Eine Literatur, die überwiegend aus kleinen Einzelstudien mit unterschiedlichen Messverfahren besteht, enthält zwangsläufig Befunde, die einander widersprechen. Dieser Abschnitt stellt die wichtigsten Widersprüche der gesichteten Arbeiten nebeneinander und nennt, soweit die Abstracts und Berichte es erlauben, plausible Gründe. Wichtig ist die Unterscheidung: Ein Widerspruch kann auf echter biologischer Vielfalt beruhen (andere Population, anderer Expositionszeitpunkt, anderes Gewebe) oder auf Messung und Statistik (andere Plattform, kleine Gruppe, Zufallsbefund). Welche der beiden Erklärungen im Einzelfall zutrifft, lässt sich aus den vorliegenden Abstracts meist nicht entscheiden. Die folgenden Erklärungen sind deshalb als Hypothesen zu lesen, sofern nicht ausdrücklich eine Prüfung durch die Studienautoren genannt wird.
Rauchen: 141, 11 oder 7 veränderte Stellen?
Drei Studien haben die Spermien-DNA-Methylierung bei Rauchern und Nichtrauchern mit Methylierungsarrays verglichen und kommen zu stark abweichenden Ergebnissen. Jenkins und Kollegen fanden bei 78 Rauchern und 78 Nie-Rauchern 141 signifikant differenziell methylierte CpG-Stellen [s321]. Alkhaled und Kollegen fanden bei je 14 fertilen Rauchern und Nichtrauchern nur 11 Stellen; von fünf validierten Stellen zeigten PGAM5 und PTPRN2 erhöhte, TYRO3 verringerte Methylierung [s291]. Al Khaled und Kollegen fanden bei ICSI-Patienten von etwa 485.000 untersuchten Stellen nur sieben mit einem Unterschied von mehr als 20 %. Sechs davon überlappten mit häufigen Einzelnukleotid-Polymorphismen, und die Autoren schlossen, dass keine biologisch relevanten CpG-Positionen über individuelle Effekte hinaus durch Rauchen verändert seien [s290]. Die systematische Übersicht von Åsenius und Kollegen ordnet den Befund ein: Zigarettenrauchen, höheres Alter und Umweltschadstoffe beeinflussten das Spermienmethylom nach den vorliegenden Befunden, aber keine Befunde seien zwischen Studien robust repliziert [s243].
Mögliche Erklärungen: Die Studien unterscheiden sich in der Stichprobe (fertile Männer gegenüber Männern in ICSI-Behandlung), in der Zahl der Proben (28 gegenüber 156) und in den Schwellenwerten für Signifikanz und Effektgröße. Ein Teil der Arraysignale kann auf genetische Varianten zurückgehen; Al Khaled und Kollegen haben genau dies für sechs ihrer sieben Stellen gezeigt [s290]. Hinzu kommt, dass die Berichte zu keiner der drei Studien eine unabhängige Replikation nennen. Eine andere Messebene liefert die Gaza-Serie: Dort war die globale Methylierung (ELISA) bei 55 Rauchern höher als bei 54 Nichtrauchern (7,08 ± 1,77 gegenüber 4,85 ± 2,72 ng/µl; P < 0,001) [s304], und bei Shisha- und Zigarettenrauchern wurden sehr große Gruppenunterschiede berichtet [s152, s189]. Diese Studien nutzen ELISA statt Array. Der Bericht hält fest, dass Alters- und Lebensstiladjustierung im Abstract nicht beschrieben sind und dass die Effekte ungewöhnlich groß sind (zum Beispiel DNA-Fragmentierung 73,4 % gegenüber 9,3 %) [s152]. Ein weiterer Artikel desselben Erstautors zur globalen Methylierung ist als zurückgezogen gekennzeichnet [s251]; seine Zahlen werden nicht verwendet.
Adipositas und Gewichtsverlust: Umbau oder Nullbefund?
