Чи успадковуємо ми травми, пережиті нашими батьками й дідами? - Епігенетика

У 1864 році наприкінці громадянської війни в США умови в таборах військовополонених Конфедератів були жахливими, смертність катастрофічно зросла.

У тих, хто вижив, болісний досвід позначився на всьому житті. Вони повернулися до суспільства з погіршеним станом здоров'я, гіршими перспективами роботи та коротшою тривалістю життя.

Втім, наслідки пережитої травми, здається, не зупинилися на одному поколінні, а вплинули на життя дітей та онуків колишніх в'язнів.

Хоча вони народилися в мирний час і мали заможне дитинство, рівень смертності серед них був помітно вищим, ніж у решти населення.

Утім, на відміну від багатьох спадкових хвороб, рання смерть не була спричинена мутаціями в генетичному коді.

Дослідники звернули увагу на дещо інший тип успадкування: як події в житті людини можуть змінювати рівень вираження її ДНК і як ці зміни можуть передаватися наступному поколінню.

Це процеси епігенетики, коли код ДНК не змінюється, а модифікується експресія генів. Крихітні мітки додаються або видаляються з нашої ДНК у відповідь на зміни в середовищі, в якому ми живемо.

Ці мітки вмикають або вимикають гени, дозволяючи нам адаптуватися до мінливих умов, не змінюючи сам геном.

Дослідниця Дора Коста з Каліфорнійського університету в Лос-Анджелесі вивчила історії понад 4600 дітей військовополонених громадянської війни в США і порівняла їх з життям 15300 дітей інших ветеранів війни, які не були захоплені в полон.

Виключивши будь-які інші чинники, як-от соціально-економічний статус, роботу та сімейний стан чоловіків, вчені побачили, що сини полонених мали на 11% вищий рівень смертності, ніж діти решти ветеранів війни.

Основною причиною смерті в них був крововилив у мозок і трохи менше - рак. Цікаво, що негативний вплив торкнувся лише синів постраждалих солдатів, а не їхніх дочок.

Ця чітка різниця між статями наштовхнула Косту на думку, що йдеться саме про епігенетичні зміни.

ALAMY/GETTY IMAGES/BBC

"Ми припускаємо, що епігенетичний ефект відбувається саме на хромосомі Y", - пояснює дослідниця.

Ця гіпотеза узгоджується з дослідженнями у віддалених шведських селищах, де голод, пережитий одним поколінням, позначався на кількох наступних, але передався тільки по чоловічій лінії.

Для підтвердження своєї гіпотези дослідники спочатку виключили генетичні чинники. Тобто спадкові риси, як-от ожиріння, яке допомогло вижити в умовах жорсткого голоду в таборі, але в нормальному житті мало негативні наслідки для здоров'я.

Вони також відкинули психологічні причини. Наприклад, батьки з травмованою психікою могли жорстоко ставитися до своїх дітей, насамперед синів, що негативно позначилося на їхньому подальшому житті.

Але й це пояснення вчені швидко спростували, порівнявши стан здоров'я дітей, народжених в родинах військовополонених. У тих з них, хто народився до полону батька, рівень смертності не зріс, на відміну від їхніх братів, які народилися після війни.

Вчені вважають, що епігенетична мітка передається з покоління у покоління за найстрашніших часів людства: воєн, голоду й геноцидів.

Деякі дослідження показали, приміром, що діти, чиї батьки пережили голокост, мали епігенетичні зміни до гена, пов'язаного з рівнем кортизолу (гормону стресу).

Схожих висновків вчені дійшли в дослідженні реакції мишей на запах.

В ході експерименту в клітки з самцями мишей накачували ацетофенон, речовину, схожу за запахом на аромат вишневого цвіту. Водночас з цим вчені вдаряли електричним струмом лапки тварин.

Після кількох повторів миші почали асоціювати запах із болем.

