Genetische Last: Über die Entstehung und die Folgen von Erbkrankheiten

In der Welt der Genetik und medizinischen Forschung spielen Erbkrankheiten eine bedeutende Rolle, da sie das Leben von Millionen von Menschen weltweit beeinflussen. Diese genetisch bedingten Krankheiten können von Generation zu Generation weitergegeben werden und manifestieren sich oft in unterschiedlichem Ausmaß bei den Betroffenen. Ihre Vielfalt reicht von sichtbaren physischen Merkmalen bis hin zu komplexen inneren Störungen, die eine breite Palette von Organsystemen betreffen können. Trotz der Fortschritte in der Genetik bleiben viele Erbkrankheiten eine Herausforderung für die moderne Medizin, da sie oft schwer zu diagnostizieren und zu behandeln sind. Die Auswirkungen dieser Krankheiten reichen weit über die individuelle Gesundheit hinaus und können ganze Familien und Gemeinschaften betreffen. Ein tieferes Verständnis der genetischen Grundlagen dieser Krankheiten sowie eine verbesserte präventive und therapeutische Ansätze sind entscheidend, um ihre Auswirkungen zu mindern und betroffenen Personen eine bessere Lebensqualität zu ermöglichen.

Was ist denn eigentlich das Erbgut?

Das Genom, auch Erbgut genannt, umfasst alle in einer Zelle vorhandenen Erbinformationen. Beim Menschen ist das Kern-Genom (Karyom) in Form von DNA auf 46 Chromosomen (diploider Chromosomensatz) im Zellkern gespeichert. DNA ist eine Abkürzung und steht für das englische Wort ‘deoxyribonucleic acid’. Auf Deutsch übersetzt heißt das ‚Desoxyribonukleinsäure‘ und wird auch mit DNS abgekürzt.

Die DNA funktioniert für unseren Körper im Grunde wie ein riesiger Bauplan: Sie beinhaltet die gesamten Informationen, die der Körper für seine Entwicklung und Funktion braucht und ist damit die Trägerin des Erbmaterials bei allen Lebewesen. Die DNA befindet sich in jeder einzelnen Körperzelle und zwar in deren Zentrum, dem Zellkern. Die Desoxyribonukleinsäure ist ein Molekül, das aus mehreren Einheiten von Desoxyribonukleotiden aufgebaut ist. Die Desoxyribonukleotide wiederum bestehen aus einem Zucker (Ribose), einer organischen Base (Adenin, Cytosin, Guanin oder Thymin) und einem Phosphatrest. Die Desoxyribonukleinsäure ist die Trägerin des Erbmaterials bei allen Lebewesen.

Um es einmal bildlich zu beschreiben: Die DNA kann man sich im Grunde wie zwei lange Seile vorstellen, die wie bei einer Strickleiter durch Sprossen in gleichem Abstand verbunden sind. Die beiden Seile bestehen aus Zuckern und Phosphaten. Die Sprossen bestehen hingegen aus den sogenannten Basen. Dabei handelt es sich um den Teil der DNA, der die Informationen zur Entwicklung und Funktion des Körpers enthält.^[1]https://www.studysmarter.de/schule/biologie/genetik/dna/ Der Unterschied zu einer Leiter liegt allerdings darin, dass die DNA sich spiralförmig eindreht, ähnlich wie eine Wendeltreppe. Die Form wird Doppelhelix genannt.

Wie kann es sein, dass Fehler im Erbgut entstehen?

Fehler in unserem Erbgut, auch als Mutation bezeichnet, entstehen naturgemäß immer wieder. Immer wenn sich eine neue Zelle bildet, sei es eine Haut- oder Blutzelle, muss zuerst das gesamte Erbgut kopiert und dann korrekt auf zwei Zellen verteilt werden. Bei diesem Prozess treten immer wieder Fehler auf, weil unsere DNA ein labiles Makromolekül ist, so dass an einzelnen Stellen im Erbgut falsche Bausteine eingebaut werden. Dieser Vorgang wird als spontane Mutation bezeichnet. Umwelteinflüsse, physikalische Faktoren, wie die UV-Strahlung und chemische Einflüsse können ursächlich dafür sein. In der Regel sorgen zelleigene Mechanismen dafür, dass die Fehler erkannt und repariert werden. Sind diese Reparaturmechanismen gestört, können schwerwiegende Erkrankungen entstehen.

