Сперма, кажется, ничего не забывает. Стресс, испытываемый отцом – будь то в подростковом возрасте или во взрослом возрасте – оставляет неизгладимое впечатление на его сперму, что вызывает у сыновей и дочерей притупленную реакцию на стресс, реакцию, связанную с несколькими психическими расстройствами. Результаты, опубликованные в новом доклиническом исследовании в Journal of Neuroscience исследователями из Пенсильванского университета, указывают на невиданную ранее эпигенетическую связь со связанными со стрессом заболеваниями, такими как тревога и депрессия, передаваемые от отца к ребенку.
В то время как экологические проблемы, такие как диета, злоупотребление наркотиками и хронический стресс, испытываемые матерями во время беременности, как было показано, влияют на нейроразвитие потомства и повышают риск определенных заболеваний, влияние отца на своих детей менее изучено. Влияние постоянного контакта с папой на детей еще более недостижимо.
Теперь команда исследователей во главе с Трейси Л. Бэйл, доктор философии, доцент кафедры психиатрии Медицинской школы Перельмана и факультета биологии животных Школы ветеринарной медицины, показали, что стресс у самцов мышей в подростковом возрасте и взрослых самцов вызывал в их сперматозоидах эпигенетическую метку, которая перепрограммировала гипоталамическую систему их потомства. ось гипофиз-надпочечник (HPA), область мозга, которая управляет реакцией на стресс. Удивительно, но у потомства мужского и женского пола была аномально низкая реактивность на стресс.
Эта дисрегуляция стрессового пути – когда реактивность либо повышается, либо понижается – является признаком того, что организм не способен надлежащим образом реагировать на изменяющуюся среду. В результате их реакция на стресс становится нерегулярной, что может привести к расстройствам, связанным со стрессом.
“Не имело значения, переживали ли папы половое созревание или взрослые, когда они испытывали стресс перед спариванием. Мы впервые показали здесь, что стресс может вызывать долгосрочные изменения в сперматозоидах, которые перепрограммируют регуляцию оси стресса потомства HPA,” сказал Бэйл. “Эти данные позволяют предположить, что стресс отцов может быть связан с такими психоневрологическими заболеваниями.”
Предыдущие эпидемиологические исследования показывают, что половые клетки – сперматозоиды и яйцеклетки – более восприимчивы к перепрограммированию в период медленного роста в предподростковом возрасте.
Таким образом, в этом исследовании, чтобы изучить влияние стресса со стороны отца, самцы мышей подвергались шести неделям хронического стресса перед размножением либо в период полового созревания, либо только во взрослом возрасте. Примеры стресса включают внезапный переход в другую клетку, нападение хищника (например, лисья моча), шум или посторонний предмет в клетке.
Самцы мышей идеально подходят для такого эксперимента, потому что они не участвуют в выращивании потомства, а это означает, что любые внешние факторы, помимо образования зародышевых клеток, по существу устраняются.
Исследователи обнаружили, что у потомков из отцовских групп стресса значительно снижен уровень гормона стресса кортикостерона – у людей это кортизол – в ответ на стресс.
Чтобы понять нейронную схему у потомства, группа также изучила изменения в экспрессии генов в определенных областях мозга, участвующих в регуляции стресса: паравентрикулярном ядре (PVN) и ядре ложа терминалей полоски.
Они обнаружили повышенную экспрессию генов, отвечающих за глюкокортикоиды, в PVN, изменение, которое поддерживает возможный механизм, которым можно объяснить повышенную чувствительность к отрицательной обратной связи.
Исследователи также изучили серию микроРНК (miR) в сперматозоидах, которые однозначно способствуют экспрессии генов после оплодотворения, чтобы изучить эпигенетические механизмы передачи следующему поколению. В обеих группах отцов, подвергшихся стрессу, наблюдалось значительное увеличение экспрессии девяти miR. Эти miRs могут быть нацелены на сохраненные материнские РНК-мессенджеры в яйцеклетке при оплодотворении, так что сперма отца может регулировать некоторые аспекты раннего развития, чтобы информировать его потомство об окружающей среде.
Они также отмечают, что снижение физиологической реакции на стресс может отражать некоторую адаптивную эволюционную выгоду, передаваемую потомству, чтобы обеспечить выживание в более стрессовой среде.
“Будет ли такая пониженная стресс-реактивность вредной или полезной для потомства, вероятно, зависит от среды, в которой они родились, а также от генетических фоновых факторов,” они заявляют в газете. Тем не менее, они заключают, что открытие того, что легкий стресс в течение всей жизни может меняться в мужских половых клетках, обеспечивает важный и новый механизм, способствующий риску психоневрологических заболеваний.
“Затем мы исследуем механизм, посредством которого miR сперматозоидов действуют при оплодотворении, а затем мы можем подумать об их использовании в качестве биомаркеров при заболеваниях человека,” сказал Бэйл. “А затем мы можем начать предсказывать, кто и что подвергался воздействию, и думать о профилактике или лечении в будущем.”