Маркеры стресса передаются от отца будущим поколениям

Человек всегда получает травму неожиданно. Она не только повышает риск развития психических заболеваний, но изменения, произошедшие в организме вследствие стресса, могут передаваться будущим поколениям. Так, у людей, получивших психологическую травму во время геноцида красных кхмеров в Камбодже, родились дети, склонные к развитию депрессии и страдающие повышенной тревожностью, а распространенность самоубийств среди детей, которые родились в семьях австралийских ветеранов вьетнамской войны, была выше, чем распространенность самоубийств в общей популяции.

Воздействие травмы родителя на поведение ребенка частично обусловлено социальными факторами, в частности травма может повлиять на то, как родители общаются со своими детьми. Но стресс также оставляет в организме эпигенетические маркеры – химические изменения, которые влияют на экспрессию генов. Ученые в экспериментах на мышах продемонстрировали, что стрессовая ситуация, пережитая животными в раннем возрасте, изменяет синтез микроРНК в их сперме. У мышей регистрировались признаки депрессивного поведения, которые сохранялись у их потомков, и были обнаружены свидетельства нарушения метаболических процессов в их организме. Результаты этого исследования были опубликованы в журнале Nature Neuroscience.

По словам Стефена Креветца (Stephen Krawetz), генетика из Медицинской Школы при Университете Уэйна в Детройте (Wayne State University School of Medicine, США), изучающего микроРНК в человеческой сперме, ученые продемонстрировали, что состав спермы меняется в ответ на изменение окружающей среды. По его мнению, роль отца в процессе рождения ребенка намного больше, чем простое предоставление своего генома. По мнению Креветца, это исследование является только одним из многочисленных исследований, свидетельствующих о том, что мельчайшие изменения микроРНК в сперме «подготавливают почву для большого числа других изменений» в организме.

В новом исследовании Изабелль Мансуй (Isabelle Mansuy), специалист в области нейробиологии из Университета Цюриха (University of Zurich, Швейцария), и ее коллеги периодически отделяли мышей-самок от их потомства и подвергали самок стрессовому воздействию, например, опуская их в холодную воду или ограничивая физическую активность животных. Ученые разделяли мышей-самок и мышат ежедневно в разное время, поэтому самки не могли успокоить свое потомство (названное поколением F1), прижавшись к нему до момента разделения с матерью.

Результаты исследования показали, что при таком взрослении потомство мужского пола проявляло признаки депрессивного поведения и имело склонность недооценивать рискованные ситуации. В их сперме была обнаружена необычайно высокая концентрация пяти молекул микроРНК. Ранее было установлено, что одна из этих микроРНК, называемая miR-375, ассоциирована со стрессом и регуляцией метаболизма в организме.

Потомки мужского пола поколения F1, называемые поколением F2, демонстрировали схожие признаки депрессивного поведения, кроме того, у них было выявлено нарушение метаболизма сахара в организме. У поколения F2 также была повышена концентрация пяти молекул микроРНК в крови и в гиппокампе, участке головного мозга, который задействован в ответе организма на стресс. У поколения F3 были выявлены аналогичные признаки изменения поведения.

Сейчас Мансуй и ее исследовательская команда пытаются установить, имеются ли аналогичные микроРНК-биомаркеры в организме людей, в жизни которых произошли психотравмирующие события, а также содержатся ли эти биомаркеры в организме у их потомства. По словам ученого, если какие-либо молекулы постоянно присутствуют в крови человека, они могут быть использованы в качестве маркеров чувствительности к стрессу и развития психических заболеваний.

Чтобы исключить возможность того, что эффекты стресса передаются социально, ученые получили молекулы РНК из спермы самцов поколения F1 и ввели их в яйцеклетки мышей, которые не подвергались воздействию стресса. Результаты эксперимента показали, что родившиеся мышата проявляли признаки депрессивного поведения, и у них также были обнаружены метаболические нарушения.

Исследователи признают, что еще многое предстоит узнать о биологических основах выявленного процесса. Например, не известно, каким образом стресс вызывает изменения микроРНК в сперме. Одним из возможных механизмов является взаимодействие с глюкокортикоидными рецепторами – белками участвующими в ответе организма на стресс, экспрессируемыми в сперме. По словам Сары Кимминс (Sarah Kimmins), специалиста в области эпигенетики из Университета МакГилла в Монреале (University McGill, Канада), возможно, что гормоны стресса, циркулирующие в крови, в конечном счете, попадают в яички, где связываются с этими рецепторами, вызывая каким-то образом изменение экспрессии микроРНК.

У трех поколений мышей, рожденных от животных, подвергшихся воздействию стресса, были обнаружены признаки депрессивного поведения. (фото: tiripero/iStock/Thinkstock)

По материалам NatureNews

Оригинальная статья: Nature 508, 296–297 (17 April 2014) doi:10.1038/508296a