Ученые сделали шаг вперед в понимании передачи последствий психологической травмы на уровне молекулярных изменений — через гены. Недавнее исследование, проведенное международной командой ученых, привлекло внимание к тому, как травматический опыт, пережитый в зонах военных конфликтов, может оставлять следы в генах, которые передаются следующим поколениям.
Генетическая память
Исследование, опубликованное в журнале Scientific Reports, анализирует наследование эпигенетических меток — химические изменения в ДНК, которые не изменяют последовательность нуклеотидов в генах, но влияют на их активность. На молекулярном уровне эпигенетические метки могут быть вызваны старением и стрессом, когда новые исследования показывают, что психологическое и физическое насилие также оставляет след в ДНК. Нейробиолог Рэйчел Йехуда из Медицинской школы Икана в Нью-Йорке, подчеркивает важность работы, но указывает на необходимость дальнейших фундаментальных исследований.
Эпигенетика — о чем молчат гены
Прежде чем углубиться в результаты исследования, важно понять суть эпигенетики. Эпигенетика — раздел генетики, изучающий изменения в активности генов, которые не связаны с изменениями последовательности нуклеотидов в ДНК. При подобных изменениях не происходит замена или утеря нуклеотидов — A, T, G и C, вместо этого на них навешиваются химические «ярлыки», подавляющие активность нуклеотида. В отличие от мутаций, которые меняют саму структуру ДНК, эпигенетические изменения остаются в пределах того, что мы обычно называем «генетическим кодом», но они могут повлиять на активность гена. Ген, в котором накопилось слишком много эпигенетических изменений, обычно становится неактивным.
Самый распространенный эпигенетический процесс — метилирование, при котором к молекуле ДНК прикрепляются метильные группы CH3, обычно к цитозину, одному из четырех строительных элементов ДНК. Именно метилирование играет ключевую роль в развитии организма, старении и раке. Метилирование ДНК поддерживает специализацию клетки — так, например, в клетках сердечной мышцы «выключаются» гены развития нервной системы.
Как эпигенетика связана с сирийским конфликтом?
На протяжении более 40 лет Сирия переживает серию насильственных событий, начиная с подавления восстания в 1979 году и заканчивая жестокими столкновениями после начала гражданской войны в 2011 году. В исследовании принимали участие как люди, непосредственно столкнувшиеся с военными конфликтами, так и люди, чьи матери пережили аналогичные события.
Кроме того, в исследование были включены 22 матери, ставшие свидетелями насилия после 2011 года, и их дети, а также дети, рожденные позже. Это дало возможность ученым исследовать, как такие травмы могут влиять на здоровье и наследственность нескольких поколений.
В ходе исследования ученые изучили 10 семей, бежавших из Сирии в 1980-х годах, и 22 семьи, покинувшие страну после начала гражданской войны в 2011 году. В качестве контрольной группы были использованы 16 сирийских семей, которые войны и насилие обошли стороной. Образцы ДНК более 130 участников были тщательно проанализированы на наличие эпигенетических изменений в более чем 850 000 участках ДНК.
Результаты показали эпигенетический след у людей, столкнувшихся с сильной психологической травмой. У людей, которые пережили насилие в 1980-х годах или в 2011 году, были обнаружены эпигенетические метки в одних и тех же участках ДНК. В некоторых случаях эти метки сохранялись даже у детей и внуков тех, кто непосредственно столкнулся с насилием.
Один из ярких примеров, способных проиллюстрировать влияние травмы на генетику — женщина, которая в 1980-х годах пережила насилие, будучи беременной. В исследовании участвовали ее дети и внуки. Эпигенетические изменения, которые были зафиксированы у нее, также были обнаружены у дочерей и внуков. Также у детей, чьи матери пережили военный конфликт во время беременности, наблюдалось ускоренное эпигенетическое старение. Контрольная группа, не пережившая войны, не показала подобных изменений в генах.
После — не значит вследствие?
Исследование добавляет веские доказательства гипотезе о том, что эпигенетические изменения могут быть результатом травматического опыта. Однако ученые пока не могут точно сказать, как эти изменения влияют на здоровье или поведение людей. Важно понимать, что эпигенетические метки не означают наследования психологических проблем предков, но они могут быть фактором риска или индикатором влияние травмы через поколения.
