Стресс по наследству

30.10.2015

В последнее время все чаще говорят о том, что образ жизни родителей, их жизненный опыт влияет на то, какими будут их потомки. Например, голод или психологический стресс, которые пришлось пережить предыдущему поколению, скажется на психологии и обмене веществ у следующего поколения.

Два года назад исследователи из Университета Эмори опубликовали в Nature Neuroscience статью, в которой рассказывали, что у испуганных мышей появлялись детеныши, которые боялись того же самого, что и родители. Другой известный пример - повышенная предрасположенность к диабету и ожирению детей и внуков голландских женщин, переживших знаменитый голод зимой 1944 года. (Здесь, как мы понимаем, дело не в специфических особенностях голландского голода, а в том, что биологи и медики обратили внимание на данную историческую ситуацию и попробовали ее исследовать.) Таких наблюдений сейчас накопилось, повторим, уже достаточно, однако здесь есть одна проблема: ни голод, ни психологический стресс, ни другие подобные им воздействия извне не создают мутаций, не меняют генетический код, выраженный в последовательности нуклеотидов в ДНК. Возникает вопрос, как тогда все это передается по наследству.

Считается, что подобного рода эффекты обязаны своим существованием эпигенетическим механизмам, которые управляют активностью генов. Их существует несколько видов, основные из которых - метилирование азотистых оснований ДНК, модификации гистонов (белков-упокавщиков ДНК) и действие регуляторныхе РНК. И метильные группы, и модифицированные гистоны, и регуляторные РНК могут надолго, едва ли не на всю жизнь, менять функционирование тех или иных генов, причем включаются подобные механизмы часто как раз под влиянием внешних факторов. Более того, по некоторым данным, характер эпигенетических изменений может передаваться по наследству. Однако о том, как именно это происходит - и происходит ли - до сих пор ведутся жаркие споры.

Чтобы перейти в следующее поколение, модификации должны сохраняться в половых клетках, однако до поры до времени все эксперименты указывали на то, что у животных при созревании половых клеток все эпигенетические метки стираются. Но два года назад в Science вышла статья, в которой говорилось, что в некоторых участках ДНК половых клеток такие метки все же сохраняются (в той статье речь шла о метилировании ДНК). А в прошлом году специалисты из Цюрихского университета сообщили о том, что некоторые регуляторные РНК могут служить переносчиками стрессового опыта от родителей к потомкам: после того, как мышей подвергали стрессу, регуляторные молекулы появлялись как в гиппокампе и сыворотке крови, так и в сперматозоидах. И детеныши, которые получались после оплодотворения такими сперматозоидами, демонстрировали в поведении и метаболизме те же послестрессовые особенности, которые были у их родителей.

Все указывало на то, что, по крайней мере, эпигенетические настройки, связанные с регуляторными РНК, могут передаваться из поколения в поколение. Оставалось только непосредственно подтвердить причинно-следственную связь между такими РНК и переданным эффектом. Это сделали Трейси Бейл (Tracy Bale) и ее коллеги из Пенсильванского университета. К настоящему времени у них накопились данные о том, что потомство самцов, которых подвергали стрессу (будь то постоянный белый шум, или запах хищника, или регулярное ограничение подвижности), реагирует на подобные обстоятельства уже слабее, что, в частности, заметно по меньшему уровню стрессового гормона кортикостерона. С другой стороны, удалось обнаружить, что в сперматозоидах стрессированных мышей-отцов накапливаются несколько видов регуляторных РНК (точнее, они называются микрорегуляторными, микроРНК, из-за своих небольших, по сравнению с прочими классами РНК, размеров).

В новых своих опытах, описанных в статье в PNAS, исследователи брали микроРНК и вводили их в оплодотворенные яйцеклетки нормальных мышей, после чего их имплантировали самкам и ждали, когда появятся мышата. Впоследствии у них проявлялась такая же ослабленная реакция на стресс, что и у тех, которые родились непосредственно от напуганных самцов. Было очевидно, что все дело именно в чужих микроРНК, потому что весь генетический материал пришел от обычных родителей, которых ничем не пугали.

