Материнское поведение во время раннего постнатального развития ее потомства оказывает мощное воздействие на уровень стресса у взрослых особей в результате длительных эпигенетических модификаций. В работе авторов показано, что если экспрессия генов может быть изменена во время развития, то она может быть изменена и в более поздней взрослой жизни организма, чтобы реверсировать такие модификации.

Известно, что реакция стресса опосредуется регуляцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой осью (hypothalamic–pituitary–adrenal - HPA): нейральная стимуляция вызывает высвобождение corticotropin-releasing factor (CRF), который активирует HPA ось, тогда как глюкокортикоидная обратная связь блокирует синтез и высвобождение CRF, снижая таким образом реакцию HPA на стресс.

Взрослые крысы, подвергшиеся высокому уровню материнского ухода, измеряемого продолжительностью вылизывания (груминга) детенышей во время первой недели жизни, имели пониженные уровни гипоталамического CRF и низкий HPA в ответ на стресс во взрослом состоянии по сравнению с детенышами, которые не получали тщательного материнского ухода во время раннего развития.

Cross-fostering исследования показали, что этот эффект обусловлен именно материнским поведением, а не геномной трансмиссией реакции стресса. Эпигенетический механизм, обусловливающий эти различия, включает изменения в состоянии метилирования гиппокампального глюкокортикоидного рецепторного промотера – у животных, подвергшихся хорошему материнскому уходу, этот промотер гипометилирован, тогда как у животных не получавших должного ухода он гиперметилирован.

Для проверки возможности реверсии таких паттернов ДНК метилирования была проведена инфузия L-метионина – предшественника S-adenosyl-methionine (хорошо известного пищевого модулятора ДНК метилирования) в мозг взрослых крыс, подвергшихся либо высокому, либо низкому уровням материнского ухода. Повышенные уровни метионина индуцировали гиперметилирование глюкокортикоидного рецепторного промотера у крыс, подвергшихся хорошему материнскому уходу, которое реверсировало эффекты материнского поведения на ранних стадиях развития – влияло на экспрессию глюкокортикоидного рецептора и на HPA реакцию на стресс у взрослых особей. Инфузия метионина реверсировалане только эффект материнского поведения на ДНК метилирование, но и nerve growth factor-inducible protein-A связывание с промотером экзона 1/7, экспрессию глюкокортикоидных рецепторов, HPA и поведенческую реакцию крыс на стресс. Эти результаты предполагают, что ферментативные механизмы, лежащие в основе ДНК метилирования и деметилирования, могут быть активированы не только во время развития, но и в постмитотических нейронах гиппокампа взрослых животных. Т.о., стабильные эпигенетические изменения, следовательно, являются потенциально обратимыми у взрослых особей.

Метионин важен для нормального развития мозга. Аномалии ДНК метилирования наблюдали при некоторых неврологических и психических расстройствах – синдроме фрагильной Х хромосомы, тяжелых формах шизофрении. По мнению авторов полученные ими данные дают возможность предположить, что на эпигенетические модификации во время развития и во взрослом состоянии можно влиять модификациями метилирования ДНК. Возможно, обнаруженный эффект может быть использован для лечения некоторых заболеваний нервной системы человека.

См также

C. G. Weaver, M. J. Meaney, and M. Szyf

Maternal care effects on the hippocampal transcriptome and anxiety-mediated behaviors in the offspring that are reversible in adulthoo

PNAS, February 28, 2006; 103(9): 3480 - 3485.

статья I.Weavwr et al., 2006