So schadet Rauchen dem Fötus

HEIDELBERG. Bei epigenetischen Veränderungen handelt es sich um das Anheften oder Entfernen von chemischen Gruppen unter anderem an bestimmten Genbausteinen oder an Histonmolekülen, also an jenen Proteinen, die an der Verpackung der DNA beteiligt sind. Solche epigenetischen Veränderungen schalten die Expression von Genen an oder ab, etwa während der Embryonalentwicklung, ohne den Genotyp zu verändern.

In der LINA-Studie (Lebensstil und Umweltfaktoren und deren Einfluss auf das Neugeborenen-Allergierisiko; n = 471), eine Mutter-KindKohortenstudie, wird geprüft, welche Umweltfaktoren während der Schwangerschaft einen negativen Einfluss auf die Gesundheit von Kindern haben können. Die zweite Studie ist LISA (Life style Immune System Allergy), eine multizentrische Geburtskohortenstudie mit mehr als 3000 Kindern.

Wie die Umweltimmunologin Dr. Irina Lehmann vom Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ) in Leipzig während einer Veranstaltung des Deutschen Krebsforschungszentrums (DKFZ) in Heidelberg berichtete, sind von epigenetischen Modifikationen vor allem regulatorische Regionen im Erbgut betroffen. Dazu gehören Enhancer, die im Zusammenwirken mit den Genen vorgeschalteten Promotoren die Expression dieser Gene und damit die Synthese von Proteinen verstärken. In Zusammenarbeit unter anderem mit Wissenschaftlern des DKFZ stellten die Leipziger Forscher fest, dass die epigenetischen Veränderungen durch das Rauchen sowohl bei den Müttern als auch im Nabelschnurblut der Neugeborenen nachweisbar sind.

Als Beispiel für eine epigenetische Veränderung durch das Rauchen führte Lehmann den Enhancer für das Gen JNK2 (c-Jun N-terminal proteinkinase 2) an. Dieses Gen ist Teil der WNT-Signalkaskade, die für eine ganze Reihe von Lungenkrankheiten durch Rauchen von Bedeutung ist, etwa COPD und Lungenkrebs. Besteht die Veränderung des Enhancers in der Entfernung von Methylgruppen und ist er somit weitgehend demethyliert, führt dies zu einer Aktivierung des Gens, das den Bauplan für ein Enzym enthält. Signifikant ist die Demethylierung bei mütterlichen Kotininspiegeln über 350 µg/g Kreatinin und über 40 µg/g Kreatinin im Urin belasteter Kinder (Mol Syst Biol. 2016; 12: 861). Nach Angaben der Wissenschaftlerin ist von JNK2 bekannt, dass es an der Entstehung von Entzündungsreaktionen beteiligt ist und eine Rolle bei der Entwicklung von Asthma spielt. So sei die Demethylierung des JNK2-Enhancers mit dem Auftreten von Lungenerkrankungen in der frühen Kindheit assoziiert.

Die Auswertung der LINA-Studie, in der die Methylierung des Enhancers im Nabelschnurblut bestimmt wurde, hat ergeben, dass die Wahrscheinlichkeit für den Asthmarisikofaktor Wheezing (Giemen) umso größer ist, je stärker der Methylierungsverlust ist, und zwar um 39 Prozent je 10 Prozent Verlust (adjustierte Odds Ratio [OR]: 1,39). Störfaktoren wie Geschlecht, Zahl der Geschwister, Atopie bei den Eltern und Katzen im Haushalt wurden bei der Berechnung berücksichtigt. Mit einer OR von 1,46 wurde in der Validierungsstudie LISA ein ähnlicher Wert ermittelt.

Aus der LINA-Studie geht zudem hervor, dass die epigenetischen Veränderungen bei den Kindern jahrelang stabil blieben. Das Methylierungsmuster unterschied sich zwischen Geburt und erstem sowie dem vierten Lebensjahr kaum. Ein Großteil der Kinder, die pränatal Tabakrauch ausgesetzt waren, war auch nach der Geburt den Schadstoffen gegenüber exponiert. Unklar ist deshalb, ob die – wenn auch verringerte – anhaltende Exposition nach der Geburt zu den über Jahre stabilen epigenetischen Veränderungen beiträgt.

Die Ergebnisse der Studien bestätigten, dass aufgrund der schon pränatal wirkenden Umweltbelastungen eine Prävention bereits vor der Geburt beginnen müsse, so Lehmann.