Обычно микроРНК подавляют активность генов. Как и ожидалось, некоторые гены в яйцеклетках после введения регуляторных РНК не работали. Авторы работы также попытались проанализировать состояние гипоталамуса, мозговой железы, контролирующей огромное число физиологических и поведенческих реакций (от сна и еды до размножения). От гипоталамуса, среди прочего, зависит и уровень кортикостерона. Действительно, у мышей, выросших из обработанных микроРНК оплодотворенных яйцеклеток, некоторые гены в нем работали иначе; любопытно, что они имели отношение к коллагену и белкам межклеточного матрикса. Как это связано с реакцией на стресс, не вполне понятно. Возможно, изменения в синтезе соединительнотканного коллагены и матриксных белков влияет на проницаемость гематоэнцефалического барьера, что стоит между кровью и мозгом - что, в свою очередь, влияет на чувствительность гипоталамуса к стрессовым сигналам.

Вообще же еще нужно будет выяснить, как перемены в генетической активности на самых ранних этапах развития приводят к переменам в реакции на стресс. Микрорегуляторные РНК здесь действуют, очевидно, опосредованно: их уровень не возобновляется каждый раз после клеточного деления, и в мозге у взрослых мышей их количество становится уже вполне обычным. С другой стороны, интересно было бы узнать, через какие молекулярные механизмы стресс может влиять на микроРНК в сперматозоидах, и что происходит в таком случае со сперматозоидами следующих поколений. Наконец, стрессовый ответ довольно сложен по структуре, и разные его аспекты вполне могут быть связаны с разными РНК.

Полученные данные вполне согласуются с результатами цюрихской группы, о которых мы говорили выше: там тоже речь шла о влиянии стресса, микроРНК и мужских половых клетках. Кстати говоря, по мужской линии может передаваться не только стресс, но и ожирение, причем передается оно вроде бы только сыновьям - об этом несколько лет назад сообщали исследователи из Университета Огайо (хотя те эксперименты ставили опять же на мышах). Заметим, однако, что до каких-то медицинско-клинических выводов здесь еще довольно далеко: мы пока еще не знаем, при каких условиях срабатывает эпигенетическая наследственность, и как в обычных, не-лабораторных условиях отделить "генетику" от "эпигенетики".

<< Назад: Смартфон LeTV Le 1s 1080р 30.10.2015

>> Вперед: SN65HVD82 - интерфейс RS-485 c улучшенной защитой от помех и ESD 29.10.2015

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новый взляд на магнитное поле Земли 31.10.2025

Магнитное поле Земли долгое время считалось относительно стабильной структурой с предсказуемой полярностью. Однако последние исследования японских ученых показывают, что электрическая организация магнитосферы гораздо сложнее и динамичнее, чем предполагалось ранее. Команда исследователей из Киотского, Нагояского и Кюсюского университетов обнаружила, что заряженные области магнитосферы обладают противоположной полярностью по сравнению с традиционными представлениями. Так, утренняя сторона магнитного щита имеет отрицательный заряд, тогда как вечерняя - положительный, вопреки прежним теориям. Юсуке Эбихара из Киотского университета отмечает, что "электрическая сила и распределение зарядов являются следствием, а не причиной движения плазмы". Исследователи пришли к этим выводам с помощью масштабного магнитогидродинамического моделирования, имитирующего взаимодействие солнечного ветра с геомагнитным полем Земли. Моделирование позволило в деталях проследить, как потоки плазмы формируют э ...>>

