Vegane Ernährung verändert DNA-Methylierung innerhalb eines Monats

Nahrung liefert nicht nur Energie. Jede Mahlzeit sendet zugleich chemische Signale aus, die Zellen innerhalb weniger Wochen wahrnehmen können.

Diese Signale schreiben den genetischen Code nicht um. Sie können jedoch chemische Markierungen rund um die DNA verändern und damit beeinflussen, wie leicht Zellen bestimmte Gene nutzen.

Eine neue Studie zeigte, dass eine einmonatige vegane Ernährung chemische DNA-Markierungen veränderte, die mit Entzündungen, Energiestoffwechsel, Zellwachstum und Alterung verbunden sind.

Die Ergebnisse belegen nicht, dass eine vegane Ernährung Krankheiten verhindert oder das Altern umkehrt. Sie verdeutlichen vielmehr, dass der Körper bereits binnen weniger Wochen auf eine umfassende Ernährungsumstellung reagieren kann.

Zum Team gehörten Forschende der University of California San Diego (UC San Diego) sowie der Universität Freiburg in Deutschland.

Ernährung verändert die Genaktivität

Im Mittelpunkt der Untersuchung stand die DNA-Methylierung. Dabei werden chemische Markierungen, sogenannte Methylgruppen, an die DNA angeheftet.

Eine grössere Zahl solcher Markierungen in der Nähe eines Gens kann dessen Aktivität dämpfen. Weniger Markierungen können es Zellen dagegen erleichtern, das Gen zu verwenden.

„Unsere Gene bestimmen nicht unser Schicksal“, sagte Dr. Jerome Mertens, Co-Seniorautor der Studie. „Die bemerkenswerte Erkenntnis besteht nicht einfach darin, dass eine Ernährung einer anderen überlegen war.

„Entscheidend ist, dass das Epigenom schon innerhalb von vier Wochen messbar reagierte. Das zeigt, dass unsere Biologie viel dynamischer ist und stärker auf alltägliche Entscheidungen reagiert, als wir häufig annehmen.“

Zwei Ernährungsformen zeigen schnelle Veränderungen

Für die Analyse wurden Blutproben von 48 gesunden Erwachsenen untersucht, die üblicherweise tierische Produkte assen. Zunächst hielten sich alle Teilnehmenden eine Woche lang an dieselbe Mischkost, um eine gemeinsame Ausgangslage zu schaffen.

Anschliessend wurden die Teilnehmenden zufällig in zwei Gruppen eingeteilt. Vierundzwanzig Personen ernährten sich einen Monat lang vegan, während 24 Personen eine fleischreiche Ernährung erhielten.

Beide Ernährungspläne lieferten vergleichbare Energiemengen, sodass das Gewicht weitgehend stabil blieb. Dieses Design half dabei, die Zusammensetzung der Nahrung von den Folgen einer Kalorienreduktion oder einer Gewichtsabnahme zu trennen.

Das Team untersuchte vor und nach den Ernährungsphasen mehr als 812.000 Stellen auf der DNA.

Das individuelle DNA-Muster jeder Person hatte den grössten Einfluss. Dennoch verursachten die vegane und die fleischreiche Ernährung erkennbare Unterschiede.

Blutzellen verändern sich mit der Ernährung

Blut enthält verschiedene Arten von Immunzellen, und jeder Zelltyp hinterlässt ein eigenes Muster auf der DNA.

Anhand dieser Muster schätzte das Team, wie viele Zellen der jeweiligen Immunzelltypen vorhanden waren. Diese Schätzungen verglichen die Forschenden anschliessend mit den tatsächlichen Blutzellzahlen aus der ursprünglichen Studie.

Nach einem Monat schien die vegane Gruppe weniger Neutrophile zu haben, die Entzündungen verstärken können. Zugleich schien sie mehr CD4-T-Zellen aufzuweisen, welche Immunreaktionen mitsteuern.

„Diese Übereinstimmung zeigte uns, dass wir nicht nur Veränderungen auf einem Computerbildschirm sahen – wir erfassten echte und bedeutsame biologische Veränderungen“, sagte Lukas Karbacher, der Erstautor.

Genwege reagieren unterschiedlich

Danach untersuchte das Team die chemischen Markierungen, also Methylierungsmuster, in der Nähe jener DNA-Abschnitte, die steuern, ob Gene an- oder ausgeschaltet werden.

In der veganen Gruppe fanden sich mehr chemische Markierungen nahe Genen, die an der mTOR- und Hippo-Signalübertragung beteiligt sind. Beide Systeme tragen dazu bei, das Zellwachstum zu regulieren.

Weitere Veränderungen deuteten darauf hin, dass der Körper weniger Fett zur Energiegewinnung nutzte. Die vegane Ernährung beeinflusste zudem Gene, die an der Insulinregulation, DNA-Reparatur, Zellstress, dem natürlichen Zelltod und dem Zellwachstum beteiligt sind.