Schätzungen zufolge, erfolgen bei jeder Teilung einer Stammzelle im Durchschnitt drei Mutationen. Das klingt erstmal nach ganz schön vielen Patzern in der Zellteilung und nach einem ganz schön fehleranfälligen Prozess, aber wenn man sich dann vor Augen führt, dass bei jeder Teilung sechs Milliarden Basenpaare kopiert werden, wird klar, dass der Replikationsprozess ziemlich präzise ist: ein Fehler auf zwei Milliarden Versuche (laut Jan Korbel vom European Molecular Biology Laboratory in Heidelberg).^[2]https://www.nzz.ch/wissenschaft/wir-die-mutanten-wie-unsere-zellen-alltaeglich-mutieren-ld.1611772

Wichtig ist zu wissen, dass im Körper Keimzellen und Körperzellen unterschieden werden.

Generell wird eine Mutation in einer Zelle bei der Zellteilung an die Tochterzellen weitergegeben. Wenn nur Körperzellen von der Mutation betroffen sind, erkrankt die Person zwar, sie gibt die Mutation aber nicht an ihre Nachkommen weiter. So entstehen zum Beispiel Tumore aus fehlerhaften Zellen, die sich ohne Kontrolle vermehren.

Wenn jedoch Keimzellen (also Spermien oder Eizellen) eine Mutation tragen, wird diese bei der Fortpflanzung von den Eltern an das Kind weitervererbt. Bei der zystischen Fibrose beispielsweise muss das Kind die entsprechende Mutation von beiden Eltern bekommen, damit die Erkrankung ausbricht (rezessive Erbkrankheit). Bei anderen Erkrankungen genügt es, wenn nur ein Elternteil die Mutation weitervererbt (dominante Erbkrankheit).^[3]https://www.simplyscience.ch/teens/wissen/mutationen-wenn-sich-im-bauplan-des-lebens-fehler-einschleichen

Welche Erbkrankheiten kommen besonders häufig vor?

Als Erbkrankheiten bezeichnet man Krankheiten, die durch eine Veränderung des Erbgutes (Mutation) versursacht werden. In einigen Fällen wird diese Mutation durch das Erbgut der Eltern an die nächste Generation weitergegeben. Dabei kann es vorkommen, dass die Eltern selbst nicht von der Krankheit betroffen sind, obwohl sie das entsprechende genetische Material in sich tragen. Da sich ihr Erbgut ebenfalls aus den Genen von Mutter und Vater zusammensetzt, kann es sein, dass sie beispielsweise von der Mutter eine Mutation vererbt bekommen haben, die jedoch durch eine gesunde Kopie des betreffenden Gens vom Vater ausgeglichen wird, weshalb sie nicht erkranken. Tragen beide Eltern an der entsprechenden Stelle eine Veränderung in sich, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass die Erkrankung in der nächsten Generation ausbricht.^[4]https://www.aok.de/pk/magazin/familie/eltern/was-sind-erbkrankheiten/

Trisomie 21 (Down-Syndrom)

Mukoviszidose

Mukoviszidose, auch zystische Fibrose genannt, ist eine angeborene Stoffwechselerkrankung, die durch Defekte im sogenannten CFTR-Gen (CFTR = Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator) entsteht. Dadurch ist der Salzhaushalt der Betroffenen beeinträchtigt und körpereigene Sekrete werden zähflüssig. Durch diese Verschleimung können die Funktion der Atemorgane (Lunge), des Verdauungstraktes (Bauchspeicheldrüse, Darm) oder die Fortpflanzungsorgane gestört werden. Durch neue Therapiekonzepte konnte die Lebenserwartung von Betroffenen erheblich gesteigert werden. Dazu gehören auch Konzepte zur Auswahl und Aufnahme von Nahrung, denn eine ausgewogene Ernährung ist für Mukoviszidose-Patienten eine wichtige Therapiesäule.^[6]https://aposan.de/wissen/mukoviszidose/#:~:text=Mukoviszidose%2C%20auch%20zystische%20Fibrose%20genannt,und%20k%C3%B6rpereigene%20Sekrete%20werden%20z%C3%A4hfl%C3%BCssig. In Deutschland leben etwa 8.000 Betroffene mit Mukoviszidose und jedes Jahr kommen rund 200 Kinder mit Mukoviszidose auf die Welt. Damit gehört die Mukoviszidose zu den seltenen Erkrankungen. Der Krankheitsverlauf ist individuell sehr unterschiedlich. Es können nur einzelne oder auch viele Organe betroffen sein. Auch die Schwere der Krankheitsausprägung kann stark variieren. Besteht ein Verdacht auf Mukoviszidose sollte unbedingt das Diagnoseverfahren eingeleitet werden, um so schnell wie möglich mit der Therapie beginnen zu können.

