeutung. Jedoch kommt den Umwelteinflüssen bei der Zucht und Haltung von Hunden eine wesentlich größere Bedeutung zu.

Die Optimierung der Umwelt bei der Hundezucht und Hundehaltung besonders bei den Elterntieren und in den sensiblen Lebensphasen (gesamte Trächtigkeit – besonders wichtig in der Phase der Organbildung, die ersten Lebenswochen, die Pubertät) ist daher ein Grundvoraussetzung für gesündere Tiere und höheres Lebensalter.

Negative Umwelteinflüsse sind z.B. Stress, Gewalt, Umweltgifte, ungeeignete Fütterung. Z.B. braucht es laufend Nachschub für die Bausteine der Aktivierung oder Inaktivierung von Genen (Methygruppen) in Form von speziellen Futterstoffen wie z.B. Vitamin Cholin (Aminosäuren – Lysin, Methionin), Betain (Oxydationsprodukt des Colins, quartäre Ammoniumverbindung), sowie Vitamin Folsäure (wasserlöslich, in Spinat), Vitamin B12, Zink.

 

Besonders sensible Lebensphasen und – bereiche in der Epigenetik

1. Embryonalentwicklung – Organdifferenzierung, Gehirnentwicklung (Trächtigkeit)
2. Jugendentwicklung – Primärsozialisation (Welpenstube), Organwachstum und – entwicklung, Lernen
3. Weitere Lebensphasen – Pubertät, Fortpflanzung, Stoffwechsel, Krankheit-Gesundheit, Lebenserwartung

Trotz noch vielen offenen Fragen ermöglichen die neuen Erkenntnisse der Epigenetik eine stärkere Einflussnahme auf das Erscheinungsbild (Phänotyp) des Hundes insbesondere in Hinblick auf Wesen, Gesundheit und Langlebigkeit. Den Züchtern und Haltern von Hunden kommt einmal mehr die Verantwortung zu, für eine optimale Gestaltung der Umwelt zu sorgen, damit sich die Hunde in Wesen und Körper gesund entwickeln können und ein hohes Lebensalter erreichen.

07.03.2015. 11:48