Naukowcy odkryli, że długotrwały stres może powodować zmiany w DNA w mózgu u myszy, prowadząc w konsekwencji do zmian w ekspresji genów. Nowe odkrycia mogą stanowić wskazówkę do zrozumienia, w jaki sposób wystawienie na działanie przewlekłego stresu wpływa na zachowanie nie tylko u zwierząt, ale również u ludzi.

W stresujących sytuacjach wydzielane są hormony steroidowe, a mianowicie glikokortykoidy, które oddziałują na wiele układów ludzkiego organizmu. Główną rolę odgrywa tu oś podwzgórze-przysadka-nadnercza, sieć obejmująca w mózgu podwzgórze i przysadkę mózgową, a także gruczoły nadnerczowe, położone w okolicach nerek.

Wyniki poprzednich badań wskazywały, że glikokortykoidy wywołują zmiany w ekspresji genów w mózgu. Grupa badaczy pracująca pod kierunkiem dr Jamesa B. Potasha i Gary'ego S. Wanda na Johns Hopkins University School of Medicine podjęła próbę ustalenia, w jaki sposób glikokortykoidy wpływają na geny kluczowe dla funkcjonowania osi podwzgórze-przysadka-nadnercza. Naukowcy postawili hipotezę, że hormony mogą wpływać na funkcjonowanie osi na drodze modyfikacji epigenetycznych w DNA, które wprawdzie nie doprowadzają do zmian w sekwencji genów, ale wpływają na ich ekspresję.

W toku badań kortykosteron, główny hormon wydzielany u myszy w odpowiedzi na stresujące sytuacje, był dodawany do wody, którą myszom podawano do picia przez cztery tygodnie. Bezpośrednio po upływie tego okresu, a następnie po upływie kolejnych czterech tygodni przerwy, naukowcy sprawdzali wpływ eksperymentu na zachowanie myszy. Obserwowano również poziom ekspresji pięciu genów, odpowiedzialnych za działanie osi  podwzgórze-przysadka-nadnercza, w hipokampie, podwzgórzu i we krwi, a także poziomy metylacji genów - częstą modyfikację epigenetyczną, odpowiedzialną za zmiany w ich ekspresji.

Badania były finansowane z grantów National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism (NIAAA), Eunice Kennedy Shriver National Institute of Child Health and Human Development (NICHD) i National Institute of Mental Health (NIMH).

W artykule opublikowanym na łamach wrześniowego wydania "Endocrinology" naukowcy donoszą, że myszy pod wpływem kortykosteronu reagowały wyższym poziomem niepokoju w próbach na orientację (np. labirynt). Długotrwałe wystawienie na działanie kortykosteronu doprowadziło również do zmiany w ekspresji trzech genów i do podwyższenia poziomu Fkbp5 w hipokampie, podwzgórzu i we krwi. Białko kodowane przez gen Fkbp5 jest elementem kompleksu cząsteczkowego, który oddziałuje na receptory glikokortykoidów. Ponadto u myszy wystawionych na działanie kortykosteronu stwierdzono niższy poziom metylacji genu Fkbp5.

Niektóre allele Fkbp5 pozostają związane ze zwiększoną podatnością na zespół stresu pourazowego i zaburzenia nastroju, w których mamy do czynienia z zaburzeniami regulacji wydzielania glikokortykoidów. Wyniki badań sugerują, że metylacja Fkbp5 może odgrywać pewną rolę w zachodzeniu związku między działaniem glikokortykoidów a zachowaniem.

"Odbywa się to za pośrednictwem mechanizmu, w którym ważne są zmiany epigenetyczne - mówi dr Potash, a dalej wyjaśnia, że zmiany epigenetyczne w DNA, kumulujące się w toku życiowego doświadczenia, przygotowują zwierzę na przyszłe zdarzenia - Jeżeli patrzymy na odpowiedź stresową jak na system, którego zadaniem jest przygotowanie do walki lub ucieczki, można sobie wyobrazić, że zadaniem zmian epigenetycznych jest przygotowanie do jeszcze cięższej walki lub szybszej ucieczki, gdy doświadcza się czegoś stresującego po raz kolejny".

W przypadku współczesnych czynników stresujących, takich jak presja czasowa w miejscu pracy, mechanizm walki lub ucieczki stał się nieprzystosowawczy, a przewlekły stres może prowadzić do depresji i zaburzeń nastroju. Zrozumienie, w jaki sposób przewlekły stres prowadzi do tych zaburzeń, może pomóc w opracowaniu nowych sposobów ich leczenia i profilaktyki. Wyniki przedstawionych badań wskazują, że zmiany epigenetyczne mogą w tym odgrywać pewną rolę. Z drugiej strony, należy pamiętać, że ewentualne powiązania nadal pozostają niepewne. W związku z tym wskazane jest prowadzenie dalszych badań nad skutkami chronicznego stresu.

aut. Harrison Wein

[tłum. C. O. Reless]

Źródło:
Stress Hormone Causes Epigenetic Changes
Chronic Corticosterone Exposure Increases Expression and Decreases Deoxyribonucleic Acid Methylation of Fkbp5 in Mice