Was haben Gene mit Fettleibigkeit zu tun?
Fettleibigkeit ist das Ergebnis eines chronischen Energieungleichgewichts bei einer Person, die ständig mehr Kalorien aus Nahrungsmitteln und Getränken aufnimmt, als sie für die Stoffwechsel- und Körperfunktionen ihres Körpers benötigt. Die in den letzten Jahrzehnten rapide ansteigende Prävalenz der Fettleibigkeit in der Bevölkerung wird auf ein „fettleibiges“ Umfeld zurückgeführt, das leichten Zugang zu kalorienreichen Lebensmitteln bietet, aber die Möglichkeiten für körperliche Betätigung einschränkt. Die Adipositas-Epidemie kann als eine kollektive Reaktion auf dieses Umfeld betrachtet werden. Fettleibigkeit ist ein wichtiges Problem für die öffentliche Gesundheit, da sie das Risiko erhöht, an Diabetes, Herzkrankheiten, Schlaganfall und anderen schweren Krankheiten zu erkranken.
Auch in einem fettleibigen Umfeld wird nicht jeder fettleibig. Vor der Ära der Genomforschung lieferten Studien an Familienmitgliedern, Zwillingen und Adoptivkindern indirekte wissenschaftliche Beweise dafür, dass ein beträchtlicher Teil der Gewichtsschwankungen bei Erwachsenen auf genetische Faktoren zurückzuführen ist. So ergab eine wichtige Studie, die den Body-Mass-Index (BMI) von Zwillingen verglich, die entweder zusammen oder getrennt aufgewachsen waren, dass vererbte Faktoren einen größeren Einfluss hatten als das Umfeld in der Kindheit.externes Symbol
Ein Gen oder viele?
Selten tritt Fettleibigkeit in Familien nach einem klaren Vererbungsmuster auf, das durch Veränderungen in einem einzigen Gen verursacht wird. Das am häufigsten betroffene Gen ist MC4R, das für den Melanocortin-4-Rezeptor kodiert. Veränderungen im MC4R, die seine Funktion beeinträchtigen, werden bei einem kleinen Teil (<5 %) der fettleibigen Menschen in verschiedenen ethnischen Gruppen gefunden. Betroffene Kinder haben ein extremes Hungergefühl und werden durch ständiges Überessen (Hyperphagie) fettleibig. Bisher wurden seltene Varianten in mindestens neun Genen für die monogene Fettleibigkeit nachgewiesen.
Bei den meisten fettleibigen Menschen kann keine einzelne genetische Ursache festgestellt werden. Seit 2006 haben genomweite Assoziationsstudien mehr als 50 Gene gefunden, die mit Adipositas assoziiert sind, die meisten mit sehr geringen Auswirkungen. Mehrere dieser Gene weisen auch Varianten auf, die mit monogener Fettleibigkeit assoziiert sind, ein Phänomen, das auch bei vielen anderen häufigen Erkrankungen beobachtet wurde. Der größte Teil der Fettleibigkeit scheint multifaktoriell bedingt zu sein, d. h. das Ergebnis komplexer Wechselwirkungen zwischen vielen Genen und Umweltfaktoren.
Wie steuern Gene den Energiehaushalt?
Das Gehirn reguliert die Nahrungsaufnahme, indem es auf Signale reagiert, die vom Fettgewebe, der Bauchspeicheldrüse und dem Verdauungstrakt kommen. Diese Signale werden durch Hormone – wie Leptin, Insulin und Ghrelin – und andere kleine Moleküle übermittelt. Das Gehirn koordiniert diese Signale mit anderen Eingaben und reagiert mit Anweisungen an den Körper: entweder mehr zu essen und den Energieverbrauch zu senken oder das Gegenteil zu tun. Gene bilden die Grundlage für die Signale und Reaktionen, die die Nahrungsaufnahme steuern, und kleine Veränderungen in diesen Genen können deren Aktivität beeinflussen. Einige Gene mit Varianten, die mit Fettleibigkeit in Verbindung gebracht wurden, sind in der Tabelle aufgeführt.