Donkin und Kollegen berichten, dass sich nach operativ induziertem Gewichtsverlust die Spermien-DNA-Methylierung „dramatisch“ umbaue, vor allem an Genorten der zentralen Appetitregulation, und dass sich schlanke und adipöse Männer in kleinen RNA und DNA-Methylierung deutlich unterscheiden [s340]. Åsenius und Kollegen fanden dagegen im Vergleich von Blut und Spermien derselben Männer (47 schlanke und 22 adipöse in der Entdeckungskohorte, 21 schlanke zur Replikation) nur an etwa 1 % der CpG-Stellen korrelierte Werte, keine Übertragung der adipositasassoziierten Blutmethylierung auf die Spermien und eine einzelne adipositasspezifisch hypermethylierte Stelle mit 2 % Unterschied. Sie nannten die Spermienmethylierung einen unwahrscheinlichen Vermittler intergenerationaler Effekte von Stoffwechselmerkmalen [s244]. Salas-Huetos und Kollegen fanden bei 96 Männern keine statistisch signifikante epigenetische Altersbeschleunigung durch hohen BMI (in der Tendenz im Mittel etwa 1,4 Jahre) [s256]. Su und Kollegen wiederum fanden bei übergewichtigen Männern mit Typ-2-Diabetes an 655 von 745.804 Stellen Unterschiede, von denen 96,5 % stärker methyliert waren, bei stabilen Werten nach drei Monaten [s76].
Mögliche Erklärungen: Die Fragestellungen sind nicht identisch (Vorher-nachher-Vergleich bei Operation gegenüber Querschnitt; Adipositas gegenüber Diabetes bei übergewichtigen Männern), die Plattformen unterscheiden sich, und der Eingriff verändert neben dem Gewicht Hormone, Ernährung und Medikation. Für Donkin nennt der Abstract keine Stichprobengrößen oder p-Werte [s340], sodass sich die Belastbarkeit des Befunds nicht gegen die größere Querschnittsstudie abwägen lässt. Auf Ebene der Kinder zeigt die systematische Übersicht zu väterlichen Einflüssen auf das kindliche Epigenom, dass die Studien zum väterlichen BMI inkonsistent und überwiegend mit hohem Verzerrungsrisiko behaftet sind [s78]. Eine Studie mit 294 Spendern aus IVF/ICSI-Behandlung fand, dass die Methylierung der MEG3-IG-DMR in Spermien positiv mit dem BMI korrelierte, aber kein p-Wert die Mehrfachtestkorrektur überstand [s275].
Alter des Vaters: mehr oder weniger Methylierung?
Dass das Alter das Spermienmethylom prägt, ist in den Arbeiten weitgehend unstrittig; strittig ist die Richtung. Cao und Kollegen fanden bei 94 Männern von 2,65 Millionen untersuchten Stellen mehr als 150.000 altersassoziierte Stellen, 62 % davon hyper- und 38 % hypomethyliert [s246]. Die Studie zur rDNA-Transkriptionseinheit und zu Wiederholungssequenzen zeigt dagegen für vier Arten (Mensch, Weißbüschelaffe, Rind, Maus) eine mit dem Alter zunehmende Methylierung [s254]. In der Gaza-Studie mit 230 Proben war die globale Methylierung in der ältesten Gruppe (über 40 Jahre) höher [s160], in der tunesisch-französischen Kohorte mit 671 Männern bei über 40-Jährigen niedriger (2 % gegenüber 6 %; p = 0,03) [s150]. Die Übersicht von Ashapkin und Kollegen hält die Richtung der altersabhängigen Veränderungen ausdrücklich für kontrovers und nennt zugleich eine Spermien-Epigenetik-Uhr auf Basis von vier Methoden und lineare Zusammenhänge an einzelnen CpG-Stellen [s136]. Für die Uhr gibt es Anwendungen: ein Altersmodell aus Belarus (467 Männer, mittlere Genauigkeit 3 Jahre) [s239], ein türkisches Panel aus 12 CpG-Stellen mit mittleren Fehlern von 3,81 bis 4,1 Jahren [s95] und eine koreanische Studie, die das Alter von Samenspuren über Y-chromosomale CpG-Stellen mit einem mittleren absoluten Fehler von 6,55 bis 6,74 Jahren vorhersagt [s14].
