Neue Studie der Washington State University: Vinclozolin und epigenetische Vererbung über 20 Generationen

Wie weit kann sich eine einzige Giftbelastung durch einen Stammbaum fortpflanzen? Eine neue Studie deutet darauf hin, dass die Folgen deutlich länger nachwirken könnten, als bislang angenommen.

Forschende der Washington State University berichten, dass eine einmalige Belastung während der Schwangerschaft mit einem giftigen Fungizid nicht nur Kinder und Enkel betrifft, sondern bis zu 20 nachfolgende Generationen.

Noch unerwarteter: In vielen Fällen scheinen die gesundheitlichen Probleme erst viele Generationen später stärker auszufallen. Die Ergebnisse fügen sich in die wachsende Evidenz ein, dass Umweltchemikalien Familien langfristig prägen können.

Geleitet wurde die Studie von Professor Michael Skinner aus der School of Biological Sciences.

Was ist epigenetische Vererbung?

Im Mittelpunkt steht die epigenetische transgenerationale Vererbung – also die Vorstellung, dass Umwelteinflüsse nicht nur eine einzelne Person betreffen, sondern biologische Veränderungen hinterlassen können, die sich über Generationen fortsetzen.

Die Epigenetik untersucht, wie etwa Ernährung, Stress oder der Kontakt mit Chemikalien beeinflussen, wie Gene im Körper „arbeiten“. Dabei wird nicht der DNA-Code selbst verändert. Stattdessen wird die Art und Weise verschoben, wie der Körper diesen Code liest und nutzt.

Die „Anleitung“ in der DNA bleibt also gleich, aber ihre Ausführung kann sich verändern – und solche Veränderungen lassen sich unter Umständen an Kinder und sogar Enkel weitergeben.

Chemikalienexposition während der Schwangerschaft

Professor Skinner identifizierte diese Form der Krankheitsweitergabe erstmals 2005. Seither zeigte sein Labor, dass toxische Belastungen Spermien- und Eizellen – auch Keimbahn genannt – verändern können.

Wenn sich diese Fortpflanzungszellen verändern, können die Folgen an spätere Generationen weitergereicht werden. „Im Grunde gilt: Wenn ein trächtiges Weibchen exponiert ist, ist auch der Fötus exponiert“, sagte Professor Skinner.

„Und dann ist auch die Keimbahn im Fötus exponiert. Aus dieser Exposition heraus kann das Kind potenzielle Effekte der Exposition haben, und das Enkelkind, und es geht immer weiter. Sobald es in der Keimbahn programmiert ist, ist es so stabil wie eine genetische Mutation.“

Vereinfacht bedeutet das: Wird ein trächtiges Tier einem schädlichen Stoff ausgesetzt, sind drei Generationen gleichzeitig direkt betroffen.

Die Mutter, das heranwachsende Jungtier und die zukünftigen Spermien- oder Eizellen dieses Jungtiers kommen mit dem Giftstoff in Kontakt. Danach können sich die Effekte über weitere Generationen fortsetzen – auch ohne erneute Exposition.

Untersuchung über 20 Generationen

Für die neue Arbeit untersuchte das Team Ratten, die Vinclozolin ausgesetzt waren – ein Fungizid, das bei Obstkulturen eingesetzt wird, um Schimmel und Fäulnis zu verhindern.

Zum Forschungsteam gehörten ausserdem Professor Eric Nilsson, Alexandra A. Korolenko von der Texas Tech University sowie die Bachelorstudentin Sarah De Santos.

In früheren Untersuchungen desselben Labors wurden 10 Rattengenerationen verfolgt und dabei erhöhte Krankheitsraten festgestellt. In der aktuellen Studie wurde dieser Zeitraum auf 20 Generationen verdoppelt.

Die Auswertungen zeigten, dass Erkrankungen an Nieren, Prostata, Hoden und Eierstöcken über die Generationen hinweg bestehen blieben.

Zunächst blieb die Erkrankungsrate auf einem ähnlichen Niveau. Doch etwa ab der 15. Generation begannen die Raten weiter anzusteigen.

Krankheiten werden mit der Zeit schwerer

„Das Vorhandensein von Krankheit blieb so ziemlich gleich, aber um die 15. Generation herum begannen wir eine Zunahme der Krankheitslage zu sehen“, sagte Professor Skinner.

