Dus jij dacht dat je DNA voor altijd vaststond

De oogsten in Överkalix, een afgelegen gemeente in het koude noorden van Zweden, waren niet elk jaar even goed. Wanneer de oogst mislukte leden de inwoners honger, maar het volgende jaar schonk de aarde hun soms weer voedsel in overvloed. Honderden jaren lang noteerde men de landbouwopbrengsten nauwkeurig. Niemand kon toen nog weten dat deze gegevens belangrijke algemene inzichten zouden opleveren over de invloed van onze omgeving op onze gezondheid.

De Zweedse onderzoeker Lars Olov Bygren was benieuwd welke invloed periodes van honger hadden gehad op de fysieke conditie van de mensen in Överkalix, hun kinderen en hun kleinkinderen. Hij nam een groep inwoners die begin twintigste eeuw geboren waren en traceerde de honger- en feestjaren van hun ouders en grootouders. En hij kwam tot een opmerkelijke ontdekking: de kleinzonen van jongens die in hun jeugd een overvloedige winter hadden meegemaakt, gingen vele jaren eerder dood dan de kleinzonen van jongens die normale jaren hadden beleefd of zelfs honger hadden geleden. Een periode van overeten in de jeugd bleek dus slecht voor de gezondheid van het nageslacht.

Dat was buitengewoon verrassend, omdat wetenschappers wel ongeveer dachten te weten hoe nature en nurture, genen en omgeving, ons leven beïnvloeden. Dat onze levensstijl – of we roken, drinken, te vet eten of veel stress ervaren – in combinatie met onze genetische kwetsbaarheid ertoe kan leiden dat we dik, ziek of depressief worden. Bygrens onderzoek, dat hij in 2001 publiceerde, toonde als een van de eerste echter aan dat heftige omgevingsinvloeden, zoals hongersnood en overeten, een soort stempel kunnen achterlaten op het dna; én dat dat stempel kan worden doorgegeven aan kinderen en kleinkinderen.

Een nieuw onderzoeksveld was geboren: de transgenerationele epigenetica. Het onderzoekt de vraag hoe omgevingsinvloeden (epi betekent: erbij, ernaast, rondom) zoals voeding, stress, en chemicaliën in het milieu en in verzorgingsproducten, medicijnen en drugs, leiden tot genetische veranderingen die doorsijpelen naar volgende generaties.

Moeilijker leesbaar

Hoe is het mogelijk dat de dingen die we meemaken onze keiharde genetische opmaak kunnen veranderen, en zelfs die van onze nakomelingen? Laten we stress als voorbeeld nemen. Amerikaanse onderzoekers ontdekten onlangs dat jonge ratjes al na een week stressvolle opvoeding veranderingen in hun genoom lieten zien. Wat was er gebeurd? dna kan niet zomaar veranderen. Maar wat er wél kan veranderen, is de mate waarin lichaamseigen moleculen – zogenoemde methylgroepen – een laagje vormen op de genen in het dna. Dit laagje bepaalt of genen actief worden of niet. Hoe dikker de laag methylmoleculen, hoe minder actief het gen dat eronder ligt; het gen wordt als het ware moeilijker leesbaar. En de activering van een gen bepaalt in hoeverre sommige eigenschappen tot uitdrukking komen.

Methylering is overigens een volstrekt normaal proces dat ook bewerkstelligt dat de verschillende cellen in je lichaam – die allemaal precies dezelfde genen in zich dragen – weten wat ze moeten doen. Zo regelt het dat je haarcellen andere dingen doen dan je bloedcellen; in beide cellen zitten dezelfde genen, alleen verschillende genen staan aan en uit.

Bij de getraumatiseerde ratjes werd een gen uitgeschakeld dat een rol speelt in de productie van een neurotrofine: een stof die in de hersenen mede zorgt voor de aanmaak van hersencellen en een rol speelt bij herinneringen en emoties. De link tussen nurture en nature zit dus als volgt in elkaar: stress veroorzaakt stofjes die zich hechten aan ons dna, wat leidt tot een andere activering van genen, wat leidt tot een andere aanmaak van chemische stofjes in de hersenen, wat leidt tot ander gedrag en andere gevoelens.