Після розмноження дитинчати тих особин, які пережили удари струмом, реагували підвищеною активністю і нервовістю на запах вишні.

Щоб виключити можливість того, що батьки могли якимось чином передати це знання дітям, вчені одразу після народження відокремили мишенят від їхніх біологічних батьків.

Ця чутливість до запаху вишневого цвітіння була пов'язана з епігенетичними змінами в їхніх ДНК. Вчені також виявили хімічні маркери на генах, які кодують рецептор запаху, розташований у нюховій цибулині між носом і головним мозком.

Важливо, що друге і третє покоління мишей не відчували страху перед самим запахом, але мали підвищену чутливість до нього.

Утім, навіть якщо епігенетичний вплив поступово нівелюється, наслідки перенесеної травми є величезними.

Це змінює наші погляди на те, як життєвий досвід наших батьків впливає на нашу фізіологію і психічне здоров'я.

Так само й усвідомлення того, що наші власні дії й досвід можуть впливати на життя наших нащадків, може кардинально змінити наші погляди на життя.

Втім, попри такі важливі аргументи, дослідження в галузі епігенетики наштовхуються на одну серйозну перешкоду. Деякі вчені переконані, що це насправді дуже рідкісне явище.

Пояснюють вони це тим, що переважна більшість епігенетичних міток стирається повністю з ДНК у процесі зачаття, тобто коли сперматозоїд проникає в яйцеклітину.

Ось чому епігенетичне успадкування вважають надзвичайно рідкісним явищем.

Інші дослідники, однак, переконані, що знайшли відмінні ознаки епігенетичного успадкування для декількох рис, як у людей, так і у тварин. Ба більше, вони впевнені, що зрозуміли, як саме це відбувається.

Вони стверджують, що на роботу генів впливають молекули РНК.

У нещодавньому експерименті дослідники витягли молекули РНК зі сперми мишей, які зазнали травми, і помістили їх в ембріони тварин, чиї батьки, не переживали важкого досвіду.

В результаті народжені мишеняти демонстрували типову поведінку тварин, чиї батьки мали травматичний досвід.

Вчені також виявили, що довжина молекули РНК була пов'язана з різними поведінковими моделями. Приміром, довша РНК відповідала надмірному споживанню їжі, змінювала реакцію організму на інсулін та підвищували схильність до ризику.

Коротші молекули РНК були пов'язані з ознаками відчаю.

"Такий причинно-наслідковий зв'язок ми побачили вперше", - каже керівниця дослідження Ізабель Мансуй з Університету Цюриха.

Наразі вчені перевіряють, чи відбуваються ці процеси так само й у людей. Але перші експерименти вже підтвердили такий зв'язок у чоловіків.

Наступний крок - це розшифрувати епігенетичне спадкування по жіночій лінії. Але завдання ускладнює те, що дослідити ці процеси в яйцеклітинах набагато важче.

Дослідження епігенетики сьогодні нагадує часи, коли вчені вперше заговорили про посттравматичний стресовий розлад. Це був дуже спірний діагноз.

Далеко не всі вірили, що травма можу бути довгостроковою, зазначає дослідниця Рейчел Єхуда.

Тепер майже 30 років по тому ПТСР є медично визнаним діагнозом, який може впливати на життя людини протягом десятиліть після травматичного досвіду.

В експериментах з мишами й запахом вишні дослідники також спробували перевірити, чи можна тварин "відучити" від асоціації з болем.

Вчені з'ясували, що вплив травми не є невідворотнім. Це означає, що якщо люди успадкують травматичний досвід, вплив на їхню ДНК можна мінімізувати за допомогою, наприклад, когнітивно-поведінкової терапії.

"Попри те, що середовище, в якому ми живемо, сповнене травматичних подій, люди є гнучкими створіннями", - зазначає Брайан Діас з Університету Еморі.

Дослідник упевнений, що принаймні в деяких випадках лікування травми протягом життя може зупинити її передачу наступним поколінням.