Epigenetik und was das mit Sport zu tun hat

Epigenetik und Sport

Unsere DNA bestimmt, wie wir uns entwickeln und wie wir aussehen. Doch auch wenn wie bei eineiigen Zwillingen zwei Personen das exakt gleiche Erbgut haben, können wir Unterschiede feststellen. Es gibt neben der DNA nämlich epigenetisch Prozesse, die bestimmen, inwiefern bestimmte Gene überhaupt aktiv sind. Diese Prozesse können durch Sport beeinflusst werden.

Auf einen Blick

  • Unsere DNA bestimmt unser Aussehen, unseren Charakter und auch unsere körperlichen Fähigkeiten.
  • Welche Gene aktiv sind, wird durch epigenetisch Prozesse modifiziert.
  • Epigenetische Prozesse sind z.B. durch Ernährung und Sport veränderbar.
  • Durch Sport können auf epigenetischer Ebene Körpergewicht, Krebsbekämpfung, Nervenaktivität und Leistungsfähigkeit beeinflusst werden.

Epigenetik und Sport

Genetik als Grundlage unseres menschlichen Erscheinungsbildes

Jeder Mensch ist bei seiner Zeugung durch seine DNA vorprogrammiert. Die Gesamtheit der Erbinformation nennt man den Genotyp oder das Genom des Menschen, welches jeweils zu ca. 50% aus der DNA der Mutter und des Vaters besteht. Diese genetische Hardware bestimmt den Spielraum, in dem wir uns entwickeln können. Sie bestimmt unser Aussehen, unseren Charakter und auch unsere körperlichen Fähigkeiten. Alles das, was wir durch unseren Genotyp ausprägen, nennt man Phänotyp. Dieser Phänotyp ist bei jedem Menschen unterschiedlich und das selbst, wenn wir eineiige Zwillinge sind. Das heißt, dass zwei Menschen, die das exakt gleiche Erbgut haben, sich trotzdem unterschiedlich entwickeln. Die sogenannten TWIN- und HERITAGE-Studien konnten zeigen, dass sowohl das Aussehen, als auch Erkrankungen und körperliche Fitness bei eineiigen Zwillingen sich vor allem mit fortschreitendem Alter unterscheiden.

Interessanterweise wird der Phänotyp nur zu 50% vom Genotyp bestimmt. Weitere 5% der Variabilität des Phänotyps machen Abweichungen in der DNA (Polymorphismen) aus. Es stellt sich nun also die Frage, wie kommt diese Diskrepanz zwischen dem Genom und dem Erscheinungsbild zustande kommt?

Verschieden trotz gleicher DNA?

Der größte Teil ist durch epigenetische Phänomene zu erklären. Epigenetik ist die Genetik außerhalb des Genoms und die Möglichkeit flexibel auf Umweltreize zu reagieren. Anhand der Epigenetik kann man Veränderungen in der Ausprägung der Gene (Phänotyp) neben Mutationen und Polymorphismen durch eine Umstrukturierung im Verpackungsgrad der DNA erklären. Je nachdem wie eng die DNA-Segmente durch bestimmte epigentische Prozesse (Methylierung, Azetylierung, Ubiqitinierung und Histonbildung) zusammenhaften, können sie von den speziellen Transferasen nicht abgelesen werden. Es findet also keine Produktion der Proteine statt, die der DNA-Abschnitt kodiert. Das Gute daran ist, wir können diesen Verpackungsgrad und damit die Produktion von wichtigen Proteinen, wie z.B. für unsere Ausdauerleistungs- oder Kraftfähigkeit, aktiv beeinflussen. Ebenso kann unsere Ernährung Einfluss auf die Ausprägung bestimmter Gene selbst bei unseren Nachkommen nehmen. Experimente an Mäusen konnten zeigen, dass eine besonders methylreiche Ernährung der Mutter zu einem stärkeren Verpackungsgrad des Aguti-Gens führte und dies wiederrum zu schlankeren Nachkommen im Vergleich zu Mäusen, die nicht mit der besonders angereicherten Nahrung gefüttert wurden.

