Наследование стресса между поколениями - Transgenerational stress inheritance

Наследование стресса между поколениями передача неблагоприятных последствий стрессового воздействия на родителей их потомкам через эпигенетический механизмы.[1]

Эпигенетические изменения, вызванные стрессом, особенно в генах, влияющих на гипоталамус-гипофиз-надпочечники (HPA), сохраняются в будущих поколениях, негативно влияя на способность потомства адаптироваться к стрессу. Опыт ранней жизни, даже после разрыва поколений, может вызвать постоянные эпигенетические модификации ДНК, приводящие к изменениям в экспрессия гена, эндокринный функция и метаболизм.[1] Эти наследственный эпигенетические модификации включают Метилирование ДНК из промоутер участки генов, влияющие на чувствительность к стрессу.

Механизм

Основная статья: Эпигенетическая наследственность между поколениями

Эпигенетическая модификация в ответ на стресс приводит к молекулярным и генетическим изменениям, которые, в свою очередь, приводят к неправильной регуляции или замалчиванию генов. Например, эпигенетические модификации гена BDNF (нейротрофический фактор головного мозга) в результате стресса может передаваться потомству. Хронический переменный стресс вызывает модификации экспрессии генов гипоталамуса у потомства, включая повышенные метилирование уровни BDNF промоутер в гиппокамп.[2] Материнское разделение и послеродовое насилие со стороны матери также увеличивает метилирование ДНК в регуляторных областях генов BDNF в префронтальная кора и гиппокамп, что ведет к потенциальной уязвимости к стрессу у будущих поколений.[3]

Стресс также может приводить к наследственным изменениям метилирования ДНК в промоторных областях рецептор эстрогена альфа (ERα),[4] рецептор глюкокортикоидов (GR),[1] и минералокортикоидный рецептор (Г-Н).[5] Эти изменения приводят к измененной экспрессии этих генов у потомства, что, в свою очередь, приводит к снижению стрессоустойчивости.

Напряжение и ось HPA

Регуляция генов, поскольку она связана с осью HPA, вовлечена в трансгенерационные стрессовые эффекты. Например, пренатальный стресс, вызванный окружающей средой, изменяет рецептор глюкокортикоидов экспрессия генов, функция генов и будущая реакция на стресс в поколениях F1 и F2.[4][1] Забота о матери также способствует эпигенетическим модификациям, связанным с HPA. Эпигенетическое перепрограммирование экспрессии генов изменяет стрессовую реакцию у потомства в более позднем возрасте, когда оно подвергается пониженной материнской заботе. Невнимательное материнство привело к повышению уровня метильных меток генов по сравнению с внимательными матерями.[4] У потомства женского пола с матерями с низким уровнем облизывания и ухода за шерстью наблюдается снижение метилирования промотора и повышенное ацетилирование гистонов, что приводит к повышенной экспрессии рецепторов глюкокортикоидов.[4] Эпигенетические модификации в результате отсутствия материнской заботы приводят к снижению рецептор эстрогена альфа экспрессия из-за повышенного метилирования на промоторе гена.[4]

Исследования на животных

Наследование отцовского стресса

Поскольку потомство грызунов воспитывается одним родителем и не имеет прямого контакта со своими отцами, потомство, рожденное от стрессовых самцов грызунов, представляет собой хорошую модель для передачи стресса из поколения в поколение. Прямая инъекция РНК сперматозоидов в ооциты дикого типа приводит к воспроизводимым модификациям, связанным со стрессом.[6] Небольшие некодирующие РНК могут служить потенциальным механизмом генетических изменений, связанных со стрессом, у потомства. Мышиные модели травматического воздействия стресса в раннем возрасте приводят к модификациям микроРНК и последующим различиям в экспрессии генов и метаболической функции.[6] Этот эффект был воспроизведен инъекцией РНК спермы, что привело к аналогичным модификациям генов в будущих поколениях. Новизна этого исследования предполагает прямые механизмы, способные изменять эпигенетику за счет факторов, связанных со стрессом.