Mukoviszidose ist bis heute nicht heilbar, aber inzwischen gut behandelbar. Mukoviszidose-Patienten müssen ihr ganzes Leben lang Medikamente einnehmen, z.B. Enzyme der Bauchspeicheldrüse (Pankreasenzympräparate), schleimverflüssigende Wirkstoffe (Mukolytika) und Antibiotika. Sie müssen regelmäßig inhalieren und täglich spezielle Atemtherapien und krankengymnastische Übungen durchführen, um den zähen Schleim in den Atemwegen zu lockern und zu entfernen. Seit 2012 sind außerdem auch mutationsspezifische Therapien verfügbar, die den Basisdefekt bei Mukoviszidose adressieren.^[7]https://mukobw.de/krankheitsbild/

Hämophilie (Die Bluterkrankheit)

Die Hämophilie ist eine Erbkrankheit, die zu einer Störung der Blutgerinnung führt. Es gibt milde, mittelschwere und schwere Verlaufsformen. Die genetisch bedingte Krankheit tritt hauptsächlich bei Männern auf und führt dazu, dass das Blut betroffener Patienten nicht oder nur langsam gerinnt. Die Wundheilung kann verzögert sein, Blutungen dauern länger, blaue Flecken werden größer und zahlreicher. Bei der schweren Form kann es zu spontanen Blutungen ohne sichtbare Wunden, zu dauerhaften Einblutungen z.B. im Bereich der Gelenke, aber auch zu lebensbedrohlichen Auswirkungen kommen. Es gibt verschiedene Formen der Hämophilie – am bekanntesten sind Hämophilie A und B. Die Häufigkeit von Hämophilie A wird bei Männern auf etwa 1 von 5.000 Personen geschätzt, von Hämophilie B sind etwa 1 von 25.000 bis 30.000 Männern betroffen.^[8]https://www.pei.de/DE/newsroom/hp-meldungen/2023/230414-welttag-haemophilie.html#:~:text=H%C3%A4mophilie%20ist%20eine%20Erbkrankheit%2C%20die,nicht%20oder%20nur%20langsam%20gerinnt.

Viele weiterführende Informationen könnt ihr im Blogpost  Welttag der Hämophilie nachlesen.

Die Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalte

Lippen-Kiefer-Gaumenspalten sind angeborene Fehlbildungen. Etwa eines von 500 Neugeborenen ist betroffen. Lippen-Kiefer-Gaumenspalten können als alleinige Fehlbildung oder im Rahmen von Syndromen auftreten. Die Diagnose wird – abhängig von der Spaltform – häufig schon in der Schwangerschaft gestellt.

Man unterscheidet verschiedene Formen der Spaltbildung, die jeweils mit unterschiedlichen Auswirkungen verbunden sind. Es können die Atmung, die Sprechfunktion, das Gehör und die Nahrungsaufnahme beeinträchtigt sein. Die Therapie sollte möglichst frühzeitig beginnen und erstreckt sich oft bis ins Erwachsenenalter. Durch die guten Behandlungsmöglichkeiten können Spaltbildungen heute meist erfolgreich korrigiert werden. So wird den betroffenen Kindern eine möglichst normale Entwicklung ermöglicht. Die Behandlung einer Spaltbildung beginnt meist bereits in den ersten Lebenstagen. Es ist immer ein Team verschiedener Fachärztinnen und Fachärzte bzw. Spezialistinnen und Spezialisten daran beteiligt, die eng zusammenarbeiten. Das Ziel ist, die Fehlbildung schon frühzeitig so weit wie möglich zu korrigieren und spaltbedingte Beeinträchtigungen, z.B. bei der Nahrungsaufnahme oder beim Sprechen, zu reduzieren.
Die Therapie ist oft langwierig, meist ist eine kontinuierliche Betreuung bis ins Erwachsenenalter (bis zum Abschluss des Wachstums) erforderlich.^[9]https://www.gesundheit.gv.at/krankheiten/kinderkrankheiten/lippen-kiefer-gaumenspalten.html