Mögliche Erklärungen: Globale Messungen (ELISA) und genomweite, stellenspezifische Messungen erfassen verschiedene Dinge, und einzelne Stellen können gleichzeitig in beide Richtungen wandern. Die gegenläufigen globalen Befunde stammen außerdem aus verschiedenen Populationen und Methoden (Gaza gegenüber Frankreich/Tunesien); der Bericht führt die Richtungsunterschiede auf Methode, Population und Selektion zurück, ohne dies prüfen zu können [s160, s150]. Wichtig für die Interpretation: Dass sich das Alter vorhersagen lässt, belegt eine Messbarkeit, nicht eine Wirkung auf Kinder. Die Verknüpfung altersabhängiger Methylierung mit Autismus oder Schizophrenie ist in den Übersichten eine Hypothese: Ashapkin und Kollegen sagen, die Veränderungen ließen sich nicht als zufällige Epimutationen beschreiben und „könnten“ mit Autismus-Spektrum-Störungen verbunden sein [s136]. Die französische Übersicht zur Schizophrenie hält die Häufung neuer Mutationen in den Spermatogonien für die plausiblere Erklärung des Alterseffekts, nennt aber auch die Prägung als Möglichkeit [s399].
H19, MEST und weitere geprägte Gene: Richtung und Größe
Die Metaanalyse von Santi und Kollegen über 24 Studien fand bei infertilen Männern eine niedrigere H19-Methylierung (Unterschied 7,53 %; 95-%-KI 5,14 bis 9,93 %; 879 gegenüber 562 Männer) und höhere Methylierung von MEST (3,35 %; 1,41 bis 5,29 %) und SNRPN (3,23 %; 0,75 bis 5,72 %), aber keinen Unterschied bei LINE-1 (0,44 %; −2,04 bis 1,16 %) [s325]. Einzelne Studien weichen von diesem Muster ab. Li und Kollegen fanden bei Männern mit Oligozoospermie eine erhöhte H19-Methylierung ((9,19 ± 2,45) % gegenüber (0,30 ± 0,06) % bei Kontrollen), bei Asthenozoospermie keinen Unterschied [s385]. He und Kollegen fanden bei Oligozoospermie eine niedrigere H19-Methylierung, aber höhere für MEG8, GNAS und SNRPN [s249]. Lou und Kollegen fanden bei Asthenozoospermie an den meisten CpG-Stellen der H19-DMR eine niedrigere Methylierung [s269]. Bei Partnern von Paaren mit unerklärtem wiederholtem Schwangerschaftsverlust war die H19-Region dagegen um mehr als 10 % stärker methyliert [s83]. Tang und Kollegen fanden im Nabelschnurblut von 13 ICSI-Kindern keine Abweichung des Imprintings [s326]. Die italienische Metaanalyse zur H19-Methylierung (11 Artikel) bestätigt die Richtung der niedrigeren Methylierung bei Infertilen, am stärksten bei Oligozoospermie und wiederholtem Schwangerschaftsverlust [s139].
Mögliche Erklärungen: (1) Die Studien betrachten unterschiedliche Untergruppen (Oligo-, Astheno-, Teratozoospermie, Schwangerschaftsverlust) und unterschiedliche Abschnitte der Region. He und Kollegen berichten außerdem, dass ein einzelner Polymorphismus (rs2525883) die H19-Methylierung beeinflusst [s249]. (2) Die Methylierung variiert stark zwischen Proben und sogar zwischen einzelnen Spermien einer Probe [s249]. (3) Die Zellzusammensetzung der Probe ist eine Methodenfrage: Nowak und Kollegen adjustierten ihre Analyse ausdrücklich für Zellkontamination (Marker DLK1) [s21], während die Berichte für viele der kleinen Studien keine solche Kontrolle erkennen lassen. (4) Die Santi-Metaanalyse selbst nennt die Heterogenität hoch (Random-Effects-Modell) und hält die Rolle der Veränderungen bei der Infertilität für unklar [s325]. Der Bericht merkt an, dass Unterschiede von wenigen Prozentpunkten klein im Verhältnis zu den Messfehlern der Verfahren sind. Die mit den Metaanalysen vereinbare Aussage lautet daher: Im Mittel weicht bei Infertilen die Methylierung dieser Gene ab, aber im Einzelfall lässt sich daraus nichts ableiten.
