Телесный разум. Как тело влияет на наши мысли, чувства и воспоминания
Шрифт:
После террористических атак 11 сентября 2001 года Иегуда и ее коллеги провели проспективное исследование 38 женщин, которые были беременны 11 сентября [72] и находились либо во Всемирном торговом центре, либо рядом с ним во время нападения. Дети женщин, получивших травму в результате теракта, впоследствии проявляли повышенную реакцию на стресс при появлении новых стимулов. Дети с сильнейшей реакцией на бедствие родились у матерей, которые на момент нападения находились на втором или третьем триместре [73] .
72
Исследование 38 женщин, которые были беременны 11 сентября: Yehuda, R., et al. (2005). «Transgenerational Effects of Posttraumatic Stress Disorder in Babies of Mothers Exposed to the World Trade Center Attacks during Pregnancy.» Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism. doi: 10.1210/jc.2005–0550.
73
Находились на втором или третьем триместре: Sarapas, C., et al. (2011). «Genetic markers for PTSD risk and resilience among survivors of the World Trade Center attacks.» Disease Markers, 30(2–3), 101–110.
Нейробиологи из Цюрихского университета исследовали влияние ранней травмы, искусственно отлучая мышей-самцов от их матерей [74]
74
Искусственно отлучая мышей-самцов от их матерей: Gapp, Katharina, Bohacek, Johannes, Mansuy, Isabelle M., et al. (2016). «Potential of Environmental Enrichment to Prevent Transgenerational Effects of Paternal Trauma.» Neuropsychopharmacology, 41(11), 2749–2758 Gapp, Katharina, Jawaid, Ali, Sarkies, Peter, Mansuy, Isabelle M., et al. (2014). «Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice.» Nature Neuroscience, 17, 667-doi: 10.1038/nn.3695.
Многочисленные исследования грызунов и приматов [75] также показали, что ранняя травма вызывает длительные изменения в нервных функциях и поведении [76] . Одним из медиаторов этого процесса может быть вышеупомянутый белок BDNF, который вызывает изменения в одноименном гене.
Большая часть исследований в области эпигенетики были сосредоточены на эпигенетических механизмах, связанных с ДНК и определенными молекулами (метильными и ацетильными группами), которые присоединяются к ДНК. Среди генетиков ведется много дискуссий о том, как эпигенетические изменения передаются через сперматозоиды и яйцеклетки. Классический генетический код – это не единственный код, участвующий в регуляции клеточной дифференцировки и поведения многоклеточных организмов. Существует второй уровень контроля, который способствует регуляции активности генов, и он основан на химических модификациях гистоновых белков. Я кратко упомянул гистоны в начале этой главы. До сих пор они привлекали относительно мало внимания. Гистоны отличаются от ДНК, но соединяются с ней во время формирования клетки, действуя в каком-то смысле как катушка, вокруг которой наматывается ДНК.
75
Многочисленные исследования грызунов и приматов: Branchi, I., Francia, N., and Alleva, E. (2004). «Epigenetic control of neurobehavioral plasticity: the role of neurotrophins.» Behavioral Pharmacology, 15, 353–362; Roth, T. L., Lubin, F. D., Funk, A. J., and Sweatt, J. D. (2009). «Lasting epigenetic influence of early-life adversity on the BDNF gene.» Biological Psychiatry, 65(9), 760–769.
76
Длительные изменения в нервных функциях и поведении: Korosi, A. and Baram, T. Z. (2009). «The pathways from mother’s love to baby’s future.» Frontiers in Behavioral Neuroscience. Epub ahead of print September 24, 2009; Pryce, C. R. and Feldon, J. (2003). «Long-term neurobehavioral impact of postnatal environment in rats: manipulations, effects and mediating mechanisms.» Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 27, 57–71; Sanchez, M. M. (2006). «The impact of early adverse care on HPA axis development: Nonhuman primate models.» Hormones and Behavior, 50, 623–631.
В ходе совместной работы Макгиллского университета и швейцарских исследователей было обнаружено, что гистоны являются частью содержимого сперматозоидов, передаваемого при оплодотворении. Исследователи вывели мышей, у которых слегка изменили биохимическую информацию о гистонах во время образования сперматозоидов, и на два поколения их потомства [77] это оказало негативное влияние как с точки зрения развития, так и со стороны выживания.
Эти результаты весьма примечательны, поскольку они указывают на то, что не только ДНК участвует в наследуемости. В исследовании подчеркивается важнейшее влияние отцов на здоровье [78] их детей и даже внуков.