Normaal gesproken worden de methylgroepen ‘gewist’ van het dna als het wordt doorgegeven aan onze eicellen en zaadcellen, zodat onze kinderen met een schone lei beginnen. Maar dat gebeurt niet altijd. Sommige genen blijven aan of uit staan. Zo kunnen onze kinderen en kleinkinderen soms onze ervaringen erven.

Hongerwinter

Het lijkt erop dat omgevingsinvloeden vooral blijvende effecten hebben op het dna als de persoon die ze ervaart zelf verkeert in een periode van ontwikkeling en verandering. Zoals tijdens de vroege jeugd, de puberteit of de zwangerschap.

Hoe belangrijk bijvoorbeeld de omgevingsinvloed van de baarmoeder is, blijkt uit een al jaren lopend Nederlands onderzoek naar de kinderen van moeders die zwanger waren in de Hongerwinter. Bij deze kinderen werden afwijkingen gevonden op een stofwisselings-gen. Als volwassenen zijn ze vatbaarder voor hart- en vaatziekten, diabetes en psychische aandoeningen als depressie.

Dat de gezondheid van kinderen die zich moesten ontwikkelen onder zulke extreme omstandigheden negatief is beïnvloed, is wel voor te stellen. Maar de nieuwste studie van de Hongerwinter-onderzoekers van het Academisch Medisch Centrum in Amsterdam richt zich ook op de kleinkinderen van moeders die zwanger waren in die barre winter van 1944-’45. Onderzoeker Tessa Roseboom van het amc zegt dat de resultaten nog niet zijn gepubliceerd, maar dat de nadelige effecten ook in de tweede generatie aanwezig lijken: ‘Ook de kleinkinderen van de vrouwen die honger hebben geleden – ze zijn nu rond de 40 – lijken een slechtere gezondheid te hebben dan de kleinkinderen van vrouwen die niet zwanger waren tijdens de Hongerwinter. Hun ouders melden meer allergieën, overgewicht en verschillende psychische klachten. En we zien dat ze bij de geboorte al zwaarder waren dan andere baby’s. We zijn nu aan het onderzoeken of we sporen kunnen terugvinden op de genen van de kleinkinderen, die vergelijkbaar zijn met de sporen die we bij de Hongerwinterkinderen hebben gevonden.’

Zelfs vóór de zwangerschap

Maar niet alleen de baarmoeder biedt een omgeving die langdurige en zelfs ‘transgenerationele’ effecten kan hebben. De Israëlische onderzoeker Micah Leshem ontdekte dat stressvolle gebeurtenissen al vóórdat de moeder zwanger raakt, er ook toe kunnen leiden dat ze gestreste kinderen voortbrengt. Eerst onderzocht Leshem dat bij ratjes wier moeders in hun eigen vroege jeugd een stressvolle periode doormaakten.

De volgende stap is een onderzoek bij mensen, licht Leshem telefonisch toe: ‘We doen op dit moment onderzoek bij kinderen die verwekt zijn bij moeders die de Libanese oorlog hebben meegemaakt. Let wel: ze zijn pas na die oorlog verwekt, niet tijdens. Het lijkt erop dat ook die kinderen de sporen van die stress dragen. Ik kan voorzichtig zeggen dat tests lijken aan te tonen dat ze een lichte achterstand hebben in de ontwikkeling van motoriek, cognitieve en taalvaardigheden. We willen nu ook in Gaza onderzoeken hoe stress moeders en hun toekomstige kinderen beïnvloedt. Daar vliegen de raketten hen immers dagelijks om de oren.’

Overgevoelig voor stress

Epigenetische effecten kunnen direct aan het nageslacht worden doorgegeven, via de ei- of zaadcellen van ouders; maar ook indirect, via de opvoeding. Een goed, maar schrijnend voorbeeld hiervan zijn experimenten met verwaarloosde ratjes. Al eerder werd bekend dat ratjes die in de weken na hun geboorte niet genoeg door hun moeder worden aangeraakt – omdat de onderzoekers de moeder gedurende lange periodes weghalen uit het hokje met nakomelingen – de rest van hun leven een overgevoelig stress-systeem hebben. Ook de kinderen van deze verwaarloosde ratjes hebben zo’n gevoelig stresssysteem.