MTHFR: gegensätzliche türkische Studien
Zwei türkische Fall-Kontroll-Studien kamen zu entgegengesetzten Ergebnissen. In der Gazi-Studie (Pyrosequenzierung; 40 infertile normozoosperme Männer gegenüber 40 fertilen Kontrollen) war die MTHFR-Promotormethylierung bei Infertilen höher (11 % gegenüber 4,3 %; p = 0,01) [s322]. In der Samsun-Studie (methylierungsspezifische PCR; 35 Männer mit nichtobstruktiver Azoospermie, 46 mit schwerer Oligozoospermie, 49 Kontrollen) war der Promotor bei 51 % der Kontrollen methyliert, und es gab keinen Zusammenhang mit Infertilität (p = 0,621) [s222]. Eine dritte Studie fand an der MTHFR-DMR bei Oligoasthenoteratozoospermie eine abweichende mittlere Methylierung (p = 0,047 gegenüber Kontrollen) mit Zusammenhang zu Zahl und Morphologie, bei nur 30 infertilen Männern und 15 Kontrollen [s37]. Die Übersicht von Rotondo und Kollegen sagt, Methylierungsdefekte von MEST, H19 und MTHFR seien „wiederholt“ mit Infertilität verbunden worden [s226].
Mögliche Erklärung, die der Bericht selbst nennt: Die Pyrosequenzierung quantifiziert den Methylierungsgrad, die methylierungsspezifische PCR liefert nur eine Ja-Nein-Aussage [s222, s322]. Eine Methode, die bei Kontrollen schon 51 % „methyliert“ meldet, trennt die Gruppen offenbar schlecht (Deutung). Dazu kommen kleine Gruppen und unterschiedliche Einschlusskriterien (normozoosperm gegenüber Azoospermie).
Methylierung und Behandlungserfolg: Richtung je nach Studie
Auch bei der Frage, ob eine höhere oder niedrigere Methylierung mit besserem Ergebnis der Kinderwunschbehandlung zusammenhängt, widersprechen sich die Studien. In der ägyptischen Studie war eine höhere globale Spermienmethylierung (ELISA) bei 104 infertilen und 60 fertilen Männern mit besserer Embryoqualität und höheren Schwangerschaftsraten verbunden [s255]. In der Gaza-Studie war die höhere Methylierung dagegen mit nicht kondensiertem Chromatin und schlechteren Spermienwerten verbunden [s304, s160]. Die frühe Studie von Benchaib und Kollegen fand keinen Zusammenhang der globalen Methylierung mit Befruchtungsrate oder Embryoqualität, aber höhere Schwangerschaftsraten oberhalb eines Schwellenwerts (33,3 % gegenüber 8,3 %) [s424]. Aston und Kollegen sagten den Fertilitätsstatus mit 82 % Sensitivität und 99 % positivem prädiktivem Wert voraus, ohne dass der Abstract eine externe Validierung nennt [s355]. Miller und Kollegen fanden bei IUI deutliche Unterschiede der Lebendgeburtenrate zwischen den Methylierungskategorien (19,4 % gegenüber 44,8 %), bei IVF (überwiegend ICSI) aber nicht. Die Autoren deuten dies so, dass ICSI epigenetische Instabilität überwinde [s158]. Nowak und Kollegen fanden bei Paaren mit natürlichem Kinderwunsch, dass mehr epigenetische Variabilität der Spermien mit geringerer Fecundability einherging (adjustiertes Odds Ratio 0,79; 95-%-KI 0,67 bis 0,94), aber nicht mit Lebendgeburt oder Neugeborenenmaßen [s21].
Mögliche Erklärungen: „Globale Methylierung“ (ELISA), Methylierung ausgewählter Promotoren und genomweite Variabilität messen unterschiedliche Eigenschaften, und die Zielgrößen reichen von Befruchtung über Embryoqualität bis zur Lebendgeburt. Für die Differenz zwischen IUI und ICSI bei Miller ist plausibel (nicht geprüft), dass die Samenzelle bei ICSI direkt in die Eizelle gelangt und damit einen Teil der natürlichen Selektion umgeht; die Autoren nennen die Deutung selbst [s158].