77
На два поколения их потомства: Gapp, Katharina, Bohacek, Johannes, Mansuy, Isabelle M., et al. (2016). «Potential of Environmental Enrichment to Prevent Transgenerational Effects of Paternal Trauma.» Neuropsychopharmacology, 41(11), 2749-doi: 10.1038/npp.2016.87; Gapp, Katharina, Jawaid, Ali, Sarkies, Peter, Mansuy, Isabelle M., et al. (2014). «Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice.» Nature Neuroscience, 17, 667-doi: 10.1038/nn.3695.
78
Важнейшее влияние отцов на здоровье: Siklenka, Keith, Erkek, Serap, Kimmins, Sarah, et al. (2015). «Disruption of histone methylation in developing sperm impairs offspring health transgenerationally.» Science, 350(6261).
Другой предлагаемый механизм регуляции генов включает небольшие некодирующие РНК, называемые микроРНК [79] , обнаруженные во многих типах клеток млекопитающих, включая сперму. Около 60 % генов человека и других млекопитающих, по-видимому, являются мишенями микроРНК. МикроРНК представляют собой недавно открытый тип генного регулятора [80] : каждая из них контролирует отдельный набор генов. МикроРНК оказываются главными регуляторами практически всех клеточных процессов, контролируя множество из них, в частности клеточный цикл, передачу сигналов и энергетический метаболизм [81] .
79
Небольшие некодирующие РНК, называемые микроРНК: Ebert, M. S. and Sharp, P. A. (2012) «Roles for microRNAs in conferring robustness to biological processes.» Cell, 149, 515–524; Biggar, K. K. and Storey, K. B. (2011) «The emerging roles of microRNAs in the molecular responses of metabolic rate depression.» Journal of Molecular Cell Biology, 3, 167–175.
80
Недавно открытый тип генного регулятора: Morgan, Christopher P. and Bale, Tracy L. (2011). «Early prenatal stress epigenetically programs dysmasculinization in second-generation offspring via the paternal lineage.» Journal of Neuroscience, 31(33), 11748-11755.
81
Нельзя назвать их «главными» регуляторами. Эту же роль играют белки (транскрипционные факторы), некоторые другие виды РНК.
В исследовании Медицинской школы Университета Тафтса [82]
самцы мышей, подвергавшиеся хроническому стрессу из-за социальной нестабильности в подростковом возрасте, передавали связанное со стрессом поведение потомкам женского пола по крайней мере через три поколения, даже если те никогда не испытывали значительного стресса или не взаимодействовали с предками по мужской линии. Ученые обнаружили, что одной из составных частей этого эффекта являются микроРНК сперматозоидов.82
В исследовании Медицинской школы Университета Тафтса: Gapp, Katharina, Jawaid, Ali, Sarkies, Peter, Mansuy, Isabelle M, et al. (2014). «Implication of sperm RNAs in transgenerational inheritance of the effects of early trauma in mice.» Nature Neuroscience, 17, 667-doi: 10.1038/nn.3695.
Известно, что на экспрессию микроРНК сперматозоидов у людей влияют факторы окружающей среды, такие как курение и ожирение. Однако группа ученых из Делавэрского университета первой продемонстрировала изменения микроРНК сперматозоидов в ответ на стресс у людей и заговорила о вероятности того, что микроРНК сперматозоидов могут служить биомаркером раннего жестокого обращения, а также повышенной восприимчивости потомства к психическим расстройствам.
МикроРНК играют важную роль в защите организма от вторжений вирусов [83] , что мы осознали, когда разразился кризис, вызванный COVID-Они делают это, захватывая и разрезая РНК-материал вируса. Одна из причин того, что вирус COVID-19 оказал такое разрушительное воздействие на пожилых людей и людей с сопутствующими болезнями, заключается в том, что по мере старения и развития хронических заболеваний количество микроРНК уменьшается, из-за чего снижается способность уничтожать вторгающиеся в организм вирусы.
83
В защите организма от вторжений вирусов: Sadanand, Fulzele, Bikash, Sahay, Carlos, M. Isales, et al. (2020). «COVID-19 Virulence in Aged Patients Might Be Impacted by the Host Cellular MicroRNAs Abundance/Profile.» Aging and Disease, 11(3), 509–522.