Energie ist für das Überleben entscheidend. Die menschliche Energieregulierung ist eher auf den Schutz vor Gewichtsverlust als auf die Kontrolle der Gewichtszunahme ausgerichtet. Die Hypothese des „sparsamen Genotyps“ wurde vorgeschlagen, um diese Beobachtung zu erklären. Sie besagt, dass dieselben Gene, die unseren Vorfahren halfen, gelegentliche Hungersnöte zu überleben, nun durch eine Umgebung herausgefordert werden, in der das ganze Jahr über reichlich Nahrung vorhanden ist.
Wie kann dieses Wissen der öffentlichen Gesundheit helfen?
Die Bemühungen der öffentlichen Gesundheit zur Verhinderung von Fettleibigkeit konzentrieren sich auf Strategien, die eine gesunde Ernährung fördern und zu körperlicher Bewegung anregen. Diese Strategien werden auf kommunaler Ebene angewandt, z. B. durch die Verbesserung des Angebots an gesunden Lebensmitteln und Getränken in Schulen und anderen öffentlichen Einrichtungen. Solche Strategien sind erfolgreich, wenn viele Einzelpersonen mit positiven Verhaltensänderungen reagieren.
Eine systematische Überprüfung von Informationen über mehr als 200.000 Erwachsene ergab, dass Träger der gemeinsamen FTO-Genvariante, die am konsequentesten mit Fettleibigkeit in Verbindung gebracht wird, ihr Risiko durch körperliche Aktivität verringern konnten.
Einige neue Richtungen
Epigenetik. Umwelteinflüsse in kritischen Phasen der menschlichen Entwicklung können dauerhafte Veränderungen der Genaktivität bewirken, ohne dass die Gensequenz selbst verändert wird. Die Untersuchung dieser „epigenetischen“ Wirkungen umfasst die Messung chemischer Modifikationen der DNA, RNA oder assoziierter Proteine, die die Genexpression beeinflussen. Obwohl die Epigenetik helfen könnte zu erklären, wie frühe Belastungen wie die Ernährung von Säuglingen die Fettleibigkeit im Erwachsenenalter beeinflussen, befinden sich epidemiologische Studien, die diese Techniken nutzen, noch in einem frühen Stadium.
| Gene symbol | Gene name | Gene product’s role in energy balance |
|---|---|---|
| ADIPOQ | Adipocyte-, C1q-, and collagen domain-containing | Produced by fat cells, adiponectin promotes energy expenditure |
| FTO | Fat mass- and obesity-associated gene | Promotes food intake |
| LEP | Leptin | Produced by fat cells |
| LEPR | Leptin receptor | When bound by leptin, inhibits appetite |
| INSIG2 | Insulin-induced gene 2 | Regulation of cholesterol and fatty acid synthesis |
| MC4R | Melanocortin 4 receptor | When bound by alpha-melanocyte stimulating hormone, stimulates appetite |
| PCSK1 | Proprotein convertase subtilisin/kexin type 1 | Regulates insulin biosynthesis |
| PPARG | Peroxisome proliferator-activated receptor gamma | Stimulates lipid uptake and development of fat tissue |
For additional information about genes that have been studied for association with obesity, visit the HuGE Navigator.
Additional reading:
- Herrera BM, Keildson S, Lindgren CM. Genetics and epigenetics of obesityexternal icon. Maturitas. 2011 May;69(1):41-9.
- Thompson AL. Developmental origins of obesity: Early feeding environments, infant growth, and the intestinal microbiomeexternal icon. Am J Hum Biol. 2012 May;24(3):350-60.
Links
Centers for Disease Control and Prevention
- Obesity and Genetics, Office of Public Health Genomics, CDC
- Obesity and Genetics: What We Know, What We Don’t Know and What It Means
- Overweight and Obesity, Centers for Disease Control and Prevention, CDC
Other health organizations
- Obesity Preventionexternal icon
- Dietary guidelinesexternal icon
- Obesity guidelinesexternal icon
