Сперма как наследие детских травм: забавные факты и высокая наука

Сперма может переносить последствия жестокого обращения в детстве на будущие поколения.
Мужчины, пережившие насилие или пренебрежение в детстве, демонстрируют заметные изменения в молекулярном составе своей спермы, согласно новым исследованиям, опубликованным в журнале Molecular Psychiatry. Исследование показало, что у мужчин с высоким уровнем жестокого обращения в детстве были изменены узоры маленьких РНК-молекул и метилирования ДНК в их сперме. Считается, что эти биологические маркеры играют важную роль в регуляции генов и развитии. Полученные результаты предоставляют новые подсказки о том, как стресс на ранних стадиях жизни может повлиять не только на самих людей, но и, возможно, на их будущих детей через процесс, известный как эпигенетическое наследование.
Эпигенетическое наследование относится к передаче биологической информации от одного поколения к другому, которая не включает изменения в самой последовательности ДНК. Вместо этого оно включает химические модификации — такие как метилирование ДНК или изменения в маленьких РНК-молекулах — которые могут влиять на то, как гены включаются или выключаются.
Новое исследование было запущено, чтобы выяснить, может ли стресс в детстве оставить долговременный биологический след, который выходит за рамки непосредственно затронутого человека. В то время как предыдущие исследования на животных показали, что стресс, пережитый самцами на ранних этапах жизни, может изменить сперму и повлиять на поведение или здоровье их потомства, аналогичные доказательства на людях оставались довольно ограниченными. Идея о том, что детские переживания отца могут быть биологически зафиксированы в его сперме и, возможно, переданы эпигенетическими механизмами, заинтересовала исследователей, особенно учитывая, что сперма вносит половину генетического и регуляторного материала при зачатии.
Их мотивация была дополнительно усилена ранними работами, показывающими связи между детскими трудностями у отцов и структурными изменениями в мозге новорожденных. Это открытие оказалось удивительным, поскольку оно подразумевало связь между ранней жизнью отца и развитием мозга ребенка. Это наблюдение вызвало критический вопрос: как ранний психологический стресс отца может повлиять на ребенка, которого он еще не зачал? Команда предположила, что сперма может быть потенциальным путем, по которому ранние переживания передаются.
"Мы опубликовали предыдущее исследование, которое обнаружило связи между подвергнением отцов жестокому обращению в детстве и структурными изменениями в белом веществе мозга новорожденных. Это впечатляет, поскольку отцы не имеют прямого влияния на развивающийся плод во время беременности. Это вызвало мой интерес к этому направлению исследований," — сказал автор исследования Джетро Дж. Туулари, директор Центра мозга и ума в Университете Турку.
Для проведения исследования исследователи использовали данные из долгосрочного исследования FinnBrain Birth Cohort Study. Они сосредоточились на группе из 55 финских мужчин, выбрав участников на основе того, сколько трудностей в детстве они сообщили, используя стандартизированный опросник под названием Trauma and Distress Scale. Исследователи затем сравнили две группы: одну, состоящую из мужчин с высокими баллами — то есть с большим количеством жестокого обращения в детстве — и другую с низкими баллами.
Исследователи проанализировали образцы спермы этих мужчин, чтобы изучить две ключевые молекулярные особенности: маленькие некодирующие РНК и метилирование ДНК. Маленькие некодирующие РНК, включая микроРНК и фрагменты тРНК, помогают регулировать активность генов и, по всей видимости, играют роль в раннем эмбриональном развитии. Метилирование ДНК — это химическая метка, которая может выключить или активировать гены и также считается важным регулятором во время развития. Команда использовала современные методы секвенирования для картирования этих признаков по сперматозоидам, обеспечивая качественные данные, контролируя такие переменные, как возраст, курение, употребление алкоголя и симптомы психического здоровья.
Они нашли заметные различия между двумя группами. В частности, 68 малых РНК — включая 29 микроРНК и 21 фрагмент тРНК — были выражены на различных уровнях в сперме мужчин с высоким уровнем детской травмы. Одно из самых сильных открытий касалось молекулы под названием miR-34c-5p, уровень которой неизменно был ниже у мужчин с более высокими показателями трудностей. Этот результат совпал с ранними исследованиями, в которых также были обнаружены сниженные уровни этой РНК у мужчин, переживших стресс в детстве. Примечательно, что miR-34c-5p участвует в развитии мозга и передается от спермы к эмбриону во время оплодотворения, потенциально влияя на то, как формируется мозг.
"Самым большим и положительным сюрпризом было то, что нам удалось воспроизвести результаты предыдущего исследования на людях относительно одной из микро-РНК. Это обнадеживает для будущих исследований."
В дополнение к маленьким РНК, исследователи также выявили три области генома, которые показали более низкие уровни метилирования ДНК у мужчин, которые испытали больше детских трудностей. Эти регионы находились рядом с генами, которые играют важные роли в развивающемся мозге. Один из таких генов, CRTC1, связан с расстройствами настроения и памятью. Другой, GBX2, участвует в формировании нервной пластины и других ранних структур мозга. Третий ген, WFIKKN1, в основном участвует в развитии мышц, но его потенциальные эффекты на потомство остаются неопределенными.
То, что делает эти находки особенно убедительными, так это то, что эпигенетические сигнатуры оставались значительными даже после корректировки на различные переменные образа жизни и здоровья. Это говорит о том, что эти паттерны не являются просто результатом плохого здоровья или неправильных выборов образа жизни во взрослом возрасте, а могут отразить долгосрочные биологические изменения, происходящие в результате ранних жизненных переживаний.
"Различные виды воздействий, такие как экологические токсины и стресс, могут влиять на эпигеном спермы. Наше исследование показало статистически надежные ассоциации между опытом жестокого обращения в детстве и эпигеномом спермы, что подразумевает, что стресс на ранних стадиях жизни может иметь долговременные последствия для гамет. Хотя наследование в этом исследовании не оценивалось, наши результаты создают основу для проверки очень важного вопроса: могут ли эпигенетические модификации вызывать наследуемые изменения у людей?"
Однако у исследования есть и ограничения. Хотя в нем представлена самая большая выборка людей на сегодняшний день для такого типа анализа спермы, число участников все равно относительно невелико. Исследователи полагались на данные, собранные по самовозна...