Фенотипические эффекты

Опыт ранней жизни и факторы окружающей среды могут привести к эпигенетическим модификациям в определенных локусах генов, что приведет к изменению нейрональная пластичность, функция и последующее поведение.[3] Ремоделирование хроматина у потомства грызунов и изменение экспрессии генов в лимбических областях мозга, что может способствовать депрессии, стрессу и расстройствам, связанным с тревогой, в будущих поколениях.[3] Вариации ухода за матерью, такие как вылизывание и уход за матерью, указывают на снижение реактивности оси HPA в последующих поколениях.[4] Такие модификации оси HPA приводят к снижению тревожного поведения во взрослом возрасте и повышению уровня глюкокортикоидных рецепторов, что приводит к отрицательной обратной связи по реактивности HPA и дальнейшим модификациям поведения.[4][1] Грызуны модели материнского разлучения также показывают усиление депрессивного поведения у потомства, снижение способности справляться со стрессом и изменения в метилировании ДНК.[1]

Наследование стресса у человека

Человеческие модели, иллюстрирующие трансгендерные стрессовые эффекты, ограничены из-за относительно нового исследования темы эпигенетики, а также длительных интервалов последующего наблюдения, необходимых для исследований с участием нескольких поколений. Несколько моделей, однако, исследовали роль эпигенетического наследования и трансгенерационных стрессовых эффектов. Трансгендерный стресс у людей, как и в моделях на животных, вызывает эффекты, влияющие на социальное поведение, репродуктивный успех, когнитивные способности и реакцию на стресс.[2] Подобно животным моделям, исследования на людях изучали роль эпигенетики и наследования между поколениями на молекулярном уровне в связи с системой HPA. Пренатальные влияния, такие как эмоциональный стресс, нарушение питания, воздействие токсинов, гипоксия Повышенная материнская активность HPA и уровни кортизола могут активировать или влиять на активность оси HPA у потомства, несмотря на плацентарный барьер.[7]

Биологическая уязвимость и изменения оси HPA могут наблюдаться после материнского эпигенетического программирования во время беременности, что приводит к аналогичным изменениям в будущих поколениях.[8] Например, жестокое обращение с детьми связано с более низким исходным уровнем кортизола у младенцев, а также с измененной функцией оси HPA. Исследования на людях изучают пост-травматическое стрессовое растройство (ПТСР) и его влияние на потомство проиллюстрировали сходные модификации и функции оси молекул и HPA.[5] Пациенты с посттравматическим стрессовым расстройством, которые пережили травму в результате геноцида или террористических атак, часто проявляли агрессивное или пренебрежительное поведение по отношению к потомству в критические периоды развития, что, возможно, способствовало перманентной дерегуляции глюкокортикоидов у потомства.[8] Матери и дети с посттравматическим стрессовым расстройством демонстрируют более низкие базальные уровни кортизола и глюкокортикоидных рецепторов и повышенные минералокортикоидные рецепторы при стрессе.[5] Следовательно, опыт развития, такой как воздействие стресса, может иметь критическое влияние на нейромодуляторные механизмы трансгенерационно.[7]

У людей наблюдалась сильная взаимосвязь между материнской заботой и последующей эпигенетической модификацией у потомства, аналогичная той, которая была обнаружена в моделях на животных. Например, тяжелая эмоциональная травма матери часто приводит к изменению паттернов метилирования ДНК в последующих поколениях потомства.[9] У потомков, подвергшихся посттравматическому стрессу, наблюдаются эпигенетические модификации, подобные тем, которые наблюдаются у матерей с посттравматическим стрессовым расстройством, с повышенной NR3C2 метилирование в экзоне 1 и повышенное CpG метилирование в кодирующей последовательности NR3C2, приводящее к изменениям в экспрессии гена минералокортикоидного рецептора.[5] Дополнительно расследование вскрытия гиппокамп ткань указывает на снижение уровней мРНК нейрон-специфического рецептора глюкокортикоидов и снижение метилирования ДНК в промоторных областях у суицидальных людей с пожизненным стрессом и / или злоупотреблением.

