Ученые выявили биологический «рубец» в клетках мозга, который объясняет, почему детские травмы повышают чувствительность к стрессу во взрослом возрасте
Исследователи из Вашингтонского университета в Сент‑Луисе и Принстона обнаружили биологический механизм, который может объяснять, как пережитые в детстве тяжелые стрессы оставляют длительный след в мозге и повышают у человека уязвимость к тревоге, депрессии и другим расстройствам настроения при столкновении с трудностями позже в жизни.
Ранее было известно, что стресс в период раннего развития способен изменить активность генов в мозге. Новое исследование показывает, что такие изменения отчасти связаны с тем, как нейроны упаковывают ДНК. Изменяя структуру упаковки, ранняя травма облегчает включение определенных генов, связанных со стрессом, вследствие чего мозг становится более реактивным и хуже терпит дальнейшие нагрузки.
Учёные сосредоточили внимание на вентральной тегментальной области (VTA) — участке мозга, содержащем дофаминергические нейроны, которые участвуют в обработке значимых событий, включая вознаграждение и неблагоприятные переживания. Аномально повышенная активность этих нейронов при стрессах может нарушать процесс оценки вознаграждений и повышать риск развития тревожных и депрессивных состояний.
Команда изучала эпигеном дофаминергических нейронов — совокупность молекулярных отметок, которые регулируют включение и выключение генов. Исследователи сравнили структуру ДНК с развернутой «спиралью»: когда генетическая упаковка плотная, гены недоступны и остаются выключенными; когда упаковка ослаблена, гены легче активируются.
В эксперименте на молодом поколении мышей учёные обнаружили повышенные уровни фермента SETD7 в дофаминергических нейронах у животных, подвергшихся раннему стрессу, по сравнению с мышами, выращенными в обычных условиях. SETD7 метит систему упаковки ДНК модификацией H3K4me1, которая способствует «раскрыванию» структуры и повышает готовность клетки реагировать на внешние воздействия.
Чтобы проверить роль SETD7, исследователи искусственно повысили уровень этого фермента у молодых мышей без ранних стрессов. Со взрослением у этих животных структура упаковки ДНК в дофаминергических нейронах стала более раскрытой, гены стресса стали легче активироваться, и животные проявили повышенную реактивность и тревожное поведение во взрослом возрасте. Такой же эффект наблюдался у животных, переживших ранний стресс и имевших естественно повышенный SETD7.
Обратный эксперимент подтвердил причинно‑следственную роль механизма: после раннего стресса учёные подавляли способность SETD7 добавлять лишние отметки H3K4me1. У мышей с пониженной активностью SETD7 упаковка ДНК оставалась более плотной, и эти животные оказались защищены от ненормальной чувствительности к стрессу в дальнейшем. Даже после повторных стрессовых воздействий в зрелом возрасте поведение и активность дофаминергических нейронов у таких животных оставались сопоставимыми с показателями нестрессованных животных — они сохраняли нормальную социальную и исследовательскую активность.
Авторы интерпретируют полученные данные как свидетельство того, что SETD7 и связанные с ним изменения в упаковке ДНК создают длительную молекулярную «память» ранней неблагоприятной среды — своего рода физический рубец внутри клеток мозга. Это открывает конкретный биологический путь для дальнейших исследований и потенциальных вмешательств.
По словам старшего автора исследования, появление четкого молекулярного механизма важно, поскольку в настоящее время отсутствуют эффективные методы лечения последствий раннего стресса для мозга — отчасти из‑за недостатка ясности в том, какие именно молекулярные мишени следует атаковать. Кроме того, работа помогает понять, почему влияние раннего стресса может оставаться латентным и проявляться лишь позже и в широком спектре симптомов.
Авторы подчеркивают также перспективу превентивных мер: адекватная поддержка детей в чувствительные периоды развития — через терапию, социальную помощь и иные интервенции — может защищать эпигеном и не допустить «закрепления» открытой структуры ДНК, давая развивающемуся мозгу шанс сформировать естественную устойчивость.
Исследование опубликовано в научном журнале Neuron. В составе авторского коллектива перечислены исследователи из рабочих групп двух институтов; среди них названы имена, включая инициаторов и руководителей работы.