Genetische Faktoren für Stoffwechselstörungen bei Kindern

Multifaktorielle Stoffwechselerkrankungen bei jungen Sportlern


Erkrankungen, die mit Stoffwechselstörungen und Funktionsstörungen des Herz-Kreislauf-Systems zusammenhängen, gehören zu den multifaktoriellen Erkrankungen, bei deren Auftreten sowohl äußere Faktoren (wie Ernährung, körperliche Aktivität, Stress usw.) als auch eine erbliche Veranlagung eine wesentliche Rolle spielen.

Der erhöhte Kohlenhydratkonsum, der für junge Sportler bei systematischer Muskelaktivität (insbesondere bei ausdauerbetonter Betätigung) erforderlich ist, und die Störung der Struktur ihres Verbrauchs (Übermaß an leicht verwertbaren Kohlenhydraten in der Ernährung) führen zu einem Anstieg der Blutzuckerkonzentration. Dies führt nicht nur zu Veränderungen der enzymatischen Reaktionen des Glukosestoffwechsels im Körper, sondern erhöht auch wesentlich die Möglichkeit einer nichtenzymatischen Glykosylierung von Proteinen, insbesondere von Blutproteinen.

Übermäßiger Kohlenhydratkonsum ohne ausreichende körperliche Belastung kann zur verstärkten Lipogenese und Entwicklung von Adipositas beitragen. Hyperglykämie in Verbindung mit Hypercholesterinämie führt zum Auftreten von Diabetes mellitus Typ 2, zur Entwicklung von Atherosklerose und damit verbundener Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Das Risiko für die Entwicklung dieser Erkrankungen steigt im Erwachsenenalter des Sportlers, wenn die aktive Sportkarriere beendet ist. Dabei spielen nicht nur Ernährungsfaktoren, sondern auch die genetische Disposition für die Entwicklung dieser multifaktoriellen Erkrankungen eine wesentliche Rolle.

Genetische Prädisposition und ihre Rolle bei der Entwicklung von Stoffwechselstörungen

Das Zusammenspiel von genetischen und Ernährungsfaktoren ist besonders charakteristisch für den alimentär-konstitutionellen Typ der Adipositas. Es wird angenommen, dass etwa 60% der Bevölkerung von Adipositas betroffen sind und nur etwa 40% der Menschen aufgrund eines erhöhten Nährstoffverbrauchs keine Bedenken hinsichtlich ihrer Entwicklung haben müssen. Da die Anzahl der Adipozyten im menschlichen Körper genetisch bedingt ist und dominant vererbt wird, hat die Adipositas dieses Typs einen familiären Charakter. Das Risiko für die Entwicklung dieser Erkrankung bei einem Kind, das einen Elternteil mit Adipositas hat, beträgt bis zu 50%.

Bei der Analyse der Risikofaktoren für die Entwicklung von Diabetes mellitus ist die familiäre Häufung der Krankheit zu beachten. Nach einigen Angaben beträgt die Häufigkeit des Auftretens von Diabetes bei Verwandten 1.-3. Grades in Familien mit Patienten mit Diabetes mellitus Typ 2 38,2%, davon 27,3% bei aktiver Suche und 10,9% durch Selbstvorstellung. Die relative Häufigkeit der Entdeckung von Diabetes mellitus Typ 2 erhöht sich von 2,04% im Alter unter 30 Jahren auf 29,9% im Alter von 50-60 Jahren. Am häufigsten (46,6%) wird Diabetes mellitus Typ 2 bei Verwandten 1. Grades festgestellt.

In der heutigen Zeit ist bekannt, dass das menschliche Genom etwa 21.000 proteinkodierende Gene umfasst. Neben Proteinmolekülen kodiert das Genom verschiedene nicht-proteinkodierende RNAs (wie z.B. Transfer-RNA und ribosomale RNA). Im Genom gibt es auch viele regulatorische Bereiche, an die spezielle regulatorische Proteine binden, die die Genfunktion im Laufe der Entwicklung des Organismus steuern. Aber für all diese Zwecke ist nur ein winziger Teil des Genoms erforderlich. Was der ruhende Teil des Genoms bewirkt, ist unklar, viele Forscher betrachten ihn vor allem als „Müll“, der im Laufe der Evolution angesammelt wurde.

Für die Beschreibung der Wechselwirkung zwischen Genom und Ernährung wurden heute zwei Begriffe eingeführt: Nutrigenomik und Nutrigenomik. Nutrigenomik beschreibt den Einfluss von Nahrungskomponenten auf die Genexpression. Nutrigenomik versucht zu verstehen, wie der genetische Status des Menschen die Reaktion des Organismus auf Nahrung koordiniert und es ermöglicht, die optimale Ernährung für einen bestimmten Menschen auf der Grundlage seines Genotyps zu bestimmen. Nutrigenomik und Nutrigenomik sind ein Konzept, das eine „Revolution“ in der Prävention und Behandlung von Krankheiten bewirken kann.

Genetische Prädisposition und ihre Bestimmung

Der Begriff „genetischer Polymorphismus“ (Variabilität, die auf eine Spezies beschränkt ist) bedeutet das Vorhandensein kleiner Abweichungen in den Nukleotidsequenzen der DNA auf molekularer Ebene, die mit der normalen Funktion des menschlichen Genoms vereinbar sind, aber zu bestimmten Variationen in der Proteinstruktur führen und so die biochemische Individualität jeder Person bilden.

Das internationale Projekt „Human Genome Diversity“ (HGD) konzentriert sich auf den genetischen Polymorphismus als einen praktischen, funktionsneutralen molekularen Marker. Die in den HGD-Studien gefundenen Besonderheiten des Spektrums des genetischen Polymorphismus in Abhängigkeit von klimatischen und geografischen Bedingungen, der Rassenzugehörigkeit, der Ernährung usw. deuten darauf hin, dass unter bestimmten Bedingungen genetische Polymorphismen eine Prädisposition für verschiedene Erkrankungen begünstigen oder umgekehrt verhindern können. Gene, deren allele Varianten eine Prädisposition für bestimmte Erkrankungen aufweisen, werden als Prädispositionsgene bezeichnet.

Die Identifizierung von Prädispositionsgenen für multifaktorielle nichtübertragbare Krankheiten erfolgt anhand folgender Merkmale:

1. Gene, die im Krankheitszustand ständig aktiv sind und dabei ernährungsempfindlich sind;
2. Gene mit funktionell wichtiger Variabilität;
3. Gene, die eine wichtige hierarchische Rolle in biologischen Kaskaden spielen;
4. Polymorphismen, die in der Population weit verbreitet sind;
5. Gene mit assoziierten biologischen Markern, die bei klinischen Studien bestimmt werden können.

Störungen des Lipidstoffwechsels spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Herz-Kreislauf-Erkrankungen. Der genetische Polymorphismus solcher Gene wie Cholesterin-Ester-Transferprotein (CETP), Lipoproteinlipase (LPL), hepatische Lipase (HL), Apolipoprotein E (APOE), Apolipoprotein A1 (APOA1), ATP-Bindekassette A1 (ABCA1) und Lecithin-Cholesterin-Ac