Колодец детских невзгод. От стресса к хроническим болезням

Большинство людей знают, что ДНК – это генетический код, своего рода чертеж наших биологических особенностей. Если развить эту идею, можно сказать, что организм использует этот код как шаблон для производства протеинов, которые помогают создавать новые клетки и проводить контроль их качества. В каждой клетке содержится весь ваш генетический код, а также средства для прочтения этого кода и определения того, какую часть его последовательности превратить в протеины.

Среда и опыт играют огромную роль в определении того, какие части вашего генетического кода будут прочитаны и воспроизведены в каждой новой клетке, созданной вашим телом. Как же опыт или среда это делают? Ну, на самом деле организм ведь не «читает» каждое «слово» вашей ДНК. Исследователи обнаружили, что в клетки вшиты и геном (весь ваш генетический код), и эпигеном – еще один слой химических маркеров, расположенный над ДНК и влияющий на то, какие гены будут прочтены и воспроизведены в протеинах, а какие – нет. Слово «эпигенетический» в прямом смысле значит «расположенный над геномом». Такие эпигенетические маркеры передаются от родителя ребенку вместе с ДНК.

Можно представить себе это следующим образом: геном похож на музыкальные ноты, а эпигеном – это условные знаки, которые помогают понять, насколько громко, тихо, быстро или медленно данные ноты нужно исполнять. Существуют даже обозначения, позволяющие пропустить целый музыкальный фрагмент. Эпигенетические условные знаки подвержены воздействию опыта и переписываются в зависимости от среды, в которой вы живете.

Активация стрессового ответа – один из способов влияния среды на эпигенетические условные знаки. Когда ваше тело пытается адаптироваться к переживаемому стрессу, оно включает и выключает определенные гены – в частности, те из них, которые будут обусловливать вашу реакцию на стрессовые события в будущем. Этот процесс взаимодействия эпигенома и генома в ответ на влияние среды называется эпигенетической регуляцией; он крайне важен для понимания того, как токсичный стресс вредит здоровью на протяжении жизни. Если четырехлетний ребенок сломает кость, эта травма не будет вписана в его эпигеном, не будет влиять на него в долгосрочной перспективе. Однако если тот же самый ребенок подвергнется хроническому стрессу и переживет тяжелые события, некоторые гены, управляющие реакцией мозга, иммунной и гормональной систем на стресс, включатся, а другие выключатся. И если не произойдет никакого вмешательства извне, эти корректировки сохранятся: изменится работа детского организма, в некоторых случаях – вплоть до развития заболеваний и преждевременной смерти.

За эпигенетическую регуляцию отвечает целый ряд процессов; и о двух из них в контексте генетики стресса мы знаем больше всего. Речь идет о метилировании ДНК и модификации гистонов. В процессе метилирования ДНК биохимический маркер (метильная группа) прикрепляется к началу последовательности ДНК. Этот маркер не дает включить ген – он выполняет роль таблички «Не беспокоить» на дверной ручке гостиничного номера. Он запрещает «обслуживающему персоналу» входить и переводить генетическую последовательность в протеины, по сути делая эту часть генетического кода безмолвной.

Гистоны выполняют для ДНК роль «пояса целомудрия». Эти протеины следят за неприкосновенностью генетического материала и не дают механизмам транскрипции получить к нему доступ. После прикрепления определенных биохимических маркеров к гистонам эти гистоны модифицируются: меняют форму и становятся более открытыми, что позволяет читать и воспроизводить ДНК. А теперь давайте вспомним о крысах и их детенышах: исследование влияния вылизывания и груминга на крысят – отличный пример эпигенетической регуляции. Мини и его коллеги обнаружили, что обильное вылизывание со стороны матерей приводило к выделению у потомства большого количества серотонина. Возможно, вы слышали о том, что серотонин является естественным антидепрессантом нашего организма. Он поднимает настроение и действует на крысят как «Прозак»[13]. Благодаря серотонину малыши не просто чувствуют себя лучше: в их телах активируется химический процесс, который влияет на транскрипцию части ДНК, которая управляет стрессовым ответом. Мини и его коллеги в конце концов показали, что вылизывание и груминг меняют эпигенетические маркеры ДНК крысят, тем самым меняя их стрессовый ответ на всю оставшуюся жизнь.