Новое исследование показывает, что чрезмерный стресс в подростковом возрасте может привести к долгосрочным изменениям в экспрессии генов головного мозга, особенно тех, которые связаны с биоэнергетическими функциями.
Результаты исследования показывают, что такие изменения могут нарушать клеточное дыхание и способствовать поведенческим проблемам и психическим расстройствам во взрослом возрасте. Исследование на крысиной модели показало, что крысы-подростки, находящиеся в состоянии стресса, проявляют тревогу, снижение общительности и когнитивные нарушения, что связано с изменениями в генах, контролирующих митохондриальную функцию в префронтальной коре.
Эти результаты подчеркивают критическое влияние подросткового стресса на функции мозга и поведение взрослых.
Чрезмерный стресс в подростковом возрасте может вызвать изменения в профиле генов, экспрессируемых в мозге, особенно тех, которые связаны с биоэнергетическими функциями.
Эти изменения могут повлиять на клеточное дыхание, что приводит к поведенческим проблемам и психическим расстройствам во взрослом возрасте, согласно исследованию на крысах, проведенному учеными из Медицинской школы Рибейран-Прету Университета Сан-Паулу (FMRP-USP) в Бразилии.
Результаты представлены в статье, опубликованной в научном журнале Translational Psychiatry.
Ни для кого не секрет, что в подростковом возрасте в нашем организме и поведении происходит множество изменений, когда мозг претерпевает структурные и функциональные изменения, обусловленные как нейробиологическими, так и социальными факторами.
«Как и человеческий мозг, мозг крысы-подростка очень пластичен. Эта пластичность проявляется на молекулярном уровне и в поведении. Изменения в профилях экспрессии конкретных генов в различных областях мозга приводят к изменениям в связях клеток головного мозга, которые распространяются системно и могут вызывать стойкие изменения во взрослом возрасте, которые коррелируют с психическими расстройствами», — комментирует Тамирис Сантос-Сильва (Thamyris Santos-Silva), первый автор статьи.
«Подростковый возраст — критический период для пластичности мозга, на который значительное влияние оказывает социальный опыт», — добавил Фелипе Виллела Гомес (Felipe Villela Gomes), последний автор статьи и профессор кафедры фармакологии FMRP-USP.
«Восприимчивость к неблагоприятным социальным и экологическим факторам, таким как травмы, оскорбления и жестокое обращение, увеличивается в этот период, а социальный опыт может влиять на уязвимость и устойчивость к стрессу».
Префронтальная кора — это область мозга, которая чрезвычайно восприимчива к стрессу в подростковом возрасте. Когда мозг созревает, крайне важно усилить когнитивный контроль над эмоциями, обычно наблюдаемыми во взрослом возрасте. У крыс, подвергшихся стрессу в подростковом возрасте, в этой области наблюдался более низкий уровень экспрессии генов, играющих ключевую роль в митохондриальном дыхании.
Митохондрии — это органеллы, обнаруженные в большинстве клеток человека и крыс, а также во многих других живых организмах. Благодаря клеточному дыханию они являются основным источником химической энергии для функционирования нейронов — одного из основных типов клеток головного мозга. Таким образом, они помогают регулировать социальное поведение, включая реакцию на стресс.
Исследование началось с анализа поведенческих реакций на стресс, таких как тревога, социальное взаимодействие и познавательные способности, у крыс позднего подросткового возраста. Животные подвергались стрессовому протоколу в течение десяти дней подряд, что совпало с интенсивным периодом пластичности мозга. Затем их подвергли специальным тестам для оценки их поведения, и результаты в каждом случае показали явные нарушения.
«Мы обнаружили, что животные, подвергшиеся стрессу на этом этапе жизни, демонстрируют заметно плохой поведенческий профиль с тревогой, снижением общительности и нарушением когнитивных функций», — сказал Гомес.
Чтобы выяснить, отражаются ли эти изменения на экспрессии генов, исследователи отправили образцы РНК в Лабораторию поведенческой генетики Института мозга (BMI) Швейцарского федерального технологического института в Лозанне (EPFL). Лабораторию возглавляет Кармен Санди (Carmen Sandi), профессор нейробиологии.
Чтобы исследовать экспрессию генов в мозге крыс, лаборатория секвенировала информационную РНК и проанализировала результаты с помощью инструментов биоинформатики.
«Анализ показал изменения в генах префронтальной коры у животных, подвергшихся стрессу. Среди десяти наиболее пострадавших генов несколько были связаны с путями, связанными с окислительным стрессом и функцией митохондрий, ключевым клеточным компонентом производства энергии для мозга», — объясняет Гомес.
Было также обнаружено, что стресс влияет на потребление кислорода митохондриями мозга этих животных.
«Теперь у нас есть различные доказательства, указывающие на важность митохондриальной функции в этом поведенческом профиле», — добавляет Гомес.
Следующие шаги
Следующие шаги исследователей будут включать изучение того, может ли этот поведенческий профиль служить основой для прогнозирования реакции человека на стресс и в какой степени это действительно приводит к развитию психических расстройств.
«Другой путь продвижения исследования — сосредоточиться на генетических изменениях и провести тесты, чтобы выяснить, что происходит, когда экспрессия генов уменьшается или улучшается. Это может предоставить больше доказательств связи между стрессом и рассматриваемыми изменениями и даже указать на способы борьбы с ними», — заключает Гомес.
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики АО «СЗМЦ» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей
E-mail для связи – [email protected];
