Epigenetik | Umweltbundesamt

Epigenetik: Wie Umweltfaktoren die Aktivität von Genen beeinflussen

Die Epigenetik erklärt den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Zelleigenschaften und den Aktivitätszustand von Genen und beschreibt so mögliche Wirkmechanismen auf zellulärer Ebene. Im Auftrag des Umweltbundesamt wurde ein Forschungsprojekt abgeschlossen, das epigenetische Veränderungen der oberen Atemwege bei langfristig erhöhter Feinstaubkonzentration untersucht hat. Die gefundenen Veränderungen können zukünftig die Entwicklung von Indikatoren für eine erhöhte Feinstaubbelastung unterstützen.

Exkurs Epigenetik 

Die Epigenetik ist ein Teilgebiet der Biologie und beschäftigt sich mit zellulären Prozessen, die die Aktivität von Genen beeinflussen, nicht aber auf einer Änderung der DNA-Sequenz beruhen.

Zur Epigenetik gehören unterschiedliche Mechanismen: Histon-Modifikationen (Modifizierung der Eiweiße, um welche die DNA im Zellkern gewickelt ist), die DNA-Methylierung (Modifikation der DNA-Sequenz durch Bindung von Methylgruppen) und die Expression von nicht codierenden RNAs, wie z.B. microRNAs (miRNAs).

Allen epigenetischen Mechanismen gemeinsam ist, dass sie Einfluss nehmen auf die Menge und Art der Eiweiße in einer Zelle und dass sie veränderbar sind. Sie liefern daher eine Erklärung wie Umweltfaktoren auf zellulärer Ebene wirken und zur Ausprägung bestimmter Merkmale oder Krankheiten führen können.

Hierbei können epigenetische Veränderungen auch schon vor einem möglichen Krankheitsbeginn auftreten. Forschung auf diesem Gebiet leistet daher einen Beitrag zum Gesundheitsschutz der Bevölkerung.

Epigenetische Wirkungen einer erhöhten Feinstaubbelastung

Im Auftrag des Umweltbundesamts wurde eine Studie abgeschlossen, die sich mit den epigenetischen Wirkungen einer erhöhten Feinstaubbelastung beschäftigt hat.

Eine erhöhte Feinstaubbelastung kann verschiedene negative Auswirkungen auf die Gesundheit des Menschen haben: So sind bereits ein erhöhtes Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen, für Entzündungen der Atemwege, aber auch für Stoffwechselveränderungen beschrieben worden. Als vermittelnde Mechanismen auf molekularer Ebene werden epigenetische Veränderungen diskutiert. Daher war das Ziel der Studie, diese Mechanismen zu erfassen. Es zeigten sich epigenetische Veränderungen sowohl in der DNA-Methylierung als auch in der Expression von microRNAs, die die Regulation von Immungenen beeinflussen können. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Feinstaubkonzentrationen auch unterhalb der europäischen Grenzwerte Auswirkungen auf Zellen der oberen Atemwege haben können. Sie können dazu beitragen im Kontext weiterer epigenetischer Forschung die Wirkungsbeurteilung von Feinstäuben im Rahmen epidemiologischer Studien zu konkretisieren.