„In der 16., 17., 18. Generation wurde Krankheit sehr deutlich, und wir begannen, während des Geburtsvorgangs Auffälligkeiten zu sehen. Entweder starb die Mutter, oder alle Jungtiere starben – es war also eine wirklich tödliche Art von Pathologie.“

Das heisst: Die Gesundheitsprobleme hielten nicht nur an, sie verschärften sich im Verlauf. In den späteren Generationen starben viele Muttertiere oder neugeborene Jungtiere während der Geburt.

Professor Skinner erklärte zudem, dass die in der Studie verwendete Fungiziddosis niedriger gewesen sei als das, was ein durchschnittlicher Mensch über die Ernährung aufnehmen könnte. Genau das mache die Befunde noch beunruhigender.

Warum das für die menschliche Gesundheit wichtig ist

Chronische Krankheiten wie Herzkrankheiten, Krebs und Arthritis haben in den vergangenen Jahrzehnten zugenommen.

Nach Angaben der US Centers for Disease Control leben mehr als drei Viertel der US-Amerikanerinnen und US-Amerikaner mit mindestens einer chronischen Krankheit, und mehr als die Hälfte mit zwei oder mehr.

Professor Skinner geht davon aus, dass epigenetische Vererbung helfen könnte, diesen Anstieg mit zu erklären. Der breitere Einsatz von Pestiziden, Fungiziden und anderen Industriechemikalien fiel zeitlich in dieselbe Periode wie die Zunahme chronischer Erkrankungen.

Exposition in der Schwangerschaft verschwindet nicht

„Diese Studie sagt sehr deutlich, dass das nicht einfach wieder verschwindet“, sagte Professor Skinner. „Wir müssen etwas dagegen tun. Wir können Epigenetik nutzen, um uns weg von reaktiver Medizin und hin zu präventiver Medizin zu bewegen.“

Er vermutet, dass eine Person, bei der heute Krebs diagnostiziert wird, Gesundheitsrisiken in sich tragen könnte, die mit der Giftstoffexposition einer Vorfahrin oder eines Vorfahren vor Jahrzehnten zusammenhängen.

Untersuchungen am Menschen haben bereits epigenetische Veränderungen in Fortpflanzungszellen gefunden, die zu Ergebnissen aus Tierstudien passen.

Die Schwierigkeit liegt in der Zeitspanne: 20 Generationen umfassen bei Ratten nur wenige Jahre. Beim Menschen könnten 20 Generationen etwa 500 Jahre bedeuten. Dieser grosse Abstand erschwert es, Ursache und Wirkung eindeutig zu verknüpfen.

Hoffnung durch frühe Erkennung

Trotz dieser Risiken bietet die Epigenetik auch eine positive Perspektive. Forschende haben epigenetische Biomarker für ungefähr 10 Krankheiten beim Menschen identifiziert. Biomarker sind messbare Anzeichen im Körper, die auf ein erhöhtes Risiko für spätere Erkrankungen hinweisen.

„Beim Menschen haben wir tatsächlich epigenetische Biomarker für ungefähr 10 verschiedene Krankheitsanfälligkeiten“, merkte Professor Skinner an.

„Das heisst nicht, dass Sie die Krankheit jetzt haben, sondern dass Sie in 20 Jahren potenziell diese Krankheit bekommen werden. Es gibt eine ganze Reihe präventiver medizinischer Ansätze, die man ergreifen kann, bevor die Krankheit entsteht, um sie zu verzögern oder zu verhindern.“

Solche Biomarker könnten Ärztinnen und Ärzte in die Lage versetzen, Krankheitsrisiken lange vor den ersten Symptomen abzuschätzen. Mit einer frühen Warnung könnten Menschen Lebensgewohnheiten anpassen, engmaschiger überwacht werden oder frühzeitig Behandlungen beginnen, um das Risiko zu senken.

Die Studie unterstreicht damit eine zentrale Botschaft: Umweltbelastungen enden womöglich nicht mit einer Generation.

Entscheidungen und Expositionen von heute könnten die Gesundheit über Jahrhunderte beeinflussen. Gleichzeitig könnte ein besseres Verständnis der Epigenetik dazu beitragen, den Schwerpunkt von der Behandlung bereits ausgebrochener Krankheiten auf die Vorbeugung zu verlagern, bevor sie überhaupt beginnen.