Эпигенетические механизмы в результате стресса в раннем возрасте могут быть ответственны за нейрональные и синаптические изменения в головном мозге. Было показано, что стресс, связанный с развитием, изменяет структуру мозга и поведенческие функции в зрелом возрасте. Свидетельства снижения сложности в CA1 и область СА3 гиппокампа с точки зрения длины дендритов и плотности шипов после воздействия стресса в раннем возрасте указывает на наследственность стресса из поколения в поколение.[3] Следовательно, зависящая от окружающей среды и опыта синаптическая реорганизация и модификации структуры могут привести к повышенной уязвимости к стрессу и дисфункции мозга в будущих поколениях.[3]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d е ж Мэтьюз С.Г., Филлипс Д.И. (январь 2012 г.). «Трансгендерное наследование стрессовой патологии». обзор. Экспериментальная неврология. 233 (1): 95–101. Дои:10.1016 / j.expneurol.2011.01.009. PMID  21281632.
  2. ^ а б Гудснюк К., Шампанское FA (2012). «Эпигенетическое влияние стресса и социальной среды». обзор. Журнал ILAR. 53 (3–4): 279–88. Дои:10.1093 / ilar.53.3-4.279. ЧВК  4021821. PMID  23744967.
  3. ^ а б c d е Виалоу В., Фенг Дж., Робисон А. Дж., Нестлер Э. Дж. (2013). «Эпигенетические механизмы депрессии и антидепрессивное действие». обзор. Ежегодный обзор фармакологии и токсикологии. 53: 59–87. Дои:10.1146 / annurev-pharmtox-010611-134540. ЧВК  3711377. PMID  23020296.
  4. ^ а б c d е ж грамм Шиф М., Уивер И., Мини М. (июль 2007 г.). «Материнская забота, эпигеном и фенотипические различия в поведении». обзор. Репродуктивная токсикология. 24 (1): 9–19. Дои:10.1016 / j.reprotox.2007.05.001. PMID  17561370.
  5. ^ а б c d Даскалакис Н.П., Коэн Х., Нивергельт С.М., Бейкер Д.Г., Буксбаум Д.Д., Руссо С.Дж., Иегуда Р. (октябрь 2016 г.). «Новые трансляционные перспективы для биомаркеров посттравматического стресса на основе крови: от глюкокортикоидов до иммунных медиаторов чувствительности к стрессу». обзор. Экспериментальная неврология. 284 (Pt B): 133–140. Дои:10.1016 / j.expneurol.2016.07.024. ЧВК  5056828. PMID  27481726.
  6. ^ а б Hodes GE, Walker DM, Labonté B, Nestler EJ, Russo SJ (январь 2017 г.). «Понимание эпигенетической основы половых различий при депрессии». обзор. Журнал неврологических исследований. 95 (1–2): 692–702. Дои:10.1002 / jnr.23876. ЧВК  5130105. PMID  27870456.
  7. ^ а б Ли С.К. (ноябрь 2013 г.). «Нейромодуляция и контекстуальные влияния развития на нейронную и когнитивную пластичность на протяжении всей жизни». обзор. Неврология и биоповеденческие обзоры. 37 (9, часть B): 2201–8. Дои:10.1016 / j.neubiorev.2013.07.019. PMID  23973556.
  8. ^ а б Яхьяви СТ, Заргами М, Марва У (2013). «Обзор доказательств передачи уязвимости посттравматического стрессового расстройства из поколения в поколение». обзор. Revista Brasileira de Psiquiatria. 36 (1): 89–94. Дои:10.1590/1516-4446-2012-0995. PMID  24402183.
  9. ^ Келлерманн Н.П. (2013). «Эпигенетическая передача травмы Холокоста: могут ли кошмары передаваться по наследству?». обзор. Израильский журнал психиатрии и смежных наук. 50 (1): 33–9. PMID  24029109.