Prägungsstörungen nach assistierter Reproduktion: Häufigkeit gegenüber Methylierungsunterschieden
Die Metaanalysen zeigen ein erhöhtes Risiko für seltene Prägungssyndrome nach assistierter Reproduktion. Lazaraviciute und Kollegen berichten ein Summen-OR von 3,67 (95-%-KI 1,39 bis 9,74) für eine beliebige Prägungsstörung [s375]; Cortessis und Kollegen berichten Summen-OR von 4,7 (Angelman), 5,8 (Beckwith-Wiedemann), 2,2 (Prader-Willi) und 11,3 (Silver-Russell) [s300]. In der Arbeit von Lazaraviciute schließen aber alle gewichteten Methylierungsunterschiede an sieben geprägten Genen die Null ein (zum Beispiel H19 −0,46; 95-%-KI −1,41 bis 0,49) [s375]. Die Einzelstudie von Tang und Kollegen fand im Nabelschnurblut von 13 ICSI-Kindern keine Abweichung [s326].
Mögliche Erklärung: Die Syndrome sind sehr selten, sodass ein erhöhtes relatives Risiko in absoluten Zahlen klein bleibt und große Konfidenzintervalle hat. Die Methylierungsstudien an Kindern haben dagegen eine Streuung, in der ein kleiner Mittelwertunterschied untergeht. Hinzu kommt die Konfundierung durch die Ursache der Infertilität; ob der Anteil männlich oder weiblich ist, trennt keine der beiden Metaanalysen [s375, s300]. Einen männlichen Beitrag stützen die gepaarten Proben von Kobayashi und Kollegen: In 7 von 17 Fällen (41 %) mit abnormer Methylierung bei der Behandlung lag dieselbe Veränderung im Samen des Vaters vor [s407]. Tierversuche zeigen, dass assistierte Reproduktion auch bei gesunden, fertilen Tieren Wirkungen haben kann, was gegen eine reine Erklärung durch die Infertilität der Eltern spricht [s137]. Die Gesamtschau bleibt offen: Ein Beitrag der Spermien, der Eizelle, der Technik und der Grunderkrankung ist jeweils denkbar.
Histonmodifikationen: gegenläufige Richtungen
In den kleinen klinischen Histonstudien widersprechen sich die Richtungen. H3K4me3 und H3K4me2 korrelierten in der Studie aus Buenos Aires negativ mit der Befruchtungsrate [s92]; bei Männern mit idiopathischem wiederholtem Schwangerschaftsverlust war H3K4me3 dagegen erhöht [s55]. H3K27me3 war in einer Studie mit geringerer Befruchtungsrate verbunden [s113], in einer anderen mit guter Embryoqualität [s92]. Für H3K9me3 fand sich bei 99 normozoospermen Männern ein nichtlinearer Zusammenhang: Das unterste Quartil hatte gegenüber dem dritten ein niedrigeres Chancenverhältnis für eine biochemische Schwangerschaft (OR 0,30; 95-%-KI 0,09 bis 0,97), aber keinen Zusammenhang mit fortlaufender Schwangerschaft [s53]. Der Bericht hält fest, dass sich daraus keine konsistente, klinisch nutzbare Histonsignatur ergibt. Die Autoren einer der Studien bezeichnen ihre Befunde selbst als „descriptive in nature“ [s113].
Mögliche Erklärungen: Unterschiedliche Verfahren (Dot-Blot, Immunfluoreszenz, Western Blot, Durchflusszytometrie) messen Histone nicht vergleichbar. Die Stichproben sind (soweit angegeben) mit 62 bis 99 Männern bzw. 46 Fällen und 40 Kontrollen klein, und die Zielgrößen sind verschieden (Befruchtung, Embryoqualität, Schwangerschaft). Ein Optimumbereich statt einer linearen Beziehung, wie ihn das nichtlineare Muster in [s53] andeutet, würde Richtungsunterschiede zwischen Studien ebenfalls erklären können; belegt ist das nicht.
Spermien-RNA: Epididymosomen oder zytoplasmatische Tröpfchen?
