Сильный стресс в детстве может повысить уязвимость человека к тревожности, депрессии и другим расстройствам настроения, когда в более зрелом возрасте он сталкивается с новыми трудностями. Ученые из Медицинской школы Вашингтонского университета в Сент-Луисе и Принстонского университета выявили биологический процесс, который может помочь объяснить, почему пережитые в раннем возрасте травмы оказывают столь длительное влияние на мозг.
Исследователям было известно, что стресс в период раннего развития может влиять на активность генов в мозге. Согласно новым данным, опубликованным в журнале Neuron, эти изменения частично связаны с тем, как клетки мозга упаковывают свою ДНК. Из-за того, что определенные гены, связанные со стрессом, легче активируются, пережитые в раннем возрасте травмирующие события могут сделать мозг более реактивным и менее устойчивым к стрессу в будущем.
“Мы обнаружили новый биологический процесс, который связывает пережитые в раннем возрасте травмирующие события с повышенной уязвимостью к психическим расстройствам в долгосрочной перспективе. Это открытие показывает, что травма, полученная в период развития, оставляет физический след в клетках мозга, предоставляя ученым конкретную биологическую мишень для разработки новых методов лечения и вмешательств”, — говорит Миган Крид, PhD, доцент кафедры анестезиологии в Медицинской школе Вашингтонского университета и соавтор исследования.
Более половины детей во всем мире в той или иной форме сталкиваются со стрессом в раннем возрасте, включая жестокое обращение, насилие, употребление наркотиков в семье и другие травмирующие события. Переживание четырех или более из этих неблагоприятных событий связано с резко возросшим риском возникновения проблем с физическим и психическим здоровьем в более позднем возрасте.
Чтобы понять, как эти события могут физически влиять на развивающийся мозг, исследователи сосредоточились на вентральной тегментальной области. В этой области мозга находятся нейроны, вырабатывающие дофамин — нейромедиатор, участвующий в обработке информации о важных событиях, в том числе о вознаграждении и неудачах. Когда из-за стресса эти нейроны становятся аномально активными, процесс обработки информации о вознаграждении может нарушаться, что потенциально повышает уязвимость к тревожным расстройствам и депрессии. Затем команда изучила эпигеном внутри этих нейронов, вырабатывающих дофамин. Эпигеном состоит из молекулярных меток, которые помогают контролировать, какие гены активны, а какие нет, и в конечном счете влияют на поведение клеток.
Кэтрин Дженсен Пенья, PhD, доцент Принстонского института нейронаук и старший автор исследования, сравнила ДНК внутри клеток со скрученной пружиной. ДНК намотана на белки, называемые гистонами, которые помогают контролировать степень ее скрученности. Когда эта генетическая пружина сильно сжата, гены менее доступны и остаются неактивными. Когда структура ослабевает и распрямляется, клетке становится проще активировать гены.
У молодых мышей, подвергшихся стрессу, исследователи обнаружили повышенный уровень фермента SETD7 в дофаминергических нейронах по сравнению с мышами, выращенными в обычных условиях. SETD7 помогает добавлять химический маркер H3K4me1 в систему упаковки ДНК. По словам Пеньи, этот маркер способствует раскрытию генетической структуры, благодаря чему клетка становится более восприимчивой к изменениям в окружающей среде.
Чтобы проверить, может ли сам SETD7 вызывать такие изменения, ученые искусственно повысили уровень этого фермента у молодых мышей, которые не подвергались стрессу в раннем возрасте. По мере взросления животных в их дофаминергических клетках мозга формировалась более открытая структура ДНК, что облегчало активацию генов, отвечающих за реакцию на стресс.
Во взрослом возрасте эти мыши также стали менее устойчивыми к стрессу. У животных с повышенным уровнем SETD7 в молодом возрасте дофаминергические нейроны были более реактивными, и они демонстрировали более тревожное поведение, чем мыши, у которых уровень SETD7 оставался нормальным на протяжении всей жизни.
Затем исследователи применили противоположный подход. После того как мыши подвергались стрессу в раннем возрасте, они блокировали способность SETD7 добавлять избыточное количество маркера H3K4me1. Благодаря этому структура ДНК оставалась более закрытой, и мыши не становились чрезмерно чувствительными к стрессу в более позднем возрасте. Даже после перенесенного стресса как в раннем возрасте, так и во взрослом состоянии мыши с пониженной активностью SETD7 вели себя почти так же, как животные, не подвергавшиеся стрессу. Они оставались такими же общительными и любознательными, а активность их дофаминовых нейронов оставалась на нормальном уровне.
Полученные результаты позволяют предположить, что SETD7 и вызываемые им изменения в упаковке ДНК могут способствовать формированию устойчивой молекулярной памяти о пережитых в раннем возрасте травмирующих событиях. Кроме того, они дают исследователям возможность изучить конкретный биологический механизм, который может стать мишенью для будущих вмешательств.
“В настоящее время не существует методов лечения последствий стресса в раннем возрасте для мозга, отчасти потому, что у нас не было четкого представления о том, на какие молекулярные механизмы нужно воздействовать. Эта работа очень важна, потому что она раскрывает четкий механизм, а также помогает объяснить, почему последствия стресса носят скрытый и комплексный характер. Кроме того, если мы сможем оказать детям психологическую поддержку, провести терапию или предоставить им социальные ресурсы, чтобы защитить их в эти чувствительные периоды развития, мы сможем защитить эпигеном, не дав генетической “пружине” зафиксироваться в открытом положении и, возможно, дав развивающемуся мозгу шанс выработать естественную устойчивость”.
Медицинский центр Вашингтонского университета. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
