„CH3-“ ist die chemische Formel für eine sogenannte Methylgruppe. In Bezug auf DNA und Epigenetik steht CH3- für eine Methylierung der DNA.

Aber beginnen wir ganz vorne in der Organischen Chemie. CH3- besteht aus einem Kohlenstoffatom (C) und drei Wasserstoffatomen (H). Der Bindestrich nach der 3 signalisiert, dass CH3- immer an ein anderes Molekül gebunden ist. Bei der DNA-Methylierung (also wenn sich CH3- an die DNA anhängt) wird diese Methylgruppe an ein Cytosin-Basenpaar der DNA angehängt, typischerweise in sogenannten CpG-Dinukleotiden. Die Methylierung kann die Struktur der DNA beeinflussen und somit die Genaktivität regulieren. Das ist eigentlich schon das wichtigste bei der ganzen Sache.

DAS WAR JETZT nicht sofort verständlich?

Ja, das kenne ich. Deswegen sind wir Wissenschaftsjournalisten auch bemüht, die Sprache der Wissenschaftler in eine leichter verdauliche Sprache zu übersetzen.

Also, hier die leichter verdauliche Version mit ein paar Gewürzen garniert zum besseren degustieren:

Die DNA-Methylierung ist ein wichtiger Mechanismus in der Epigenetik, bei dem Methylgruppen an die DNA angehängt werden. Diese Methylgruppen binden sich an bestimmte Abschnitte der DNA, man nennt das auch Methylierung. Die Methylierung beeinflusst dann die Genaktivität. Durch das Hinzufügen oder Entfernen von Methylgruppen können Zellen das Ablesen bestimmter Gene regulieren, was wiederum Auswirkungen auf die Funktion und die biochemischen Prozesse in und an den Zellen hat.

Die Methylierung ist eine faszinierende Facette der Epigenetik. Diese winzigen Methylgruppen dienen als eine Art molekulare Schalter, die das Ablesen von Genen steuern. Dieser biochemische Prozess findet bei jedem statt. Er spielt eine entscheidende Rolle bei der Regulation der Genaktivität und trägt maßgeblich zur Spezialisierung und Vielfalt der Zellen in unserem Organismus bei.

Die Präzision, mit der die Methylierung abläuft, ist wahrhaft erstaunlich. Die Erforschung dieser epigenetischen Prozesse eröffnet einen spannenden Einblick in die ausgeklügelten Techniken der Natur.

Was die Epigenetik besonders faszinierend macht, ist ihre Fähigkeit, Umweltreize und Lebensstilfaktoren zu „lesen“ und darauf zu reagieren. Externe Einflüsse wie Ernährung, Stress und Umweltbedingungen können die Muster der DNA-Methylierung beeinflussen und somit die genetische Aktivität verändern. Die Natur hat damit einen Mechanismus geschaffen, der es Organismen ermöglicht, sich relativ schnell an ihre Umwelt anzupassen, ohne die grundlegende DNA-Sequenz zu modifizieren.

Epigenetik spielt eine entscheidende Rolle in der Entwicklung, beginnend von der befruchteten Eizelle, über den Fötus, das Baby, Kindesalter, Teenager, bis zum Erwachsenen und bis ins hohe Lebensalter. Dabei steuert die Epigenetik die Zellendifferenzierung, den Stoffwechsel und trägt entscheidend zur Entstehung oder Verhinderung von Krankheiten bzw. zur Begünstigung von Gesundheiten bei. Die Tatsache, dass unsere Zellen in der Lage sind, auf Umweltreize zu reagieren und ihre genetische Aktivität anzupassen, ist ein meisterhaftes Beispiel für eine rasche Anpassung in Aktion.

Mitten in einer idyllischen Landschaft in Belgien liegt ein Hotel, das seinen Gästen ein unvergessliches und einzigartiges Erlebnis bietet. Was dieses Hotel so besonders macht, ist seine außerordentliche Architektur: ein riesiger, begehbarer menschlicher Darm.

Das Hotel ist Teil eines Kunstprojekts, das zeitgenössische Kunst und Natur verbinden soll. Das Hotelzimmer befindet sich buchstäblich in einem großen Darm, komplett mit lebensechten Details wie Krümmungen und Falten. Die ungewöhnliche Unterkunft ist sogar recht behaglich, mit einem Doppelbett, kleinen Fenstern und einer minimalistischen Einrichtung. Obwohl das „Darm Hotel“ sicherlich nicht jedermanns Geschmack ist, zieht es Kunstliebhaber und neugierige Reisende aus der ganzen Welt an.

