Отдельные симптомы, такие как тревога, избегание и повышенная реакция на стресс, могут передаваться от матери к ребенку и даже от внуков с помощью нескольких негенетических механизмов, как показывает новое исследование исследователей Weill Cornell Medicine и других учреждений. Доклинические результаты, опубликованные 13 мая в Nature Communications, могут привести к созданию инструментов, позволяющих предсказать, подвергается ли ребенок риску развития поведенческих проблем в более позднем возрасте после воздействия стрессовых сигналов в утробе матери.
"Генетическое и негенетическое наследование – разные, но взаимодополняющие механизмы передачи информации от одного поколения к другому," сказал старший автор д-р. Миклош Тот, профессор фармакологии в Weill Cornell Medicine. "Потребуется разработать инструменты, чтобы определить, основано ли семейное возникновение болезни на негенетическом, а не на генетическом механизме. Положительным моментом является то, что негенетическое, в отличие от генетического, наследование болезни не является неизбежным и, если его вовремя распознать, можно предотвратить."
Исследования на людях ранее предполагали, что матери могут передавать поведенческие черты своим детям и внукам негенетическим образом. Внуки могут быть затронуты, потому что плоды производят ранние предшественники сперматозоидов и ооцитов, поскольку они развиваются в утробе матери. Хорошо задокументированным примером этой передачи является повышенная уязвимость взрослых детей и внуков переживших Холокост к психологическому стрессу.
Поскольку было бы неэтично проводить контролируемые эксперименты по взаимодействию между женщинами и их развивающимися или новорожденными детьми, механизмы, с помощью которых передаются эти поведенческие симптомы, было трудно определить. Поэтому Тот и его коллеги обратились к мышам, где они могли отделить генетические эффекты материнского влияния на новые поколения от тех, которые происходят в утробе матери и после рождения. Их стратегия заключалась в передаче потомства на разных стадиях развития; например, когда эмбриону исполнился 1 день или сразу после рождения, суррогатной матери.
Группа началась с самок мышей, у которых отсутствовала одна копия рецептора серотонина, одного из семейства белков, обнаруженных на поверхности нервных клеток, которые передают сообщение, переносимое нейрохимическим серотонином внутрь клетки. Снижение активности серотонина или его рецепторов связано с тревожностью, депрессией и стрессовыми расстройствами у людей и аналогичными поведенческими чертами у мышей.
Ученые обнаружили, что у мутантных самок, помимо поведенческих симптомов, наблюдались признаки воспаления и активации иммунной системы во время беременности, которые передавались их плодам. Новорожденные мыши, которые не унаследовали мутацию рецептора серотонина, тем не менее показали аналогичные признаки иммунной активации, а у самцов позже развилось тревожное поведение. Другие исследования показали, что когда у человека присутствует высокий уровень воспалительных клеток, некоторые из этих клеток могут проникать в мозг и вызывать психиатрические проблемы. Эти исследования повышают вероятность того, что один из механизмов негенетической передачи поведенческих черт происходит через иммунную систему, сказал Тот.
Хотя у некоторых внуков наблюдались аберрации иммунной системы и поведенческие симптомы, эксперименты по переносу эмбрионов показали, что передача не была прямой от бабушки. Вместо этого весь процесс, казалось, начался заново, переходя от пострадавшей матери к ее ребенку.
Другая серия экспериментов по переносу эмбрионов показала, что другая поведенческая черта у мутантных мышей, повышенная реакция на стресс, напрямую передавалась внукам через негенетические изменения в развивающихся ооцитах плода.
"Наше исследование помогает объяснить, почему люди, даже в одной семье, могут демонстрировать различные комбинации симптомов тревоги, депрессии, биполярного расстройства и шизофрении," Тот сказал. "Мы обнаружили, что, по крайней мере, у мышей каждый симптом может передаваться по определенному механизму."
Затем группа спросила, как индикатор стресса или инфекции влияет на мозг потомства и сохраняется до взрослого возраста после передачи от матери. Они обратились к эпигенетике, изучению того, как серия химических модификаций ДНК, называемая метилированием, может изменить способ экспрессии гена, но не природу его информационного содержания. У пораженного потомства ученые обнаружили эти модификации в генах, которые участвуют в передаче нервных сигналов и связаны с поведенческими особенностями.
"Эта статья начинает раскрывать, что скрывается за загадочной и сложной патологией психических заболеваний, которые широко распространены в современном обществе," сказал ведущий автор доктор. Эмма Митчелл, бывшая аспирантка лаборатории Тота и научный сотрудник Shionogi Inc.
Используя данные исследований на мышах, команда исследователей изучает бактериальную инфекцию, которая вызывает воспаление плодных оболочек человеческого плода, и называется хориоамнионитом. Они надеются идентифицировать небольшие белки, вырабатываемые в этом состоянии, которые влияют на иммунную систему мозга плода. Они также пытаются разработать анализ крови для выявления признаков пренатального воздействия стресса у новорожденных, которые затем могут периодически оцениваться и получать дополнительную поддержку при когнитивных и поведенческих проблемах, которые развиваются по мере взросления.
Тот подчеркнул, что многие дети устойчивы и могут никогда не проявлять признаков поведенческих проблем, несмотря на раннее воздействие неблагоприятных условий. Но раннее вмешательство может помочь облегчить любые проблемы, которые могут возникнуть у ребенка, до того, как его или ее станет труднее лечить, сказал он.