Forschung

Forschung

Epigenetische Adaptation und Leistung sowie Gesundheit

 

Problem

 

Bisher wurde davon ausgegangen, dass die genetischen Ressourcen zusammen mit Lifestyle - Faktoren die entscheidende Grundlage für lebenslange Krankheiten beim Tier und damit für schlechte Produktqualität bildeten. Durch die unabhängig von der genetischen Prädisposition nachgewiesenermaßen stattfindende Prägung des Embryos durch die Umwelt sind weitere Überlegungen in der Forschung erforderlich:

Es muss die vor der Geburt erworbene Krankheitsdisposition stärker in den Mittelpunkt der Forschung rücken. Dieser Denkansatz, den man kurz mit „angeboren und nicht vererbt“ charakterisieren kann, beinhaltet epigenetische Mechanismen, die bisher wenig erforscht sind. Ohne Veränderungen des Erbmaterials kann der Stoffwechsel zur Entgleisung geführt und damit das Tier krank bzw. die Produktqualität verschlechtert werden. Im Rahmen dieses Projektes soll ein Modell zur Wirkung pränataler Umwelteinflüsse, vorrangig am Beispiel unterschiedlicher O2- und CO2-Konzentrationen sowie Temperaturen, auf die Ontogenese von Körperfunktionen (epigenetische Anpassung) erarbeitet werden, dass sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Veterinärmedizin/ Medizin praktisch eingesetzt wird.

 

Hypothese

 

Als epigenetische Kontrolle der Genexpression wird die mitotisch und/oder meiotisch vererbbare Änderung der genetischen Funktion, die nicht mit Änderungen in der DNA – Sequenz erklärt werden kann, bezeichnet (Riggs et al., 1996). Es werden Merkmale ausgebildet, die nicht genetisch fixiert sind, den Organismus aber an die zu erwartende Umwelt anpassen sollen. Bei dem Versuch, bestimmte Krankheiten zu verhindern bzw. die Produktqualität zu verbessern, muss also bei der epigenetischen Regulation vor der Geburt eingesetzt werden.

Signale aus der Umwelt können in der pränatalen Periode, meist in einer relativ kurzen Zeitphase der Ontogenese (sensible Phasen), entscheidend den Aktivitätsbereich physiologischer Regelsysteme beeinflussen. Damit ist der Einfluss von Umweltfaktoren während der fetalen bzw. embryonalen Entwicklung im Sinne einer epigenetischen Anpassung auf die späteren Adaptationsleistungen des Organismus gewährleistet.

 

Projektbeschreibung

 

  1. Einerseits werden viele Krankheiten, einschließlich Verhaltensstörungen, die im späteren Leben bei Tieren auftreten, durch eine suboptimale pränatale Umwelt mit verursacht und basieren auf epigenetischen Mechanismen. Untersuchungen an Menschen und Säugetieren deuten darauf hin, dass der Fetus sich sehr gut an eine suboptimale pränatale Umwelt (z.B. O2-Mangel) durch Änderungen in der Funktionsweise physiologischer Systeme anpassen kann, die das Überleben vor der Geburt ermöglichen, im späteren Leben aber maladaptiv sind.
  2. Andererseits soll durch gezielte Beeinflussung der Expression von Effektorgenen durch Umweltfaktoren (z.B. unterschiedliche O2- und CO2-Konzentrationen, Bruttemperatur) während der pränatalen Phase die Anpassungsfähigkeit von Organen (Herz, Kreislauf) an die späteren Aufzuchtbedingungen erhöht werden. Gerade Hochleistungstiere zeichnen sich heute durch geringe Toleranz gegenüber Umweltschwankungen aus.

Da in beiden Fällen ein ähnlicher epigenetischer Mechanismus der Wirkung von Umwelteinflüssen (positiv oder negativ) auf die weitere Entwicklung von Funktionssystemen angenommen werden kann, soll im Rahmen des Projektes ein Modell erarbeitet werden, dass u. a. zur Früherkennung bzw. Prävention durch pränatale (epigenetisch) verursachte Erkrankungen bei Tier und Mensch dienen kann.

 

Riggs et al., (1996) In: Russo, V., E., A., Martienssen, R.A., Riggs, A. D. (Eds.) Epigenetic mechanisms of the gene regulation. Cold Spring Harbour, 1-4.

 

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