Влияние белка PF4 на старение крови 31.10.2025

С возрастом наш организм претерпевает множество изменений, в том числе на уровне крови и иммунной системы. Недавние исследования показали, что ключевым фактором этих изменений может быть белок PF4, или platelet factor 4, который играет важную роль в регуляции стволовых клеток костного мозга. Американские ученые из Университета Иллинойса в Чикаго обнаружили, что с возрастом уровень PF4 значительно снижается. Это ослабление контроля над кроветворными стволовыми клетками приводит к нарушению их работы и повышает вероятность развития воспалительных процессов, онкологических заболеваний крови и сердечно-сосудистых проблем. В молодом организме PF4 выполняет функцию "регулятора роста": он контролирует распределение и деление кроветворных стволовых клеток, не позволяя им чрезмерно размножаться. С возрастом эта система контроля ослабевает, клетки начинают делиться чаще, накапливают генетические мутации и постепенно теряют способность создавать полноценные лимфоциты, что ослабляет иммуните ...>>

Музыка юности остается с нами навсегда 30.10.2025

Музыка сопровождает человека всю жизнь, но некоторые мелодии и песни оставляют особенно глубокий след в памяти. Ученые давно замечали, что композиции из подросткового возраста вызывают сильные эмоции даже спустя десятилетия, и недавно международная команда исследователей под руководством Университета Ювяскюля (Финляндия) подтвердила этот эффект научно. В исследовании приняли участие около 2000 человек из 84 стран. Ученые выявили явление, которое они назвали "пиком воспоминаний": эмоциональная привязка к музыке достигает максимума примерно в 17 лет. Именно песни этого периода чаще всего остаются значимыми и вызывают яркие эмоции долгие годы спустя. Интересно, что у мужчин и женщин наблюдаются разные временные рамки этого пика. У мужчин он приходится примерно на 16 лет, тогда как у женщин - на 19. Исследователи объясняют это различие особенностями формирования музыкальной идентичности: юноши чаще ищут самостоятельность и бунт, а девушки связывают музыку с личными отношениями и пере ...>>

Сплав Cr-Mo-Si с уникальными свойствами 30.10.2025

Разработка материалов, способных работать в экстремальных условиях, остается одной из ключевых задач современной инженерии. Особенно это важно для авиации и энергетики, где повышение термостойкости компонентов напрямую влияет на эффективность и надежность оборудования. Международная группа исследователей объявила о создании нового металлического сплава, обладающего уникальным сочетанием свойств: высокой термостойкостью, устойчивостью к коррозии и сохранением пластичности даже при комнатной температуре. Новый сплав содержит хром, молибден и всего 3 атомных процента кремния. Именно кремний способствует формированию плотного слоя оксида хрома на поверхности металла, который действует как невидимый барьер против кислорода и азота при высоких температурах. В отличие от предыдущих сплавов, этот защитный слой формируется без хрупких силицидов, которые обычно снижали пластичность и делали материалы склонными к трещинам. По словам профессора Мартина Гайльмайера из Института технологий Кар ...>>

Открыт лед, замерзающий при комнатной температуре 29.10.2025

Изучение воды продолжает приносить удивительные открытия: несмотря на то, что эта жидкость кажется хорошо известной, она способна проявлять необычные свойства в экстремальных условиях. Международная команда ученых недавно обнаружила новый вид льда, который формируется при комнатной температуре, если вода подвергается сильному давлению. Это открытие не только расширяет наши знания о воде, но и помогает лучше понять процессы в недрах планет и их спутников. Исследователи из Корейского института стандартов и науки совместно с европейскими коллегами, работающими на рентгеновском лазере на свободных электронах (XFEL) в Германии, провели серию экспериментов с водой в динамической ячейке с алмазными наковальнями. Давление изменялось от 0,001 гигапаскаля до 120 гигапаскалей в секунду - в миллионы раз выше атмосферного, при этом температура поддерживалась около 25 °C, близкой к комнатной. В течение сотен циклов ученые наблюдали, как вода многократно замерзает и тает, фиксируя каждый этап с ис ...>>

Случайная новость из Архива Робот-геккон 07.02.2007 Французские инженеры создали устройство, способное бегать по отвесным стенам и даже по стеклу на манер геккона. Из тонких трубочек на лапах робота попеременно выпускается то клей, то растворитель клея, и механический геккон ловко передвигается по окнам небоскреба. Специально разработанный клей настолько прочен, что позволяет роботу еще и нести груз массой до 20 килограммов.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2025