Новое исследование показывает, что хронический стресс изменяет активность генов в иммунных клетках до того, как они попадут в кровоток. Благодаря этим изменениям клетки настраиваются на борьбу с инфекцией или травмой, которой на самом деле не существует, что приводит к переизбытку воспаления, которое связано со многими проблемами со здоровьем.
Это не просто стресс, а повторяющийся стресс, который запускает симпатическую нервную систему, широко известную как реакция «бей или беги», и стимулирует выработку новых клеток крови. Хотя этот ответ важен для выживания, продолжительная активация в течение длительного периода времени может иметь негативные последствия для здоровья.
Исследование на животных показало, что этот тип хронического стресса изменяет активацию или экспрессию генов в иммунных клетках до того, как они высвобождаются из костного мозга. Гены, которые приводят к воспалению, экспрессируются на более высоком, чем обычно, уровне, в то время как активация генов, которые могут подавлять воспаление, снижается.
Ученые из Университета штата Огайо сделали это открытие при исследовании мышей. Их коллеги из других организаций, анализируя образцы крови людей, живущих в неблагоприятных социально-экономических условиях, обнаружили, что аналогичные примированные иммунные клетки присутствовали и у этих людей, находящихся в хроническом стрессе.
"Клетки обладают многими схожими характеристиками с точки зрения их реакции на стресс," сказал Джон Шеридан, профессор биологии полости рта в стоматологическом колледже и заместитель директора Института исследований поведенческой медицины штата Огайо (IBMR) и со-ведущий автор исследования. "Как в нашей модели мыши, так и у людей с хроническим стрессом наблюдается вызванное стрессом изменение в костном мозге, которое выбирает клетку, которая будет провоспалительной.
"Это говорит о том, что если вы работаете на действительно плохого начальника в течение длительного периода времени, этот опыт может сказаться на уровне экспрессии генов в вашей иммунной системе."
Полученные данные свидетельствуют о том, что препараты, воздействующие на центральную нервную систему для лечения расстройств настроения, могут быть дополнены лекарствами, нацеленными на другие части тела, для защиты здоровья в контексте хронического социального стресса.
Стивен Коул, профессор медицины и член Центра психонейроиммунологии Казинса при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе, является соавтором исследования. Исследование опубликовано в недавнем выпуске журнала Proceedings of the National Academy of Sciences.
Связь разума и тела хорошо установлена, и исследования подтвердили, что стресс связан с проблемами со здоровьем. Но внутреннее устройство этой ассоциации – то, как именно стресс может нанести вред здоровью – все еще исследуется.
Шеридан и его коллеги изучали одну и ту же мышиную модель в течение десяти лет, чтобы выявить, как хронический стресс – и особенно стресс, связанный с социальным поражением – изменяет мозг и тело таким образом, что влияет на поведение и здоровье.
Мыши постоянно подвергаются стрессу, который может напоминать реакцию человека на стойкие жизненные стрессоры. В этой модели самцам мышей, живущим вместе, дается время для установления иерархии, а затем в группу добавляется агрессивный самец на два часа за раз. Это вызывает "бой или полет" реакция у мышей-резидентов, поскольку они неоднократно побеждены злоумышленником.
"Эти мыши хронически находятся в таком состоянии, поэтому вопрос нашего исследования: “ Что происходит, когда вы стимулируете симпатическую нервную систему снова и снова или постоянно? ”?’Мы видим пагубные последствия этого," Шеридан сказал.
В нормальных условиях костный мозг животных и людей ежедневно производит и высвобождает миллиарды красных кровяных телец, а также различные лейкоциты, составляющие иммунную систему. Шеридан и его коллеги уже знали из предыдущей работы, что стресс искажает этот процесс, так что белые кровяные тельца, образующиеся в костном мозге, после высвобождения становятся более воспалительными, чем обычно, – как будто они готовы защитить организм от внешней угрозы.
Типичный иммунный ответ на патоген или другое инородное тело требует некоторого воспаления, которое генерируется с помощью иммунных клеток. Но когда воспаление чрезмерно и не имеет защитной или лечебной роли, состояние может привести к повышенному риску сердечно-сосудистых заболеваний, диабета и ожирения, а также других заболеваний.
В этой работе исследователи сравнили клетки, циркулирующие в крови мышей, которые пережили многократное социальное поражение, с клетками контрольных мышей, которые не подвергались стрессу. У подвергнутых стрессу мышей в среднем в четыре раза увеличилась частота иммунных клеток в крови и селезенке по сравнению с нормальными мышами.
Полногеномный анализ этих клеток, которые переместились в селезенку у стрессированных мышей, показал, что почти 3000 генов экспрессировались на разных уровнях – как более высоких, так и более низких – по сравнению с генами у контрольных мышей. Многие из 1142 активированных генов в иммунных клетках мышей, подвергшихся стрессу, дали клеткам способность быстро и эффективно становиться воспалительными.
"Нет традиционного вирусного или бактериального вызова – мы создаем вызов посредством психологической реакции," сказал первый автор исследования Николь Пауэлл, ученый-исследователь в области биологии полости рта в штате Огайо. "Это исследование дает хороший механизм того, как психология влияет на биологию. Другие исследования показали, что эти клетки более воспалительные; наша работа показывает, что эти клетки заряжены на уровне гена, и это напрямую связано с симпатической нервной системой."
Исследователи подтвердили активацию симпатической нервной системы, продемонстрировав, что бета-блокатор уменьшает симптомы, связанные с хроническим стрессом. Бета-рецепторы, которые были отключены этим вмешательством, являются основными участниками реакции симпатической нервной системы.
Между тем, Коул из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе проводит специализированный статистический анализ функции генома, чтобы определить, как восприятие людьми своего окружения влияет на их биологию. Он и его коллеги проанализировали образцы крови как мышей Шеридана, так и здоровых молодых взрослых людей, чей социально-экономический статус ранее характеризовался как высокий или низкий.
Анализ на людях выявил различные уровни экспрессии 387 генов у взрослых с низким и высоким социально-экономическим статусом – и, как и у мышей, гены с повышенной регуляцией были провоспалительными по своей природе. Исследователи также отметили, что почти треть генов с измененными уровнями экспрессии в иммунных клетках людей, находящихся в хроническом стрессе, были теми же генами, которые дифференциально экспрессировались у мышей, которые пережили неоднократное социальное поражение – гораздо большее сходство, чем могло бы произойти случайно.
Такой же провоспалительный профиль иммунных клеток был замечен в исследованиях родителей детей, больных раком.
"В этом исследовании мы видим конвергенцию данных животных и людей, демонстрирующую сходные геномные реакции на невзгоды," Коул сказал. "Молекулярная информация, полученная в результате исследований на животных, хорошо сочетается с данными, полученными на людях, и демонстрирует значительную активацию провоспалительных генов как следствие стресса – и не только экспериментального стресса, но и подлинных факторов экологического стресса, с которыми люди сталкиваются в повседневной жизни."