Mütterliche Fettleibigkeit beeinflusst das Essverhalten der Nachkommen durch eine langfristige Überexpression der microRNA miR-505-5p. Dies geht aus einer Studie von Laura Dearden und Susan Ozanne vom MRC Metabolic Diseases Unit, Institute of Metabolic Science, University of Cambridge, UK, und Kollegen hervor, die in der Open-Access-Zeitschrift PLOS Biology veröffentlicht wurde. Frühere Studien an Menschen und Tiermodellen haben gezeigt, dass die Nachkommen fettleibiger Mütter ein höheres Risiko für Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes haben. Während diese Beziehung wahrscheinlich das Ergebnis einer komplexen Beziehung zwischen Genetik und Umwelt ist, gibt es neue Hinweise darauf, dass mütterliche Fettleibigkeit den Hypothalamus stören kann – jene Region des Gehirns, die für die Wahrnehmung der Ernährung und die Energiehomöostase verantwortlich ist.
Sportliche Betätigung der Mutter während der Schwangerschaft verbessert die Stoffwechselgesundheit des Nachwuchses
In Tiermodellen fressen Nachkommen, die während wichtiger Entwicklungsphasen einer Überernährung ausgesetzt sind, mehr, aber über die molekularen Mechanismen, die zu diesen Veränderungen im Essverhalten führen, ist wenig bekannt. In dieser Studie fanden die Forscher heraus, dass Mäuse, die von fettleibigen Müttern geboren wurden, höhere Werte der microRNA miR-505-5p in ihrem Hypothalamus aufwiesen – und zwar bereits im fötalen Stadium bis ins Erwachsenenalter. Die Forscher stellten fest, dass die Mäuse mehr aßen und eine Vorliebe für fettreiche Lebensmittel zeigten. Interessanterweise wurden die Auswirkungen der mütterlichen Fettleibigkeit auf miR-505-5p und das Essverhalten abgeschwächt, wenn die Mütter während der Schwangerschaft Sport trieben.
Zellkulturexperimente zeigten, dass die Expression von miR-505-5p induziert werden konnte, indem hypothalamische Neuronen langkettigen Fettsäuren und Insulin ausgesetzt wurden, die beide in Schwangerschaften, die durch Fettleibigkeit erschwert werden, hoch sind. Die Forscher identifizierten miR-505-5p als neuartigen Regulator von Signalwegen, die an der Fettsäureaufnahme und dem Stoffwechsel beteiligt sind, so dass hohe Spiegel der miRNA das Gehirn der Nachkommen unfähig machen, den Verzehr von fettreichen Nahrungsmitteln zu erkennen. Mehrere der Gene, die miR-505-5p reguliert, wurden in Humangenetikstudien mit einem hohen Body-Mass-Index in Verbindung gebracht. Die Studie ist eine der ersten, die den molekularen Mechanismus aufzeigt, der die Nahrungsexposition in utero mit dem Essverhalten verbindet.
Die Ergebnisse zeigen, dass Fettleibigkeit während der Schwangerschaft Veränderungen im Gehirn des Babys verursacht, die dazu führen, dass es im Erwachsenenalter mehr fettreiche Lebensmittel isst und mit größerer Wahrscheinlichkeit Fettleibigkeit entwickelt. Wichtig ist, dass die Forscher gezeigt haben, dass mäßige körperliche Betätigung ohne Gewichtsabnahme während Schwangerschaften, die durch Fettleibigkeit erschwert wurden, die Veränderungen im Gehirn des Babys verhindert. Dies hilft, zu verstehen, warum die Kinder fettleibiger Mütter mit größerer Wahrscheinlichkeit selbst fettleibig werden, wobei frühe Lebenserfahrungen, Genetik und das gegenwärtige Umfeld allesamt Faktoren sind, die dazu beitragen.
Eine Studie hat gezeigt, dass körperliche Betätigung der Mutter während der Schwangerschaft die Stoffwechselgesundheit des Nachwuchses verbessert, selbst wenn die Mutter fettleibig ist oder eine fettreiche Ernährung einhält. Die körperliche Betätigung der Mutter veranlasst die Plazenta zur Ausschüttung des Schlüsselproteins SOD3, was zu einem geringeren Diabetesrisiko für den Nachwuchs führt. Die Ergebnisse der Studie zeigen, welche Mechanismen hinter diesem Prozess stehen.
