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Jahreszeiten verändern Genaktivität

Mittwoch, 13. Mai 2015

Cambridge - Ein Viertel aller protein-kodierenden Gene werden in Abhängigkeit der Jahreszeit unterschiedlich stark abgerufen. Betroffen ist laut einer Studie in Nature Communications (2015; 2: 7000) vor allem das Immunsystem. Die unterschiedliche Aktivität könnte Ursache, aber auch Folge des saisonalen Auftretens bestimmter Erkrankungen sein.

Nicht nur Atemwegsinfektionen treten im Winter häufiger auf. Auch Herzkrankheiten und die rheumatoide Arthritis neigen in der dunklen Jahreszeit zu einer Verschlechterung. Saisonale Schwankungen in der Krankheitsaktivität gibt es beim Typ 1-Diabetes, bei der multiplen Sklerose oder bei der Schizophrenie. Die Gründe sind weitgehend unbekannt. Bei vielen saisonal veränderlichen Erkrankungen könnte allerdings das Immunsystem eine Rolle spielen.

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Das Team um John Todd vom Wellcome Trust Diabetes and Inflammation Laboratory in Cambridge vermutete anfangs, dass einige wenige Immun-Gene saisonal unterschiedlich stark exprimiert werden. Die Forscher vermuteten dies beispielsweise für ARNTL: Es handelt sich um ein Steuer-Gen, das bei Mäusen die Entzündungsreaktion im Körper zurückfährt. ARNTL gehört außerdem zu den „Uhren“-Genen, die die zirkadiane Rhythmik von Körperfunktionen beeinflussen.

Die Tageslänge beeinflusst diesen Taktgeber. Die nähere Untersuchung ergab dann auch, dass ARNTL im Sommer 1,5-fach stärker exprimiert wird als im Winter. Sollte das Gen beim Menschen die gleiche Funktion haben, dann könnte ARNTL die Immunantwort im Winter verstärken. Angesichts der häufigeren Krankheitserreger in dieser Jahreszeit wäre das ein günstiger Effekt. Denkbar ist aber auch, dass ARNTL die Entwicklung von Autoimmunerkrankungen verstärkt.

Das Team um Todd fand schnell heraus, dass ARNTL nicht das einzige Gen mit saisonal unterschiedlicher Aktivität war. Von 16 Genen der Inneren Uhr zeigten neun eine jahreszeitlich unterschiedliche Aktivität. Die Wissenschaftler haben dann die Unter­suchung immer weiter ausgedehnt. Am Ende fanden sie, dass die Aktivität von nicht weniger als 5.136 Genen saisonalen Schwankungen unterworfen sind. Dies ist beinahe ein Viertel aller bekannten protein-kodierenden Gene (in der Studie wurden 22.822 Gene untersucht).

Die Variabilität war nicht auf die europäische Bevölkerung in Europa und Nordamerika beschränkt. Auch in Australien und in Gambia gibt es jahreszeitliche Schwankungen. Dabei hat sich die Aktivität in der australischen Bevölkerung, die ja überwiegend europäischer Herkunft ist, auf die Gegebenheiten der Südhalbkugel angepasst. Dort sind im Dezember die gleichen „sommerlichen“ Gene vermehrt aktiv, die im „Juli“ in Europa vermehrt abgerufen werden.

Dies spricht dafür, dass die Gene auf äußere Einflüsse reagieren. Dabei spielt nicht nur die Tageslänge eine Rolle. In Gambia, wo es kaum Unterschiede zwischen Sommer und Winter gibt, fanden Todd und Mitarbeiter ebenfalls saisonale Unterschiede: Dort nahm die Aktivität bestimmter Gene vor allem in der Regenzeit zwischen Juni und Oktober zu, wenn auch das Risiko von Infektionserkrankungen ansteigt. Ausgerechnet auf Island, wo man den größten Einfluss der Jahreszeit auf die Genaktivität vermuten würde, war der Einfluss am geringsten. Todd vermutet, dass der Wegfall der Tag- und Nachtgrenzen nahe des Polarkreises die zirkadiane Rhythmik stört.

Die saisonalen Schwankungen im Immunsystem könnten die Behandlung von Krank­heiten beeinflussen. Vorstellbar ist, dass die Dosis von immunsuppressiven Medika­menten im Winter wegen der dann stärkeren Immunreaktion erhöht werden könnte. Andererseits könnten Impfungen in den Wintermonaten eine stärkere Wirkung erzielen. Ob beides der Fall ist, müsste allerdings erst in klinischen Studien untersucht werden. © rme/aerzteblatt.de

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