Mogelijk worden deze kleinkinderen dubbel belast: ze zouden de veranderde genen van hun verwaarloosde moeders kunnen erven, maar hebben ook te maken met gestreste, snel afgeleide moeders die minder zorgzaam zijn. Hetzelfde geldt voor mensen. Kinderen van gestreste ouders kunnen hun veranderde genen direct erven; maar het is ook mogelijk dat ze ze pas tijdens hun eigen opvoeding ‘oplopen’.

Op de zuinige stand

Maar hoe kan de natuur nou zoiets hebben verzonnen? Zit er enig evolutionair voordeel aan dit fenomeen? Wat hebben wij eraan om nog last te hebben van de traumatische ervaringen van onze ouders en grootouders?

Wetenschappers denken dat de epigenetische veranderingen die generaties lang worden doorgegeven, een manier zijn van Moeder Natuur om onze nakomelingen voor te bereiden op de omstandigheden die hun wachten. Bij de Hongerwinterkinderen zijn hun genen zo afgesteld dat hun stofwisseling als het ware op een zuinige stand staat. Dat is ongelofelijk nuttig voor mensen die in armoede worden geboren en het met weinig voedingsstoffen moeten doen; de zuinige stofwisseling kan hun leven redden. Maar worden de omstandigheden beter of zelfs overvloedig, zoals bij de Hongerwinterkinderen, die daarna vrijwel allemaal juist in tijden van economische welvaart hebben geleefd, dan kan deze trage stofwisseling bijdragen aan overgewicht, hart- en vaatziekten en diabetes.

Een epigenetische verandering zoals gevoeligheid voor stress is niet per se een nadelige eigenschap. amc-onderzoeker Tessa Roseboom: ‘Het is heel erg nuttig. Je kunt sneller reageren op bedreigingen, op tijd vluchten. Als je geboren wordt in een vijandige omgeving zijn dat eigenschappen die goed van pas kunnen komen.’

Is er nog hoop?

Hoewel het enigszins deprimerend is dat wij wellicht de gevolgen dragen van de traumatische ervaringen van vorige generaties, ligt er ook juist hoop in de kennis die de laatste jaren over epigenetica wordt vergaard. Sommigen verwachten zelfs dat dit jonge onderzoeksveld tot een revolutie in de medische wetenschap zal leiden. Als we weten welke ervaringen of welke voedingsstoffen de oorzaak zijn van het aan- of uitschakelen van bepaalde genen, dan kunnen we dat mechanisme namelijk ook in ons voordeel gebruiken. Dan passen we bijvoorbeeld ons eetpatroon aan of nemen we medicijnen die zich rechtstreeks richten op de methylgroepen op ons dna. Zo kunnen we genen naar eigen inzicht laten slapen of juist aanwakkeren tot activiteit.

Bovendien zouden ook positieve ervaringen kunnen worden doorgegeven aan volgende generaties. Uit een studie bleek dat muizen met aangeboren geheugenproblemen die gestimuleerd waren met tredmolentjes en ander speelgoed, een beter geheugen ontwikkelden dan soortgenoten zonder deze verrijkte omgeving. Zelfs hun kinderen hadden een beter geheugen, ook al hadden zij geen extra speelgoed tot hun beschikking.

Het meest hoopgevende aan dit verhaal is natuurlijk dat waar genetische aanleg onveranderbaar is, epigenetische aanleg potentieel wél omkeerbaar is. Dat ontdekten Australische onderzoekers bij ratjes met epigenetische schade die was veroorzaakt door stress in de vroege jeugd. De schade aan hun dna kon worden teruggedraaid met behulp van een rijk dieet en veel mogelijkheden voor lichamelijke oefening. En juist bij mensen, die er immers lang over doen om op te groeien, geeft dat allerlei mogelijkheden om een slechte start weer goed te maken.

 [/wpgpremiumcontent]