Zum Weg, auf dem Spermien ihre kleinen RNA erhalten, gibt es gegensätzliche Modelle. Sharma und Kollegen zeigten, dass Epididymosomen tRNA-Fragmente in vitro an unreife Spermien abgeben können [s346]. Trigg und Kollegen führen die Veränderung des Spermien-sRNA-Profils auf die Reifung im Nebenhoden zurück [s279]. Conine und Kollegen fanden, dass die Injektion gereinigter, für die Cauda spezifischer kleiner RNA molekulare Defekte und die Letalität von Embryonen aus Caput-Spermien rettete [s299]. Wang und Kollegen berichten dagegen, dass Spermien kleine RNA vorwiegend mit zytoplasmatischen Tröpfchen austauschen, nicht mit Epididymosomen, und dass die Spermien-sRNA hauptsächlich aus nukleären kleinen RNA später Spermatiden stammt. Sie mahnen zur Vorsicht bei der Annahme, dass Spermien „fremde“ RNA aus dem Soma aufnehmen und so Vererbung vermitteln [s173]. Auch Casciaro und Kollegen (Meerschweinchen) sehen den Nebenhoden und nicht die Spermiation im Hoden als Ort der Veränderung [s141]. Naveed und Kollegen nennen den genauen Mechanismus „unklar und lebhaft diskutiert“ [s65].
Mögliche Erklärung: Die Modelle prüfen verschiedene Stadien und Arten (Maus, Meerschweinchen), und sie schließen sich nicht zwingend aus. Mit den vorliegenden Abstracts lässt sich nicht entscheiden, welcher Weg für den Menschen gilt.
Fettreiche Kost und Methylierung geprägter Gene im Mausmodell
Wu und Kollegen fanden bei fettleibigen Mäusevätern eine gestörte Methylierung der Igf2/H19-ICR in der Leber der Nachkommen und in den Spermien der Väter [s234]. Zhu und Kollegen fanden bei Mäusen mit fettreicher Kost keine signifikanten Unterschiede der DMR-Methylierung geprägter Gene (zum Beispiel H19 98,00 gegenüber 97,83 %; P = 0,920), wohl aber 8942 differenziell methylierte Regionen im Gesamtgenom [s330]. Das zeigt, dass der Gesamtbefund (Methylierung ändert sich) und der Befund an einzelnen Zielgenen (geprägte Gene ändern sich nicht) gleichzeitig zutreffen können. Studien, die nur Kandidatengene betrachten, können deshalb ein verzerrtes Bild liefern. Ähnlich blieben bei der Phthalatexposition beim Menschen in der Metaanalyse über drei Kohorten viel weniger Regionen übrig (946 DMR für MBzP, 27 für MiBP, 1 für MEHP) als in den einzelnen Kohorten (7979 in LIFE, 72 in SEEDS, 23 in EARTH) [s111].
Folsäure: günstige und ungünstige Befunde
Für Folsäure in der väterlichen Ernährung zeigen die Tierversuche kein einheitliches Bild. Bei Mäusen mit folatarmer Diät fanden sich Geburtsdefekte und Methylierungsunterschiede in Spermien [s384]. Folsäuresupplementierung verminderte bei Ratten die Störung der Spermien-miRNA durch persistente organische Schadstoffe über mehrere Generationen [s265]. Im Tierversuch verringerte väterliche Folsäure das Auftreten von Ventrikelseptumdefekten nach erhöhtem väterlichem Homocystein [s107] und in einer weiteren Tierstudie Körpergewicht und Leberfett der männlichen Nachkommen (die epigenetischen Befunde nennen die Autoren selbst explorativ) [s75]; bei Ratten verhinderte Folsäure die durch väterliches Koffein ausgelösten Veränderungen [s17]. Bei Hühnern führte dagegen lebenslang überhöhte Folsäurezufuhr zu mehr Leberlipogenese bei Hähnen und Nachkommen [s99]. Beim Menschen wurden randomisierte Studien zu Folat und Spermienmethylierung nicht gefunden [s37, s384, s265]. Eine Erklärung könnte in Dosis, Art und Zeitfenster liegen; die Abstracts lassen das nicht überprüfen. Eine Aussage für den Menschen lässt sich daraus nicht ableiten.