Новые подробности о микроРНК успешно выяснили нейробиологи из Мэрилендского университета, изучающие внеклеточные везикулы [84] . Мужской репродуктивный орган – придаток яичка, в котором созревает сперма, – это место, откуда происходят эти крошечные везикулы, наполненные микроРНК. Везикулы сливаются со сперматозоидом, чтобы изменить полезный груз, доставляемый яйцеклетке. Придаток яичка реагирует на стресс отца изменением содержимого этих везикул.
Внеклеточные везикулы стали важными посредниками в межклеточной коммуникации, то есть они участвуют в передаче биологических сигналов между клетками. Было установлено, что они регулируют широкий спектр биологических процессов, воздействие стресса, а также приводят к развитию инфекций, рака и нейродегенеративных заболеваний. Внеклеточные везикулы помогают передавать информацию между клетками и от родителей к потомству. В важном отступлении от прошлых предположений ученые, ведущие исследование в Мэрилендском университете, приняли идею о том, что сперма может быть подвержена влиянию факторов окружающей среды [85] .
84
Внеклеточные везикулы – это крошечные внеклеточные пузырьки, которые выделяют клетки различных тканей или органов в окружающую их среду. – Прим. пер.
85
Сперма может быть подвержена влиянию факторов окружающей среды: Morgan, Christopher P. and Bale, Tracy L. (2011). «Early prenatal stress epigenetically programs dysmasculinization in second-generation offspring via the paternal lineage.» Journal of Neuroscience, 31(33), 11748–11755.
Аналогичным образом накапливаются доказательства [86] того, что предшествующее зачатию воздействие определенных факторов образа жизни, таких как питание, физическая активность и курение, влияет на развитие следующего поколения посредством изменений эпигенома сперматозоидов.
Связанное с этим исследование, проведенное в Медицинской школе Массачусетского университета [87] , показало, что эмбрионы, оплодотворенные спермой из отдаленной части придатка яичка, где сперматозоиды еще не набрали полезную нагрузку регуляторных РНК, демонстрируют нарушение регуляции генов на ранних стадиях развития, что мешает им эффективно имплантироваться в эндометрий матки. Иначе говоря, микроРНК в сперме необходимы для здоровой беременности.
86
Накапливаются доказательства: Donkin, I. and Barr`es, R. (2018). «Sperm epigenetics and influence of environmental factors.» Molecular Metabolism, 14, 1–11.
87
Связанное с этим исследование, проведенное в Медицинской школе Массачусетского университета: Conine, C. C., Sun, F., Rando, O. J., et al. (2018). «Small RNAs gained during epididymal transit of sperm are essential for embryonic development in mice.» Developmental Cell, 46(4), 470–480.
В последнее десятилетие ученые установили, что небольшие молекулы РНК можно обнаружить вне клеток – в крови, моче, слезах, спинномозговой жидкости, грудном молоке, амниотической жидкости, семенной жидкости и др. Более того, ученые обнаружили, что небольшие фрагменты циркулирующей РНК могут отражать определенные состояния, такие как наличие раковой опухоли или расстройств, возникающих во время беременности.
В то время как некоторые ученые по-прежнему скептически относятся к мнению, что внеклеточная РНК и ДНК представляют собой нечто большее, чем мусор, объединенная команда нейрогенетиков из Оксфордского университета и Массачусетской больницы общего профиля рассматривает их как недавно открытую форму связи между клетками [88] , которая сильно влияет на здоровье человека. Например, многочисленные исследования предполагают, что микроРНК действуют, как инструкции, которые помогают координировать иммунный ответ.
88
Недавно открытую форму связи между клетками: Andaloussi, S. E., M"ager, I., Breakefield, X. O., and Wood, M. J. (2013). «Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities.» Nature Reviews Drug Discovery, 12(5), 347–357.
Я полностью согласен с Маркусом Пембри, почетным профессором детской генетики из Университетского колледжа Лондона, который уже более 10 лет отстаивает идею эпигенетического наследования. Пембри сказал: «Исследователям общественного здравоохранения давно пора [89] серьезно отнестись к реакциям людей на трансгенерационные переносы». Я подозреваю, что мы не сумеем понять причину роста распространенности нейропсихиатрических расстройств, ожирения, диабета и нарушений обмена веществ без применения подхода, при котором рассматриваются сразу несколько поколений.
89
«Исследователям общественного здравоохранения давно пора»: Griffin, Matthew (August 29, 2016) «Researchers Find Evidence That Ancestors Memories Are Passed Down in DNA.» Enhanced Humans and Biotech. https://www.311institute.com/researchers-find-evidence-that-ancestors-memories-are-passed-down-in-dna/.