Стресс у младенцев оставляет пожизненный след на генах
Ученые из института психиатрии им. Макса Планка (Германия), работающие под руководством молекулярных биологов Криса Мургатройда (Chris Murgatroyd) и Дитмара Шпенглера (Dietmar Spengler), установили, что в основе долгосрочных отрицательных эффектов, оказываемых перенесенным на ранних этапах жизни стрессом на физиологию и поведение, лежат изменения эпигенома. (Эпигеномика – сравнительно молодая наука, изучающая не полную совокупность генов организма в виде последовательностей нуклеотидов, а экспрессию генов – интенсивность синтеза соответствующих белков.)
Авторы продемонстрировали, что раннее стрессовое воздействие индуцирует эпигенетические изменения в особом регуляторном регионе генома, что оказывает влияние на экспрессию гормона вазопрессина, играющего важную роль в регулировании настроения и познавательных способностей во взрослом возрасте. Результаты работы опубликованы 8 ноября в предварительном выпуске on-line версии журнала Nature Neuroscience в статье «Dynamic DNA methylation programs persistent adverse effects of early-life stress».
Согласно общепринятой гипотезе, окружающая среда оказывает влияние на психическое здоровье посредством изменений физических свойств генома, что, в свою очередь, влияет на экспрессию генов. И действительно, согласно результатам исследования, особенности метилирования ДНК – одного из наиболее интенсивно изучаемых эпигенетических механизмов – могут объяснить, почему материнская забота (или ее отсутствие) оказывает долгосрочное влияние на поведение и уровни гормонов у мышей.
Для изучения предполагаемой причинно-следственной связи между особенностями метилирования ДНК и изменениями, ассоциированными со стрессом на ранних этапах жизни, авторы проанализировали профили метилирования ДНК у мышей, которых в течение первых десяти дней жизни ежедневно на три часа отлучали от матери. Особенное внимание при этом уделяли изменениям, затрагивающим ген вазопрессина (антидиуретического гормона, АДГ), регулирующего не только вводно-солевой баланс и артериальное давление, но также влияющего на настроение и познавательное поведение. Рецептор к вазопрессину считается перспективной терапевтической мишенью для лечения ассоциированных со стрессом заболеваний.
С шестинедельного возраста до достижения среднего возраста (одного года) у мышей, испытавших стресс в начале жизни и, как и прогнозировалось, демонстрировавших отклонения от нормы в поведении и гормональном фоне, регистрировались значительно сниженные уровни метилирования ДНК (и, соответственно, более активную экспрессию генов) в регуляторном регионе кодирующего вазопрессин гена Avp в клетках головного мозга. Это гипометилирование было характерно для нейронов гипоталамического паравентрикулярного ядра – зоны мозга, участвующей в регуляции синтеза связанных со стрессом гормонов. В клетках таких животных также наблюдались повышенные уровни информационной РНК вазопрессина, что подтверждает повышение синтеза гормона в результате сниженного метилирования ДНК.
Другими словами, геном как бы запоминает стресс, перенесенный организмом в начале жизни. Эти «воспоминания» записываются в виде сохраняющихся на всю жизнь изменений метилирования определенных генов в определенных клетках головного мозга.
Дальнейшие эксперименты показали, что снижение метилирования гена Avp под действием ранних стрессорных воздействий происходит в результате снижения (за счет противоположного процесса – гиперметилирования соответсвующего гена) синтеза белка MeCP2, участвующего в первичной активации белков, метилирующих ДНК.
По словам эпигенетика из университета Макгилла (г. Монреаль, Канада) Моше Цифа (Moshe Szyf), концепция, согласно которой социальный статус на ранних этапах жизни может оказывать влияние на состояние здоровья во взрослом возрасте, является поистине революционной. Результаты представленной работы материализуют эту теорию, в деталях раскрывая лежащий в основе психологических и физиологических явлений молекулярный механизм.
Понимание молекулярных деталей, лежащих в основе описанного феномена, необходимо для разработки потенциальных методов лечения психических расстройств, корни которых лежат в ранних отрицательных переживаниях.
Шпенглер подчеркивает, что лечение последствий ранних стрессов необходимо начинать как можно раньше. Возможным терапевтическим подходом является восстановление активности MeCP2, однако, к сожалению, устранить метилирование ДНК невозможно из-за чрезвычайной стабильности этой химической метки. Поэтому единственным возможным подходом к лечению состояний, связанных со стрессом, перенесенным на ранних этапах жизни, является оптимизация фенотипа, например, посредством блокирования рецепторов к вазопрессину у людей с повышенными уровнями этого гормона.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам The Scientist: Early stress alters epigenome.
13.11.2009