Ένα χημικό «σημάδι» στον εγκέφαλο, που αφήνει πίσω του το παιδικό στρες, μπορεί να επηρεάζει μόνιμα το πώς αντιδρούμε στο άγχος ως ενήλικες. Δες τι αποκαλύπτει η νέα έρευνα στο Journal of Neuroscience.
Το στρες ή το τραύμα κατά την παιδική ηλικία μπορεί να αφήσει τους ανθρώπους πιο ευάλωτους σε προβλήματα ψυχικής υγείας και στο στρες αργότερα στη ζωή. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι ένας από τους λόγους μπορεί να είναι πως το στρες στην πρώιμη ζωή αφήνει μόνιμα μοριακά «σελιδοδείκτες» στο DNA, χωρίς να αλλάζει η ίδια η γενετική αλληλουχία. Μια πρόσφατη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Journal of Neuroscience, εξετάζει βαθύτερα τη βιολογία των χημικών σημαδιών που αφήνει πίσω του το στρες.
Μία από τις κύριες περιοχές όπου εμφανίζεται αυτό το σημάδι είναι ο επικλινής, μια περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκεται στην ανταμοιβή και το συναίσθημα. Το σημάδι, που ονομάζεται H3K4me1, αλλάζει τη φυσική δομή γύρω από ορισμένα γονίδια, διατηρώντας τα σε κατάσταση ετοιμότητας ώστε να μπορούν να ενεργοποιηθούν ευκολότερα στο μέλλον.
Οι ερευνητές ήθελαν να μάθουν αν αυτό το σημάδι από μόνο του ήταν αρκετό για να προετοιμάσει τον εγκέφαλο και τη συμπεριφορά για εντονότερες αντιδράσεις στο στρες αργότερα στη ζωή. Για να το ελέγξουν, εισήγαγαν τεχνητά το σημάδι σε νεαρά ποντίκια που δεν είχαν εκτεθεί σε στρες και εξέτασαν πώς αυτά τα σημάδια άλλαζαν το DNA καθώς τα ποντίκια μεγάλωναν και γίνονταν ενήλικα.
Διαπίστωσαν μόνιμες αλλαγές με τη μορφή πιο χαλαρής συσκευασίας του DNA, ιδιαίτερα κοντά σε γονίδια που εμπλέκονται στην ανάπτυξη του εγκεφάλου και τη νευρωνική δραστηριότητα. Αυτές οι αλλαγές επηρέασαν έναν τύπο εγκεφαλικών κυττάρων, που ονομάζονται νευρώνες D2, στην περιοχή της ανταμοιβής, κάνοντάς τους να μοιάζουν με εγκεφαλικά κύτταρα ποντικιών που είχαν πράγματι υποστεί στρες.
Τα ποντίκια που έλαβαν το σημάδι νωρίς στη ζωή τους μεγάλωσαν χωρίς να μπορούν να αποτινάξουν ακόμη και το ήπιο στρες, αποφεύγοντας τα άλλα ποντίκια και κρυβόμενα στις γωνίες αντί να εξερευνούν το περιβάλλον τους.
Καταγράφεται το στρες;
Όταν γεννιόμαστε, η αλληλουχία του DNA μας είναι καθορισμένη, όμως το επιγονιδίωμά μας, οι χημικές αλλαγές που καθορίζουν ποια γονίδια ενεργοποιούνται ή απενεργοποιούνται ή εκφράζονται από το DNA, συνεχίζει να ωριμάζει. Αυτή η διαδικασία ωρίμανσης επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από το περιβάλλον μας και τις εμπειρίες της ζωής μας.
Το στρες στην πρώιμη ζωή, όπως το παιδικό τραύμα ή η παραμέληση, διαταράσσει αυτή τη γενετική ωρίμανση και αφήνει μόνιμες χημικές αλλαγές στο DNA σε διάφορες περιοχές του εγκεφάλου. Αυτές οι αλλαγές μεταβάλλουν τη δομή του εγκεφάλου και αλλάζουν τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται σε γνωστικές εργασίες, στο στρες και στις ανταμοιβές. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτή η φυσική αναδιαμόρφωση είναι εκείνη που αυξάνει τον κίνδυνο εμφάνισης κατάθλιψης και άλλων ψυχιατρικών διαταραχών σε όλη τη διάρκεια της ζωής.
Ενώ μελέτες έχουν δείξει ότι το πρώιμο στρες μπορεί να αφήσει μοριακά σημάδια στον εγκέφαλο, οι ερευνητές δεν γνώριζαν ακόμη αν η διατάραξη της γενετικής ωρίμανσης κατά τη νεότητα θα μπορούσε να έχει διαφορετικό και πιο μόνιμο αντίκτυπο από τις γενετικές αλλαγές που συσσωρεύονται κατά την ενήλικη ζωή.
Ένα αναπτυξιακό παράθυρο για το στρες
Για να φτάσουν στην ουσία του ζητήματος, οι επιστήμονες εξέτασαν αρχικά εκ νέου υπάρχοντα μοριακά δεδομένα από ποντίκια που είχαν βιώσει στρες στην πρώιμη ζωή, αναζητώντας ενδείξεις. Χρησιμοποιώντας ιστορικά δεδομένα φασματομετρίας μάζας, μέτρησαν πώς το H3K4me1 μεταβαλλόταν φυσιολογικά καθώς τα ποντίκια μεγάλωναν και πώς η εμπειρία στρες στην πρώιμη ζωή άλλαζε αυτή τη φυσιολογική χρονική πορεία.