Die Zystenniere

Einzelne Zysten in den Nieren sind häufig und harmlos. Bei Zystennieren handelt es sich dagegen um eine erblich bedingte Erkrankung, bei der durch zahlreiche Zysten in beiden Nieren das funktionstüchtige Gewebe zunehmend verdrängt wird und dadurch früher oder später in ein Nierenversagen mündet. Weltweit ist ca. einer von 1.000 Menschen von Zystennieren betroffen, was in Deutschland in einer Zahl von rund 80.000 Menschen mit dieser Erkrankung resultiert.^[10] … Continue reading

Die Zystennierenerkrankung ist nicht heilbar und führt etwa zehn bis 20 Jahre nach einer symptomatischen Diagnosestellung zum Nierenversagen. Bei den meisten Patientinnen und Patienten liegt dieser Zeitpunkt zwischen dem fünften und sechsten Lebensjahrzehnt. Um diesen Prozess möglichst weit hinauszuzögern, gilt es, alle nierenschädigenden Einflüsse wie Bluthochdruck, Rauchen oder Harnwegsinfekte zu vermeiden. Seit kurzem kann man auch in manchen Fällen medikamentös das Fortschreiten der Erkrankung bremsen.^[11] … Continue reading

Wie ist der Stand der Wissenschaft im Hinblick auf Prävention und Therapie?

Krankheiten, die vererbt werden bzw. auf genetischen Defekten beruhen, gelten oft als nicht therapierbar. Dabei muss jedoch zwischen der Behandelbarkeit einer Krankheit und der Behandelbarkeit ihrer Ursache unterschieden werden.
Eine symptomatische Behandlung einer Erbkrankheit auf phänotypischer Ebene ist genauso durchführbar wie bei allen anderen Krankheiten – die Behandlung der Ursache, also eines defekten Gens, wird in den letzten Jahren auch immer wahrscheinlicher.
Die Gentherapie ist ein wichtigstes Thema der aktuellen Forschung, erste Versuche der Übertragung gesunder Gene in erkrankte Organe durch sind bereits erfolgt.^[12]https://viamedici.thieme.de/lernmodul/6662191/4915494/therapie+genetischer+erkrankungen

Genetische Krankheiten sind in ihrer Ausprägung oft sehr unterschiedlich und können durch andere genetische und nicht genetische Faktoren beeinflusst werden. Dies ist auch die Grundlage der Therapie. Abhängig von der Krankheit bzw. der krankheitsauslösenden Mutation stehen kausale Behandlungsoptionen auf drei Ebenen zur Verfügung:

1. Therapieansätze auf der Ebene der Zell- und Organfunktion sollen die funktionelle Homöostase eines Organs oder des Organismus wiederherstellen;
2. Therapieansätze auf Proteinebene sollen ein fehlendes Genprodukt (z. B. ein Enzym) ersetzen oder ein fehlerhaftes Protein korrigieren bzw. in der Funktion unterstützen
3. Therapieansätze auf der Ebene der genetischen Information sollen die fehlerhafte genetische Information korrigieren oder fehlende genetische Information ersetzen.

In den letzten Jahren sind für zahlreiche genetische Krankheiten effiziente Therapien entwickelt worden, sodass die Lebensqualität für Menschen mit genetischen Erkrankungen stetig ansteigt.
Wir dürfen gespannt sein, wie sich die Genetik in den nächsten Jahren entwickelt.

Habt ihr Anmerkungen oder Fragen zu diesem Thema? Dann stellt uns diese gern in den Kommentaren.