Травма отца меняет потомство

Учёные обнаружили, что тяжёлая травма, пережитая самцом до рождения потомства, может отражаться на следующем поколении — даже если отец не участвует в воспитании детёнышей. В исследовании на крысах «боевой» стресс изменил у потомства восприятие боли, социальное поведение, тревожность и работу генов, связанных со стрессом и мозговой химией.

Работа опубликована в журнале Neurobiology of Stress. Её авторы — Glenn R. Yamakawa, James Freeman, Sydney Harris, Marissa Sgro, Elaina Vlassopoulos, Crystal N. Li, Josep Roman-Juan, Melanie Noel, Sabrina Salberg и Richelle Mychasiuk.

Исследователи исходили из проблемы, хорошо знакомой военным ветеранам: после боевых событий у людей повышается риск посттравматического стрессового расстройства, хронической боли, тревоги и депрессии. Сильный стресс влияет на гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковую ось — центральную гормональную систему, которая управляет реакцией организма на угрозу. При хроническом перенапряжении она может оставаться активной, постепенно изнашивая организм.

Кроме того, стресс способен оставлять эпигенетические метки. Они не меняют сам генетический код, но влияют на то, какие гены включаются и выключаются. Поскольку сперматозоиды у самцов образуются на протяжении всей жизни, такие изменения теоретически могут передаваться потомству.

Для эксперимента самцов крыс разделили на контрольную группу и группу «боевой травмы». В течение трёх недель вторую группу подвергали случайным интенсивным воздействиям: животным показывали модель ястреба, давали почувствовать запах лисьей мочи, включали резкие громкие звуки и ограничивали движения. Кроме того, крысам наносили лёгкую черепно-мозговую травму, имитирующую сотрясение. Такой набор должен был создать сенсорную и физическую перегрузку, напоминающую экстремальные условия войны.

После этого у травмированных самцов повысился уровень гормона стресса кортикостерона. Они стали тревожнее в тестах с лабиринтами, чаще искали вознаграждение — например, больше пили сладкую воду — и активнее взаимодействовали с незнакомыми сородичами. Анализ тканей показал изменения экспрессии генов в префронтальной коре, гиппокампе и гипоталамусе. Особенно заметно изменилась работа генов, регулирующих реакцию на стероидные гормоны.

Затем самцов спарили с самками из контрольной группы и полностью удалили из среды. Они не контактировали ни с матерями, ни с детёнышами. Это позволило отделить биологическое наследование от влияния воспитания и поведения отца.

В подростковом возрасте потомство прошло серию тестов. Часть детёнышей дополнительно подвергли воздействию модели ястреба, чтобы проверить, сделала ли отцовская травма их более уязвимыми к новому стрессу.

Потомство травмированных самцов отличалось от контрольной группы. В раннем возрасте у детёнышей наблюдалась повышенная тревожность и чаще возникало непроизвольное замирание во время тестов на испуг. Кроме того, они активнее и агрессивнее играли друг с другом.

Изменилось и восприятие боли, или ноцицепция — способность нервной системы обрабатывать болевые сигналы. У самок снизилась чувствительность к вредному воздействию жары и холода, но при механическом давлении на лапу чувствительность, наоборот, выросла. У самцов чувствительность к холоду повысилась, а реакция на механическое давление снизилась.

В мозге и надпочечниках потомства обнаружили укороченные теломеры — защитные участки на концах хромосом. Их сокращение обычно связывают с клеточным старением и повышенным риском хронических заболеваний. Экспрессия многих генов в мозге детёнышей напоминала изменения у отцов.

У обоих поколений изменилась работа гена рецептора дофамина в надпочечниках. Этот ген участвует в выделении адреналина и реакции «бей или беги». В разных отделах мозга также изменились гены, регулирующие дофамин и серотонин — химические посредники, связанные с настроением, общительностью и системой вознаграждения. Были затронуты и гены рецепторов гормонов стресса.

Дополнительный стресс в подростковом возрасте не усилил все эффекты резко, но вместе с отцовской травмой повлиял на отдельные особенности поведения, например на употребление сладкой воды.

Учёные подчёркивают: крысы — не люди, а модель не может полностью воспроизвести опыт войны. В человеческих семьях травмированный родитель общается с ребёнком, и на развитие влияют не только биология, но и усвоенное поведение, атмосфера дома и хронический стресс. Кроме того, крыс спаривали всего через несколько дней после окончания травматического протокола. Неизвестно, сохранятся ли эффекты, если зачатие произойдёт спустя месяцы.

Авторы считают, что изучение таких эпигенетических следов может помочь в поиске будущих методов профилактики и лечения. Поскольку эпигенетические изменения являются химическими настройками, а не необратимыми мутациями ДНК, теоретически их можно корректировать с помощью лекарств или питания. Пока это лишь направление для дальнейших исследований, а не готовая терапия для людей.