Mehrgenerationenstudien: teilweise repliziert, teilweise nicht bestätigt
Pembrey und Kollegen berichteten aus ALSPAC, dass frühes väterliches Rauchen (vor dem 11. Lebensjahr) mit höherem BMI bei Söhnen verbunden war, und aus Överkalix geschlechtsspezifische Muster bei Großeltern und Enkeln [s421]. Die Replikation in der HUNT-Studie (über 45.000 Nachkommen) bestätigte die sohnspezifische Assoziation nicht: Die mittlere BMI-Differenz bei Söhnen betrug über alle Altersgruppen 0,22 kg/m² (95-%-KI −0,53 bis 0,97) [s334]. Bygren und Kollegen fanden im Överkalix-Datensatz bei 317 Personen ein erhöhtes Risiko kardiovaskulärer Mortalität (HR 2,69; 95-%-KI 1,05 bis 6,92); die Autoren schreiben selbst, die Konfidenzintervalle seien sehr weit [s369]. In der Uppsala-Replikation mit rund 40-fach größerem Datensatz bestätigte sich das geschlechtsspezifische Muster bei der Gesamtmortalität der Enkelsöhne, nicht aber die früheren Befunde zu Diabetes und Herz-Kreislauf-Mortalität [s313].
Mögliche Erklärung: Kleine Gruppen mit Auswertung nach Geschlecht und Expositionsfenster erzeugen leicht Zufallsmuster. Historische Ernteerträge sind ein indirektes Maß der Ernährung. Konfundierung, Zufall und Selektion nennen die Autoren der Replikation ausdrücklich als Alternativen [s334]. Keine dieser Studien misst Spermienepigenetik; der Bezug zu ihr ist eine Hypothese (Übertragung über die Geschlechtschromosomen, wie die Autoren vermuten [s421, s369]).
Veränderung im Spermium ohne dauerhafte Weitergabe
Mehrere Tierstudien zeigen, dass Veränderungen im Spermium nach Wegfall der Belastung wieder verschwinden oder nicht bis in die Folgegeneration reichen. Nach Valproinsäure waren die Methylierungsänderungen der Spermien in der nächsten Generation wieder verschwunden [s165]. Nach Methylphenidat waren die Spermien-sncRNA-Veränderungen nach 40 Tagen Pause stark zurückgegangen (712 gegenüber 5245 Änderungen), und das Verhalten der F1 unterschied sich nicht von Kontrollen [s90]. Nach Nikotin traten die Effekte teilweise zurück [s44]. Radford und Kollegen fanden, dass nach In-utero-Unterernährung die Methylierungsunterschiede in F2-Geweben nicht erhalten blieben, obwohl die Expression einzelner Loci gestört war [s377]. Dem stehen Befunde gegenüber, bei denen die Veränderung der Reprogrammierung entgeht. Zheng und Kollegen bestimmten für vererbte väterliche DMR Häufigkeiten von rund 11,36 % (intergenerational) und 0,48 % (transgenerational) [s237]; Lu und Kollegen fanden eine Hypomethylierung der IG-DMR der Dlk1-Dio3-Domäne, die der Reprogrammierung entging [s17].
Mögliche Erklärung: Die Wirkung hängt vom Expositionsfenster und dem betrachteten Genort ab. Ein erheblicher Teil der differenziell methylierten Regionen ist nach Radford resistent gegen die Umprogrammierung im frühen Embryo [s377]; die große Mehrheit der Veränderungen ist es offenbar nicht. Das Muster „vorübergehende Veränderung beim Vater, meist keine dauerhafte Weitergabe, einzelne geschützte Loci“ vereint viele der scheinbar gegensätzlichen Befunde. Die Beispiele sind aber alle tierexperimentell.
Gleiche Exposition, unterschiedliche Folgen beim Menschen
Eine Gruppe von Widersprüchen betrifft Exposition und Nachkommen beim Menschen. Hohe väterliche Luftschadstoffexposition ging in einer Geburtskohorte mit 1607 Männern mit niedrigerem Geburtsgewicht der Kinder einher (zum Beispiel PM2,5: β −211,31; 95-%-KI −386,37 bis −36,24) [s94]. Ähnliches fand die Shanxi-Studie für polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe (β −0,081 für das Geburtsgewicht) [s261]. Die systematische Übersicht zum väterlichen Einfluss auf das kindliche Epigenom fand dagegen eine geringe Überlappung der CpG-Stellen zwischen 28 Studien, die überwiegend mit hohem Verzerrungsrisiko bewertet wurden [s78]. Die Metaanalyse nach Phthalatexposition verlor die meisten Befunde [s111]. Die gleichzeitige Existenz einzelner positiver Humanbefunde und fehlender Replikation ist das Kernmerkmal dieses Forschungsfelds: Einzelne Ergebnisse sind interessant, aber nicht bestätigt.