Как прошлые трагедии могут оказывать влияние на наше здоровье в долгосрочной перспективе — еще предстоит изучить, как и вопрос о том, как на генетическое наследие оказывают влияние факторы окружающей среды и личный опыт.
Важность этого исследования заключается в том, что оно охватывает несколько поколений, что является редкостью в эпигенетических исследованиях. Как объясняет профессор и заведующий кафедрой социальных исследований в области эпигенетики Университета Британской Колумбии Майкл Кобор, — «изучение не только одного поколения, но и нескольких поколений позволяет получить более полное понимание того, как травма может воздействовать на наш организм на генетическом уровне».
Эпигенетическое перепрограммирование
Одним из главных аргументов против гипотезы о наследовании эпигенетических меток является процесс эпигенетического перепрограммирования. Он происходит на самых ранних стадиях развития эмбрионов млекопитающих, когда геном «перезагружается», а метки метилирования очищаются, чтобы организм не унаследовал весь эпигенетический груз родителя. Этот процесс является частью нормального механизма формирования новых клеток. Как утверждает Майкл Кобор, большинство таких меток «стираются», когда яйцеклетка сливается со сперматозоидом.
«Биология не поддерживает идею о том, что метилирование ДНК может служить средством передачи информации от поколения к поколению», — поясняет Кобор. Это утверждение основывается на том, что в процессе формирования новых клеток большинство эпигенетических изменений исчезает, давая организму шанс начать с «чистого листа».
Как показывают последние эксперименты на животных, не все эпигенетические изменения поддаются процессу перепрограммирования. Некоторые участки ДНК могут сохранять метки метилирования, несмотря на процесс перепрограммирования. Это открытие стало поворотным моментом в эпигенетических исследованиях и поддерживает идею о том, что следы травм, таких как стресс и насилие, могут оставаться в генах.
Тот, о ком все забывают
Пока ученые изучали метильные метки цитозина у семей сирийских беженцев, от их влияния ускользнуло изменение другого кирпичика ДНК — аденина. Ученые из Йельского университета обнаружили, что малоизученная химическая метка на ДНК — метиладенин — может играть важнейшую роль в развитии эмбриона. Изучение этой метки могло бы дополнить исследование про «наследование стресса» через поколения.
Подобно модификациям цитозина, изменения аденина также способны регулировать работу генов, влияя на то, когда и как они включаются в процессе развития организма. Особенно активно метиладенин проявил себя в формировании плаценты — органа, жизненно важного для роста и питания будущего ребенка.
Метиладенин ранее считался характерным для бактерий, но за последние годы его следы находили у мух, червей, лягушек, а теперь и у млекопитающих. Некоторые ученые поначалу сомневались в достоверности этих данных — в том числе из-за риска загрязнения образцов бактериальной ДНК, что могло исказить результаты.
Команда Эндрю Сяо решила проверить, какую роль модифицированный аденин играет в развитии тканей. Оказалось, что у эмбрионов мышей в клетках агрессивной опухоли мозга — глиобластомы — метиладенин влияет на рост и деление клеток. Когда ученые заблокировали белок, который обычно удаляет эти метки, опухоль стала расти медленнее. Если метки аденина также передаются через поколение, как и цитозиновые, то это может означать наследование устойчивости к определенным видам рака. Но комплексный подход к изучению всех метильных меток еще предстоит ввести в научную практику.
Выводы
Тем не менее у некоторых ученых остаются сомнения по поводу того, как именно такие метки могут передаваться. Майкл Кобор выдвигает гипотезу, что метки метилирования могут быть результатом не только генетического наследования, но и воспитания. Он предполагает, что воздействие матери на ребенка в детском возрасте — особенно если она пережила стресс или травму — может влиять на развитие ребенка, и приводить к схожим эпигенетическим изменениям.
Иегуда, эксперт в области нейробиологии, отметила, что хотя результаты исследования амбициозны, важно не забывать о тех ограничениях, которые ставит выбор ткани и размер выборки. Даже с учетом этих ограничений выводы исследователей открывают захватывающие перспективы для дальнейшего изучения.
На данный момент Даджани планирует продолжить свои исследования, сосредоточив внимание на палестинских семьях и их эпигенетических следах, оставшихся после пережитых конфликтов и насилия. Это поможет выяснить, насколько широко распространяются эпигенетические изменения среди различных этнических и социальных групп.
