Der Jo-Jo-Effekt und die Rolle der Epigenetik

Viele Menschen, die mit ein paar zusätzlichen Kilos zu kämpfen haben und bereits eine Diät ausprobiert haben, kennen das Problem: Zwar nimmt man zunächst ab, doch schon nach kurzer Zeit kehren die verlorenen Pfunde zurück. Dieses Phänomen wird als Jo-Jo-Effekt bezeichnet. Forschende der ETH Zürich haben nun herausgefunden, dass die Ursache hierfür in der Epigenetik liegt.

Die Epigenetik beschäftigt sich mit Veränderungen der Genfunktion, die nicht auf einer Veränderung der DNA-Sequenz selbst beruhen, sondern auf chemischen Markierungen an den Genbausteinen. Während die Abfolge dieser Bausteine über Jahrmillionen der Evolution entstanden ist und von den Eltern an die Nachkommen weitergegeben wird, sind epigenetische Markierungen flexibler. Sie können durch Umwelteinflüsse, Ernährungsgewohnheiten oder körperliche Zustände wie Fettleibigkeit im Laufe des Lebens verändert werden. Diese Markierungen sind jedoch stabil und können über Jahre oder sogar Jahrzehnte bestehen bleiben. Sie beeinflussen, welche Gene in den Zellen aktiv sind. „Die Epigenetik teilt einer Zelle mit, was sie ist und welche Funktion sie erfüllen soll“, erklärt Laura Hinte, Doktorandin in der Forschungsgruppe von Ferdinand von Meyenn, Professor für Ernährung und metabolische Epigenetik.

Ein epigenetisches Gedächtnis der Fettleibigkeit

Hinte, von Meyenn und ihr ehemaliger Kollege Daniel Castellano Castillo untersuchten die molekularen Mechanismen des Jo-Jo-Effekts anhand von Mäusen. Dabei analysierten sie Fettzellen sowohl von übergewichtigen Tieren als auch von solchen, die nach einer Diät wieder ein normales Gewicht erreicht hatten. Die Ergebnisse zeigten, dass Fettleibigkeit zu charakteristischen epigenetischen Markierungen in den Fettzellen führt. Besonders bemerkenswert war, dass diese Markierungen auch nach einer erfolgreichen Diät bestehen blieben. „Die Fettzellen behalten eine Art Gedächtnis an den Zustand der Fettleibigkeit und können leichter wieder in diesen Zustand zurückkehren“, erläutert von Meyenn.

Die Forschenden konnten zudem nachweisen, dass Mäuse mit diesen epigenetischen Markierungen schneller wieder Gewicht zunahmen, wenn ihnen erneut fettreiche Nahrung zur Verfügung gestellt wurde. „Damit haben wir einen molekularen Mechanismus für den Jo-Jo-Effekt identifiziert“, so von Meyenn.

Auch bei Menschen fanden sich Hinweise, die diesen Mechanismus unterstützen: Die Wissenschaftler analysierten Fettgewebsproben von Personen, die sich einer Magenverkleinerung oder einem Magenbypass unterzogen hatten. Diese Proben stammten aus Studien, die am Karolinska-Institut in Stockholm sowie an Kliniken in Leipzig, Dresden und Karlsruhe durchgeführt wurden. Dabei untersuchten sie nicht die epigenetischen Markierungen selbst, sondern die Genaktivität in den Proben. Die Ergebnisse waren jedoch mit den Erkenntnissen aus den Tierversuchen konsistent. Die detaillierten Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.

Prävention als Schlüssel

Wie lange sich Fettzellen an Fettleibigkeit „erinnern“, wurde in der Studie nicht untersucht. „Fettzellen sind langlebige Zellen, die im Durchschnitt etwa zehn Jahre alt werden, bevor sie durch neue ersetzt werden“, erklärt Hinte.

Derzeit gibt es keine Medikamente, die gezielt epigenetische Markierungen im Zellkern löschen und somit das Gedächtnis der Fettzellen rückgängig machen könnten. „Möglicherweise wird dies in der Zukunft möglich sein“, sagt Hinte. „Bis dahin müssen wir jedoch mit diesem Gedächtniseffekt leben.“ Von Meyenn fügt hinzu: „Gerade deshalb ist es so wichtig, Übergewicht von Anfang an zu vermeiden. Es ist wesentlich einfacher, präventiv zu handeln.“ Diese Botschaft richtet sich insbesondere an Kinder, Jugendliche und deren Eltern.

Mit ihrer Forschung konnten die Wissenschaftler erstmals nachweisen, dass Fettzellen ein epigenetisches Gedächtnis für Fettleibigkeit besitzen. Allerdings vermuten sie, dass auch andere Zelltypen zu diesem Mechanismus beitragen könnten. „Es ist denkbar, dass sich auch Gehirnzellen, Zellen in den Blutgefäßen oder anderen Organen an Fettleibigkeit erinnern und den Jo-Jo-Effekt verstärken“, erklärt von Meyenn. Dies wollen die Forschenden in zukünftigen Studien näher untersuchen.