Fettleibigkeit der Mutter und Diabetes-Risiko des Kindes
Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes bei Müttern nehmen immer mehr zu. Mehr als 30% aller Frauen im gebärfähigen Alter in westlichen und asiatischen Ländern werden als fettleibig eingestuft. Bis zum Jahr 2045 wird erwartet, dass 630 Millionen Menschen mit Typ-2-Diabetes leben. Kinder fettleibiger Mütter oder von Müttern mit Typ-2-Diabetes haben ein erhöhtes Diabetes-Risiko, auch wenn sie später ein gesundes Leben führen.„Mit der Zunahme der Fettleibigkeit bei Müttern bildet sich ein besorgniserregender Kreislauf, bei dem das Diabetesrisiko von Generation zu Generation weitergegeben wird“, sagt Joji Kusuyama, Assistenzprofessor am Interdisziplinären Institut für Grenzwissenschaften (FRIS) der Tohoku-Universität und Hauptautor der Studie. „Diesen Zyklus zu stoppen ist ein kritisches und dringendes medizinisches Problem.“
Zuvor hatte die Gruppe gezeigt, dass körperliche Betätigung während der Schwangerschaft enorme Vorteile für die Stoffwechselgesundheit des Nachwuchses hat. Sie wiesen nach, dass das in der Plazenta gebildete SOD3 (Supuroexid-Dismutase 3) eine Schlüsselrolle bei der Übertragung der Vorteile mütterlicher Bewegung auf den Nachwuchs spielt. Darauf aufbauend untersuchte das Team, wie SOD3 verhindert, dass die negativen Auswirkungen der Fettleibigkeit von der Mutter auf das Kind übertragen werden, und fand heraus, dass SOD3 die durch fettreiche Ernährung verursachten Anomalien im Glukosestoffwechsel des Nachwuchses hemmt.
Sport kann die Auswirkungen einer fettreichen Kost der Mutter auf den Stoffwechsel des Nachwuchses rückgängig machen
Die Histon-Methylierung spielt eine grundlegende Rolle bei der epigenetischen Modifikation, d. h. bei vererbbaren Veränderungen von DNA-Strängen, die nicht die vererbten Basenpaare betreffen. Die Methylgruppe (-CH3) haftet an einer Aminosäure im Schwanz der Histonproteine, die die DNA umhüllen, und aktiviert manchmal die Genexpression, manchmal hemmt sie sie.Wenn die Mutter eine fettreiche Ernährung zu sich nimmt, wird die Histon-H3-Trimethylierung H3K4me3 in der fötalen Leber verringert und die Expression von Genen für den Glukosestoffwechsel behindert.Die Forscher fanden heraus, dass dies durch zwei Dinge verursacht wird. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) – Sauerstoff in einem reaktivierten und aktivierten Zustand, der den Stoffwechsel und die zellulären Funktionen des Körpers unterstützt – treten vermehrt auf. Gleichzeitig wird WDR82, ein Schlüsselprotein, das die Histon-Methyltransferase reguliert, oxidativ und beeinträchtigt die Proteinfunktionen.
Die schädlichen Auswirkungen einer fettreichen Ernährung der Mutter auf den Stoffwechsel des Nachwuchses werden durch mütterliche Bewegung rückgängig gemacht. Genetische Manipulationen zeigten, dass SOD3 in der Plazenta für die schützende Wirkung mütterlicher Bewegung auf die Nachkommen unerlässlich ist. Die Studie machte auch deutlich, wie wichtig Bewegung für die Umkehrung dieser Wirkung ist. Als die Forscher N-Acetylcystein (NAC), ein Antioxidans, das die Leistung der Leber steigert, in die fötale Leber einführten, konnte es die Ergebnisse von SOD3 nicht reproduzieren. Dies deutet darauf hin, dass das natürlich produzierte SOD3, das bei körperlicher Betätigung während der Schwangerschaft entsteht, für das metabolische Wohlergehen des Nachwuchses von entscheidender Bedeutung ist.
In Anbetracht der Einfachheit und Kosteneffizienz von Sport könnte die Ermutigung von Müttern zum Sport dazu beitragen, die alarmierenden Raten von Fettleibigkeit und Typ-2-Diabetes zu senken. Die Vorzüge von SOD3 sind möglicherweise nicht auf den Stoffwechsel beschränkt. Möglicherweise hat dieses Protein noch weitere Vorteile für andere Organe des Kindes. Die Forscher untersuchen derzeit die durch SOD3 hervorgerufenen Veränderungen im Plazentagewebe, die sich möglicherweise lebenslang positiv auf das Kind auswirken.
