Этот феномен давно известен в психологии: травматический опыт может вызвать поведенческие расстройства, которые передаются от одного поколения к другому. Лишь недавно ученые начали понимать физиологические процессы, лежащие в основе наследственной травмы. "Есть болезни, такие как биполярное расстройство, которые передаются в семьях, но не могут быть связаны с конкретным геном", объясняет Изабель Мансуй, профессор ETH Zurich и Цюрихского университета. Вместе со своей исследовательской группой в Институте исследования мозга при Цюрихском университете она изучает молекулярные процессы, связанные с негенетическим наследованием поведенческих симптомов, вызванных травматическими переживаниями в раннем возрасте.
Мэнсуи и ее команде удалось идентифицировать ключевой компонент этих процессов: короткие молекулы РНК. Эти РНК синтезируются из генетической информации (ДНК) ферментами, которые читают определенные участки ДНК (гены) и используют их в качестве матрицы для производства соответствующих РНК. Затем другие ферменты превращают эти РНК в зрелые формы. Клетки в природе содержат большое количество различных коротких молекул РНК, называемых микроРНК. У них есть регуляторные функции, такие как контроль количества созданных копий определенного белка.
Малые РНК с огромным влиянием
Исследователи изучили количество и вид микроРНК, экспрессируемых взрослыми мышами, подвергшимися травматическим условиям в раннем возрасте, и сравнили их с нетравматическими мышами. Они обнаружили, что травматический стресс изменяет количество нескольких микроРНК в крови, головном мозге и сперматозоидах – в то время как одни микроРНК производились в избытке, другие были ниже, чем в соответствующих тканях или клетках контрольных животных. Эти изменения привели к неправильной регуляции клеточных процессов, обычно контролируемых этими микроРНК.
После травматических переживаний мыши вели себя совершенно иначе: они частично утратили естественное отвращение к открытым пространствам и яркому свету и стали вести себя, как депрессивное. Эти поведенческие симптомы также передавались следующему поколению через сперму, хотя потомство не подвергалось никакому травматическому стрессу.
Даже перешла к третьему поколению
Метаболизм потомства стрессированных мышей также был нарушен: у них уровни инсулина и сахара в крови были ниже, чем у потомков нетравматических родителей. "Нам впервые удалось продемонстрировать, что травматические переживания влияют на метаболизм в долгосрочной перспективе и что эти изменения являются наследственными", говорит Мансуй. Влияние на метаболизм и поведение сохранялось даже в третьем поколении.
"С дисбалансом микроРНК в сперматозоидах мы обнаружили ключевой фактор, через который может передаваться травма", объясняет Мансуй. Однако некоторые вопросы остаются открытыми, например, как происходит нарушение регуляции коротких РНК. "Скорее всего, это часть цепи событий, которая начинается с того, что организм вырабатывает слишком много гормонов стресса."
Важно отметить, что приобретенные черты, помимо тех, которые были вызваны травмой, также могут быть унаследованы с помощью аналогичных механизмов, полагает исследователь. "Окружающая среда оставляет следы на головном мозге, органах и гаметах. Через гаметы эти следы могут быть переданы следующему поколению."
Мэнсуи и ее команда в настоящее время изучают роль коротких РНК в наследовании травм у людей. Поскольку они также смогли продемонстрировать дисбаланс микроРНК в крови травмированных мышей и их потомков, ученые надеются, что их результаты могут быть полезны для разработки анализа крови для диагностики.