Die Epigenetik kann durch Sport beeinflusst werden

Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass Bewegung präventiv gegen bestimmte Krebsformen wirkt. Hierbei werden u.a. durch den epigenetischen Faktor „Bewegung“ mehr natürliche Killerzellen (NK-Zellen) produziert. Diese NK-Zellen erkennen Tumorzellen schnell und zerstören sie. Auch im Bereich unserer Nervenaktivität und damit der Möglichkeit z.B. für unsere Muskulatur schneller reagieren zu können (Stichwort: Schnellkraft; Plyometrisches Training; Reaktionzeit), kann epigentisch ein Gen für den Nervenwachstumsfaktor BDNF durch körperliche Aktivität durch das „Auspacken“ (Demethylierung) der DNA aktiviert werden. DNA-Methylierung durch Sport könnte im Alter sogar die epigenetische Uhr zurückdrehen und uns möglicherweise länger fit und gesund bleiben lassen.

Eine andere Studie konnte zeigen, dass Training ein Reiz ist, welcher durch epigenetische Veränderungen zu einer höheren Ermüdungsresistenz in langsam zuckenden Muskelfasern und zu einer insgesamt steigenden athletischen Performance führt.

Wie bei allem im Sport oder auch anderen Feldern gibt es jedoch auch hier Menschen die auf Reize der Umwelt, wie Sport oder Ernährung, gar nicht oder nur wenig reagieren. Hier spricht man im Gegensatz zu den Training-Respondern von Non-Respondern.

Fazit: Nature or nurture?

Nach den Forschungen der letzten Jahre kann man eindeutig sagen, dass wir nicht nur das Produkt unseres genetischen Codes sind. Die DNA wird jederzeit den Reizen der Umwelt ausgesetzt und reagiert darauf. Wir können zwar nicht unsere DNA verändern, aber wir können durch Epigenetik bestimmen, wie weit wir unsere genetischen Grundlagen ausschöpfen und modulieren. Es ist also eher ein „nature and nurture“, wobei unsere Genetik von der Umwelt abhängig ist und andersrum. In Bezug auf die Praxis, können aufgrund des noch sehr jungen Forschungsfeldes, keine messbaren athletischen Merkmale vorhergesagt werden. Wir können uns oder anderen Sportler durch die Epigenetik noch nicht gezielt steuern, sodass man sagen könnte, welches Training zu welcher epigenetischen Veränderung der DNA führt. Eine genaue Vorhersage des physischen Leistungspotentials basierend auf der Gegenwart molekulargenetischer und epigenetischer Analysen scheint zurzeit kaum möglich zu sein.

Gesunder Lebensstil für eine gute Epigenetik

Festzuhalten bleibt aber, dass durch Reize aus der Umwelt, wie einen bewegungsreichen und gesunden Lebensstil, unser Erbgut immer wieder dazu angehalten wird, auf diese Reize zu reagieren. Neben der Senkung genetischer Risikofaktoren für Verletzungen, können wir heute auch sagen, dass wir unsere DNA durch gezieltes Training so modifizieren können, dass wir leistungsfähiger werden. Auch was unsere generelle Gesundheit, wie die Prävention und die Progression bestimmter Tumorerkrankungen oder das Risiko kardiovaskulärer Probleme angeht, können wir durch Training positive Effekte erzeugen. Es bleibt ein spannendes Feld, was uns die Möglichkeiten aufzeigt im Rahmen unseres angeborenen Computers (DNA/Genom) bestimmte Software epigenetisch zu programmieren und damit unsere Gene an- und auszuschalten.

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Juliane Wieber
Über Juliane Wieber 1 Artikel
Juliane Wieber ist Sportwissenschaftlerin (B.A. Bewegungswissenschaft), Gesundheits-und Krankenpflegerin und leidenschaftliche Triathletin auf den Kurzdistanzen. Zur Zeit studiert sie Ihren Master in Excercise Science and Coaching an der Deutschen Sporthochschule in Köln.