Einige der betroffenen Signalwege spielen auch in der Krebsbiologie eine Rolle. Die Studie erfasste jedoch weder Tumoren noch spätere Diagnosen. Aus diesen molekularen Mustern lässt sich nicht ableiten, dass die Ernährung Krebs behandelte oder verhinderte.

Das übergreifende Muster legt nahe, dass die Zusammensetzung der Nahrung Gruppen von gemeinsam arbeitenden Genen beeinflussen kann. Es benennt weder einen einzelnen verantwortlichen Inhaltsstoff noch zeigt es, ob die Veränderungen dauerhaft anhalten.

Reaktion der Alterungsuhren auf vegane Ernährung

Die Forschenden verwendeten zudem spezielle Instrumente, sogenannte epigenetische Uhren. Diese werten chemische DNA-Markierungen aus, um abzuschätzen, wie der Körper möglicherweise altert.

Da verschiedene Uhren unterschiedliche Aspekte des Alterns messen, liefern sie nicht immer identische Ergebnisse.

PhenoAge ist ein Instrument zur Alterungsschätzung auf Grundlage von Gesundheit und Krankheitsrisiko. In der veganen Gruppe sank seine Schätzung um etwa 1,7 Jahre, während sie in der fleischreichen Gruppe um 0,56 Jahre stieg.

GrimAge entwickelte sich grundsätzlich in dieselbe Richtung und sank während der veganen Ernährung um 0,54 Jahre. Der Unterschied zwischen den Ernährungsgruppen erreichte jedoch keine statistische Signifikanz.

Die Blood&Skin-Uhr, die vor allem das chronologische Alter abbilden soll, zeigte das gegenteilige Ergebnis. Ihre Schätzung stieg in der veganen Gruppe um 0,61 Jahre und sank in der fleischreichen Gruppe um 0,61 Jahre.

Verschiedene Uhren messen unterschiedliche Biologie

„Diese Ergebnisse unterstreichen die Annahme, dass nicht alle Messgrössen des biologischen Alterns dieselbe Biologie erfassen“, sagte Dr. Mertens.

„Die mit Krankheitsrisiko und allgemeiner Gesundheit verbundenen Uhren wiesen durchgängig in dieselbe Richtung. Das deutet darauf hin, dass die Ernährungsumstellung Signalwege beeinflusste, die mit Gesundheit verbunden sind, und nicht lediglich den Ablauf der Zeit.“

Eine veränderte Uhrenschätzung bedeutet nicht, dass jemand tatsächlich Lebensjahre gewonnen oder verloren hat. Die Uhren erfassten kurzfristige Methylierungsveränderungen, die Stoffwechsel, Immunaktivität oder vorübergehende Reaktionen widerspiegeln könnten.

Ergebnisse müssen weiter geprüft werden

Die Studie war klein: Sie umfasste nur 48 gesunde Erwachsene und dauerte lediglich einen Monat.

In einer grösseren Gruppe oder bei älteren Erwachsenen sowie Menschen mit langfristigen Gesundheitsproblemen könnten die Ergebnisse anders ausfallen.

Die Unterschiede bei der Methylierung waren gering. Nach der Korrektur für die grosse Zahl an Vergleichen blieb keine einzelne Stelle statistisch signifikant. Die Befunde zu den Signalwegen sollten daher als vorläufig gelten.

Der vegane Ernährungsplan bestand nicht ausschliesslich aus unverarbeiteten Lebensmitteln. Einige Teilnehmende assen zusätzlich Nüsse, Öle oder Müsliriegel, um täglich 1.800 bis 2.000 Kalorien zu erreichen.

Die Studie mass molekulare Marker statt späterer Gesundheitsfolgen. Längere Untersuchungen sind erforderlich, um festzustellen, ob die Veränderungen bestehen bleiben und zu weniger Entzündungen, einem geringeren Krankheitsrisiko oder gesünderem Altern führen.

Lebensmittelwahl beeinflusst die Biologie

„Unsere Studie ergänzt die wachsende Evidenz dafür, dass Ernährung die Biologie auf molekularer Ebene prägen kann“, erklärte Dr. Max Storz, ein Co-Seniorautor.

„Der nächste Schritt besteht darin zu verstehen, ob diese epigenetischen Veränderungen über die Zeit bestehen bleiben und ob sie sich in bedeutsame Verbesserungen der langfristigen Gesundheit übersetzen. Dafür sind grössere klinische Studien nötig, doch diese Ergebnisse liefern eine wichtige Grundlage.“

Dr. Storz wies ausserdem darauf hin, dass die Zusammensetzung der Ernährung und nicht eine verringerte Kalorienaufnahme die Befunde verursachte.

Die wichtigste Erkenntnis lautet nicht, dass eine vegane Ernährung das Altern umkehrt. Vielmehr zeigt die Studie, dass eine Veränderung der Ernährung die Körperzellen schon innerhalb weniger Wochen beeinflussen kann.

Die Studie wurde in der Fachzeitschrift MedComm veröffentlicht.