Und auch Forscher und Gesundheitsexperten sind immer mehr fasziniert vom menschlichen Darm. Denn unser Darm ist ein wahrer Raumkünstler. Der bis zu acht Meter lange Muskelschlauch ist mit Abermillionen Schleimhautfalten übersät. Diese sind sogar mit bloßem Auge sichtbar. Die darauf sitzenden Ausstülpungen im Dünndarm heißen Zotten und sind nur noch mit dem Mikroskop zu erkennen. Die Vertiefungen zwischen den Zotten heißen Krypten. Damit erreicht der Darm eine Oberfläche von bis zu 200 Quadratmeter, das entspricht in etwa der Größe eines Mehrfamilienhauses.

Mit der vergrößerten Oberfläche kann der Darm alle wichtigen Nährstoffe aufnehmen und hier finden auch die bis zu 100 Billionen Mikroorganismen Platz, die uns permanent helfen und uns leider auch schaden können.

Die Zotten sind fingerförmige Erhebungen der Dünndarmschleimhaut, die vor allem der Aufnahme von Bestandteilen der Nahrung dienen. Dazu bestehen die äußeren Schichten der Zotten hauptsächlich aus spezialisierten Zellen, die nach außen hin zahlreiche Mikrovilli tragen. Diese kann man sich wie eine Art mikroskopisch kleine Bürste vorstellen. Diese Mikrovilli vergrößern die Darmoberfläche extrem und die in ihnen sitzenden Transporter transportieren die Nahrungsbestandteile direkt in die Zellen der Zotten. In den Zotten befinden sich zahlreiche Kapillaren des Blutkreislaufs die die Nährstoffe in den Körper transportieren.

Fette aus der Nahrung werden hingegen über klitzekleine Lymphkapillaren in das Lymphsystem transportiert.

Besonders interessant sind die Krypten zwischen den Zotten. Es sind die Einsenkungen des Epithels in der Schleimhaut. An der Basis der Krypten sitzen multipotente Stammzellen, die sich permanent teilen. Sie sorgen dafür, dass die Epithelzellen der Zotten ungefähr jede Woche komplett erneuert werden. Die Krypten beinhalten auch sogenannte Paneth-Zellen. Diese enthalten mikrobielle Substanzen, die freigesetzt werden, wenn die Darmwand von pathogenen Mikroben angegriffen wird. Sie sind damit auch für die Immunabwehr verantwortlich.

Besonders interessant sind nun aber die Einwohner dieser Mikrowelt. Diese stehen seit einigen Jahren im Fokus der Forscher und Mediziner, weil sie anscheinend radikale Auswirkungen auf unsere Gesundheit haben können. Die Zusammensetzung aller Mikroorganismen im Darm, die sogenannte Darmflora, bestimmt anscheinend ob wir uns wohl fühlen, wie unser Immunsystem funktioniert und ob wir gesund bleiben oder Krankheiten entwickeln. Mehr zu diesem überaus spannenden Forschungen in den nächsten Kapiteln 😊

Viele Menschen in mehreren Ländern feiern jedes Jahr Fasching, ohne zu wissen, wozu dieser Brauch einmal gut war. Fasching oder Fastnacht liegt im Brauchtum der katholischen Kirche begründet und hat mit der Fastenzeit zu tun, die danach am Aschermittwoch beginnt.

Im Mittelalter durfte man in der langen Fastenzeit bis Ostern keine gehaltvollen Lebensmittel wie Fleisch, Käse, Milch, Butter, Schmalz oder Fett essen und sollte total genügsam leben. Daher ließen es sich die Menschen vorher noch einmal richtig gut gehen. Zunächst nur an einem Tag und einer Nacht, der sogenannten Fastnacht. An diesem Tag feierten sie, verzehrten im Rahmen großer Feste mit Tanz und Musik reichlich von dem was sie danach nicht mehr essen durften: Fleisch und andere tierische Produkte, sowie viel Alkohol.

Auch in anderen Ländern wird ordentlich gefeiert. In Rio ist der Karneval sogar die wichtigste Zeit im Jahr. Auf den Straßen wird Samba getanzt und man bekommt prächtige Kostüme zu sehen, für die viele Menschen oft monatelang hart arbeiten.

