Lange galt die Abfolge der DNA-Basen im Erbgut als die einzige Grundlage der Informatik des Lebens. Doch mittlerweile ist klar: Es gibt noch eine „zweiten Ebene“ der Genetik – die Epigenetik. Viele Studien haben gezeigt, dass bestimmte Kontrollmechanismen des genetischen Codes die Merkmale von Lebewesen prägen. Diese sogenannten epigenetischen Faktoren basieren unter anderem auf chemischen Schalter-Molekülen, die auf der DNA sitzen und die Aktivität von bestimmten Erbanlagen steuern. Diese genetischen Regelelemente können sich im Laufe des Lebens durch bestimmte Faktoren wie Ernährung, Stress oder auch Erkrankungen auf das Erbgut setzen und dadurch die Merkmale eines Lebewesens nachhaltig beeinflussen.
Viele Elemente des epigenetischen Schaltersystems werden zwar beim Generationswechsel wieder aufgehoben – doch manche Prägungen werden bei verschiedenen Organismen auf die Nachkommen übertragen. So gibt es auch bereits bei Säugetieren inklusive des Menschen Hinweise darauf, dass epigenetische Veränderungen bei Folgegenerationen etwa den Stoffwechsel beeinflussen. Eine Übertragung von Infektionsresistenzen auf die nächste Generation wurde hingegen bisher nur bei Pflanzen und wirbellosen Tieren nachgewiesen. Diese Lücke bei den Säugetieren hat ein internationales Forscherteam um Mihai Netea vom Radboud Zentrum für Infektionskrankheiten in Nijmegen nun geschlossen.
Immunisierung wird auf Nachkommen übertragen
Für ihre Studie infizierten die Wissenschaftler männliche Mäuse mit dem weitverbreiteten pilzlichen Erreger Candida albicans (Soorpilz), der auch beim Menschen Beschwerden verursachen kann. Nach der überstandenen Infektion wurden die Tiere anschließend mit gesunden Weibchen verpaart. Die aus diesen Verbindungen entstandenen Nachkommen konnten die Forscher dann mit Sprösslingen von Mäusepaaren vergleichen, die zuvor nicht mit Candida infiziert worden waren. Um die Reaktionen des Immunsystems experimentell zu untersuchen, infizierte sie Männchen der nachfolgenden Mäusegeneration mit Kolibakterien.
Dabei zeigte sich zunächst: “Die Abkömmlinge der männlichen Mäuse, die zuvor Candida ausgesetzt waren, waren deutlich besser vor einer E. coli-Infektion geschützt als die Nachkommen der nichtinfizierten männlichen Mäuse”, berichtetNetea. Auch in der nächsten Generation blieb der Schutzeffekt noch erhalten, zeigten die weiterführenden Untersuchungen. Anschließend ging das Team der Frage nach, auf welchen Prinzipien die Weitergabe der Immunisierung auf die nachfolgenden Generationen basieren könnte. Dazu untersuchten sie durch molekularbiologische und genetische Methoden zunächst die Immunzellen der Versuchstiere.
Dabei zeigte sich bei den Nachkommen der zuvor infizierten Mäuseväter eine auffallende Aktivierung eines Proteinkomplexes bei Immunzellen, der eine wichtige Rolle in der Verteidigung gegen Erreger spielt. Zudem zeichnete sich ab, dass bei diesen Tieren auch die Aktivität von Genen hochreguliert war, die eine Funktion im Rahmen der Infektionsbekämpfung besitzen. Speziell bei den Vorläufern einer bestimmten Art der Immunzellen – den Monozyten – zeichnete sich ab, dass Entzündungs-assoziierte Gene besser ausgelesen werden als bei den Nachkommen der nichtinfizierten Väter. “Dies zeigt, dass die Monozyten-Vorläufer des Immunsystems epigenetisch umprogrammiert sind, wenn die Väter zuvor eine Infektion mit Candida albicans durchgemacht haben”, resümiert Co-Autor Andreas Schlitzer von der Universität Bonn.
