Myszy hodowane w stresujących warunkach są bardziej przystosowalne jak dorośli - i mogą przekazać tę cechę swoim szczeniętom.
Kate Yandell | Listopad 18, 2014
Szereg badań wskazuje, że stres doświadczany u bardzo młodych zwierząt lub ludzi może mieć negatywny wpływ na zdrowie psychiczne i poznawcze, które może później zostać przeniesione na potomstwo poprzez modyfikację epigenetyczną. Jednak stres we wczesnym okresie życia u myszy może mieć również pozytywne skutki, które mogą zostać przeniesione na szczenięta, wynika z badań opublikowanych dzisiaj (listopad 18) w Nature Communications. Szczenięta zestresowanych samców myszy były elastyczne behawioralnie, o czym świadczy ich zdolność do wykonywania zadań, które wymagały oczekiwania lub dostosowania ich zachowania w czasie. Te szczenięta miały zmienione modyfikacje w hipokampie na histony związane z genem receptora mineralokortykoidowego, który bierze udział w reakcji na stres.
„Ludzie wielokrotnie pokazywali, że negatywne skutki stresu można przekazać następnemu pokoleniu” - powiedział Deena Walker, postdoc neuronauki w Mount Sinai School of Medicine w Nowym Jorku, który nie był zaangażowany w badania. "To interesujące . . . że teraz widzimy także niektóre z tych korzystnych skutków stresu ”.
„Efekt traumy może być ogólnie negatywny, ale może również zapewnić pewne pozytywne strony” - powiedział współautor badania Isabelle Mansuy, profesor neuroepigenetyki na Uniwersytecie w Zurychu i Szwajcarski Federalny Instytut Technologii.
Mansuy i jej koledzy poddawali noworodki myszom nieprzewidywalnej separacji matczynej w połączeniu z nieprzewidywalnym stresem matczynym (MSUS) przez dwa tygodnie. MSUS pociąga za sobą zabieranie matek szczeniąt w nieprzewidywalnych odstępach czasu i poddawanie matek stresującym sytuacjom, takim jak umieszczanie w ciasnych rurkach lub w filiżankach zimnej wody. Zespół „starał się odtworzyć gorączkowe warunki we wczesnym okresie życia, w tym zaniedbanie, nieprzewidywalność i niewiarygodną opiekę”, powiedział Mansuy.
Następnie naukowcy wykonali zadania, które wymagały od myszy przestrzegania szybko zmieniających się zasad, aby uzyskać wodę i żywność. Na przykład, w jednym zadaniu myszy otrzymały nagrodę, jeśli wepchnęły nosy w otwór w odpowiednim czasie po opóźnieniu, sygnalizowane światłem. Gdy opóźnienie było krótkie, myszy kontrolne i MSUS zachowywały się podobnie, ale z dłuższym opóźnieniem myszy poddane stresowi we wczesnym okresie życia przewyższały kontrolę. Kiedy naukowcy wyhodowali samców MSUS z samicami typu dzikiego, powstałe potomstwo podobnie osiągnęło cel w teście szturchania nosa.
Naukowcy przeprowadzili także testy tylko z samicami szczeniąt i bez ojców, ponieważ zadania te wymagały umieszczenia myszy w klatkach grupowych, które mogą zakłócać męskie hierarchie. W jednym teście myszy najpierw wypiły drinka, gdy naprzemiennie odwiedzały dwa rogi klatki naprzeciwko siebie. Później zwierzęta otrzymały nagrodę tylko wtedy, gdy przesunęły się ukośnie między dwoma pozostałymi rogami klatki. Córki myszy MSUS z powodzeniem wykonywały zadania częściej niż zwierzęta kontrolne.
„Myślę, że [MSUS] zapewnia przewagę w trudnych warunkach”, powiedział Mansuy. „Ponieważ [myszy] zostały wprowadzone w takie traumatyczne warunki. . . opracowują strategie, aby być lepszym, gdy ich życie jest w jakiś sposób zagrożone. ”
Następnie naukowcy postanowili ustalić, w jaki sposób myszy zdobywają i przekazują te cechy behawioralne. Postanowili zbadać ekspresję receptora mineralokortykoidowego, który odgrywa rolę w odpowiedzi na stres, lęk i zachowanie ukierunkowane na cel. Odkryli, że był on niedoświetlony w hipokampie myszy MSUS i ich młodych. Podczas gdy poziomy metylacji DNA pomiędzy myszami kontrolnymi i poddanymi stresowi w receptorze mineralokortykoidowym były podobne, acetylacja i oraz niektóre rodzaje metylacji pobliskich histonów były zmniejszone u potomstwa myszy MSUS.
Kiedy naukowcy wstrzyknęli myszom enzymy blokujące acetylację i metylację, ekspresja receptora mineralokortykoidów została stłumiona. Podobnie, gdy wstrzyknęli myszom te enzymy lub zablokowali receptor mineralokortykoidowy, myszy wykazywały podobne zmiany behawioralne do tych obserwowanych u myszy MSUS. Zespół „wykonał naprawdę fajną robotę, stosując inhibitory farmakologiczne, aby powtórzyć odkrycie, które zaobserwowali w przypadku stresora” - powiedział Walker.
Nie jest jasne, w jaki sposób zestresowane samce myszy przekazują swoje zachowania szczeniętom. Naukowcy odkryli, że plemniki zestresowanych ojców mają podwyższoną metylację DNA na promotorze receptora mineralokortykoidowego.
Ale Sarah Kimmins, biolog rozrodczy, który bada epigenetykę na McGill University w Montrealu, nie stwierdził, że wyniki metylacji DNA są znaczące. „Twoja metylacja jest w twoim błędzie w twoim teście”, powiedziała. Co więcej, powiedziała, że poziomy metylacji były tak niskie, że prawdopodobnie nie miały znaczącego efektu biologicznego.
Mansuy mówi, że wiele innych zmian epigenetycznych może również przyczynić się do przekazania cechy. Na przykład poprzednie prace w jej laboratorium wykazały, że zmiany w niekodującej obfitości RNA w plemnikach mogą przekazać skutki urazu przez pokolenia.
Jak epigenetyczne modyfikacje plemników uciekają przed masowym epigenetycznym przeprogramowaniem, które następuje po zapłodnieniu jaja, nadal nie jest znane. Ogólne zjawisko stresu rodzicielskiego mającego wpływ na następne pokolenie jest realne, powiedział Kimmins. „Pytanie brzmi: jak to się dzieje?”
Mansuy powiedział, że jej laboratorium kontynuuje prace nad zrozumieniem, w jaki sposób efekty MSUS są przekazywane przyszłym pokoleniom. Na razie niniejsze badanie sugeruje, że naukowcy powinni zwracać uwagę na lekką srebrną podszewkę zaniedbania. „Zaskakujące było stwierdzenie, że elastyczność behawioralna była obserwowana przy różnych zadaniach, że obserwowano ją zarówno u mężczyzn, jak iu kobiet, i że była ona przekazywana między pokoleniami” - powiedział Mansuy.
K. Gapp i in., „Wczesny stres u ojców poprawia elastyczność behawioralną potomstwa” Nature Communications, doi: 10.1038 / ncomms6466, 2014.
;