Der Karneval in Venedig ist eher stilvoll und romantisch. Er wird mit einem Fackelumzug mit Trommlern am Markusplatz eröffnet. Am zweiten Tag findet der berühmte „Flug der Taube“ statt. Dabei verteilt eine große Taube aus Holz oder Pappmaché Konfetti und die begeisterten und staunenden Menschen lassen Luftballons steigen.

Müllabfuhr der Zellen

Was passiert aber in unserem Körper in der Zeit danach, der sogenannten Fastenzeit?

Wenn Sie in den Spiegel schauen, denken Sie vielleicht manchmal, „Wow, ich sehe heute gut aus“. Manchmal denken Sie vielleicht auch das Gegenteil.

In Wirklichkeit sind es Ihre Zellen, die hinter den Kulissen arbeiten und rufen: „Wir haben gerade ein verbrauchtes Mitochondrium recycelt, jetzt leuchten Sie wieder!“

Autophagie heißt das Zauberwort aus der wunderbaren Welt des zellulären Recycling! Es bedeutet übersetzt „Selbstfressen“. Stellen Sie sich vor, Ihre Zellen wären kleine, fleißige Arbeiter in einer Recyclinganlage. Anstatt Papier und Plastik zu sortieren, sind sie Experten darin, alles, was in Ihrem Körper nicht mehr gebraucht wird, zu zerlegen und wiederzuverwenden.

Autophagie ist eine komplexe intrazelluläre Maschinerie, die permanent Defekte beseitigt. Somit erneuern wir uns ständig. Das erklärt auch, warum die meisten Zellstrukturen in unserem Körper nicht älter als ein paar Monate sind. Bleiben Schäden in Zellen aber länger bestehen, kann das fatale Auswirkungen haben: die Funktion von Enzymen kann beeinträchtigt werden die dann ganze Organellen wie etwa die als „Kraftwerke der Zelle“ bekannten Mitochondrien angreifen können. Eine Anhäufung beschädigter Zellbestandteile kann Krankheiten aller Art auslösen.

Fasten aktiviert die Autophagie

Wenn der Körper nicht Nahrung verdauen muss, können wichtige Zellreinigungsprozesse wie die Autophagie besser ablaufen. Fasten fördert sozusagen die körpereigene Müllabfuhr.

Beim Fasten wird eine Kaskade an Prozessen im Körper angeworfen, die die Evolution schon seit Jahrmillionen kennt. Das ist auch ganz klar, weil Fasten zur Natur des Menschen gehört. Jeden Tag einen vollen Kühlschrank, Mahlzeiten und Snacks mit Fleisch, Süßigkeiten, Milchprodukten und Knabbereien – noch nie gab es so etwas in der Menschheitsgeschichte.

Denn der Stoffwechsel ist darauf ausgerichtet, möglichst viel Energie zu speichern und zu sparen. Er bereite sich damit auf Hungerperioden vor. Ein sehr wichtiges Erbe der Evolution, das unser Überleben gesichert hat.

Mit leerem Bauch sind wir sogar am besten bei der Nahrungssuche. Diesen Effekt kennt wahrscheinlich jeder, der schon einmal mit knurrendem Magen einkaufen war. Wir finden dann in kürzester Zeit und kurz und bündig beinahe alle kalorienreichen Nahrungsmittel im Supermarkt. Damals in den Zeiten ohne Kühlschränke und Kioske mussten wir mit leerem Magen sehr gut in Form sein, um neue Nahrung zu finden oder zu jagen. Die Hypothese, dass man sich mit leerem Magen nicht gut konzentrieren könne, muss man also in Frage stellen.

Es ist sogar umgekehrt. Mit vollem Magen sind wir oft träge und müde. Eigentlich müssten wir uns erstmal irgendwo in Ruhe hinlegen um zu verdauen. Leistungsfähigkeit und Konzentration nehmen ab. Was aber zunimmt ist ein Sättigungsgefühl, das bei manchen Menschen zu einer gewissen Sucht führen kann.

Ein kleiner Tipp: Das Sättigungsgefühl ist ein sehr angenehmes Gefühl, das man keinem verwehren sollte. Wie wäre es aber wenn man dieses schöne Gefühl durch mehr Volumen im Magen und sogar vorteilhaften Ballaststoffe erreichen kann.

Ballaststoffe sind unverdauliche Kohlenhydrate die durch ihr Volumen einen mechanischen Sättigungseffekt haben. Sie dehnen den Magen und auch den Dünndarm. Außerdem bilden die von ihnen lebenden Mikrobiota im Darm flüchtige Fettsäuren, im Dickdarm führt dies dann zur Produktion sättigender und gesunder Hormone.