Στη συνέχεια πραγματοποίησαν πειράματα χρησιμοποιώντας έναν ακίνδυνο, γενετικά τροποποιημένο ιό για να προκαλέσουν σε νεαρά ή ενήλικα ποντίκια υπερπαραγωγή του ενζύμου Setd7, δημιουργώντας έτσι το σημάδι H3K4me1 στον επικλινή πυρήνα. Για να διαπιστώσουν αν ο χρόνος εμφάνισης αυτού του «σημαδιού» έχει σημασία, εισήγαγαν το σημάδι τόσο σε νεαρά όσο και σε ενήλικα ποντίκια.
Όταν τα ποντίκια που είχαν υποβληθεί σε αυτή τη διαδικασία κατά τη νεότητα έφτασαν στην ενηλικίωση, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν αλληλούχιση ATAC για να προσδιορίσουν αν η παρέμβαση είχε μεταβάλει μόνιμα τη δομή του DNA τους. Χρησιμοποίησαν επίσης ηλεκτροφυσιολογία με τεχνική patch-clamp για να προσδιορίσουν αν αυτές οι αλλαγές επηρέαζαν τον τρόπο με τον οποίο εκφορτίζονταν τα εγκεφαλικά κύτταρα.
Για να δουν αν αυτή η γενετική τροποποίηση άλλαζε τον τρόπο με τον οποίο συμπεριφέρονταν τα ενήλικα ποντίκια σε πραγματικές συνθήκες, η ομάδα πραγματοποίησε ένα πρόγραμμα υποχρόνιου κοινωνικού στρες ήττας διάρκειας 5 ημερών. Σε μία δοκιμασία, κάθε ποντίκι τοποθετήθηκε σε ένα κλουβί μαζί με ένα μεγαλύτερο, εκ φύσεως επιθετικό ποντίκι.
Σε μια άλλη δοκιμασία, τα ποντίκια τοποθετήθηκαν σε μια αρένα, όπου οι ερευνητές κατέγραψαν πόσο χρόνο περνούσαν εξερευνώντας ένα νέο ποντίκι σε σύγκριση με το να κρύβονται στις γωνίες. Η ομάδα τοποθέτησε επίσης τα ποντίκια σε ένα μεγάλο, άδειο ανοιχτό κουτί για να μετρήσει το γενικό άγχος και να επιβεβαιώσει ότι η ικανότητά τους να κινούνται δεν είχε επηρεαστεί σωματικά.
Μόνιμες αλλαγές σε ευάλωτους νευρώνες
Η ανάλυση των υπαρχόντων μοριακών δεδομένων αποκάλυψε ότι τα ποντίκια που είχαν εκτεθεί σε στρες στην πρώιμη ζωή παρουσίαζαν πρόωρη αύξηση του H3K4me1. Αυτό το σημάδι αυξάνεται ούτως ή άλλως με την ηλικία, επομένως το στρες στην πρώιμη ζωή επιταχύνει τη φυσιολογική αναπτυξιακή του πορεία.
Όταν η ομάδα πρόσθεσε το ίδιο αυτό σημάδι σε νεαρά ποντίκια, άλλαξε μόνιμα τη φυσική δομή του DNA τους κατά την ενηλικίωση. Άφησε σχεδόν διπλάσιες περιοχές DNA ανοιχτές και προσβάσιμες σε σχέση με όσες έκλεισε. Αυτές οι ανοιχτές περιοχές βρίσκονται σε θέσεις ελέγχου που ονομάζονται ενισχυτές, οι οποίοι προβλέπεται ότι ρυθμίζουν γονίδια που εμπλέκονται στη συναπτική πλαστικότητα, τη νευρωνική ανάπτυξη και τη γονιδιακή έκφραση.
Η εισαγωγή του σημαδιού έκανε τους νευρώνες τύπου D2 υπερδιεγέρσιμους, δηλαδή να παράγουν περισσότερα ηλεκτρικά σήματα ως απόκριση σε διέγερση. Η τροποποίηση δεν επηρέασε την ηλεκτρική συμπεριφορά των νευρώνων τύπου D1, οι οποίοι συνδέονται συνήθως με θετικά αποτελέσματα, όπως οι συμπεριφορές αναζήτησης ανταμοιβής.
Τα ποντίκια που έλαβαν την τροποποίηση κατά τη νεανική ηλικία μεγάλωσαν, έφτασαν στην ενηλικίωση και έγιναν ιδιαίτερα ευαίσθητα στο ήπιο κοινωνικό στρες. Η ίδια τροποποίηση σε ενήλικα ποντίκια δεν είχε τέτοια επίδραση, γεγονός που υποδηλώνει ότι τα γονίδια του εγκεφάλου είναι ευαίσθητα και επιδεκτικά σε αυτές τις αλλαγές κατά τη νεότητα, αλλά σταθεροποιούνται και αντιστέκονται σε αυτές όταν φτάσει η ενηλικίωση.
Συνδυάζοντας στοιχεία από τα γονίδια και τη συμπεριφορά, αυτή η μελέτη δείχνει ότι, όταν το επιγονιδίωμα δεν ωριμάζει φυσιολογικά κατά τη νεότητα, μπορεί να διαμορφώσει μόνιμα τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται στο στρες.
Ο ακριβής εντοπισμός των κυττάρων και των περιοχών ελέγχου των γονιδίων που ευθύνονται για αυτές τις μακροπρόθεσμες επιδράσεις θα μπορούσε τελικά να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναπτύξουν θεραπείες που προστατεύουν τον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο από τις δια βίου ουλές του στρες στην πρώιμη ζωή.
Επιμέλεια: PsychologyNow.gr
Αριθμός Πιστοποίησης Μ.Η.Τ. 242811