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一代创伤的影响甚至可遗传五代,但可以被后天环境逆转
【字体: 大 中 小 】 时间:2023年03月16日 来源:精准医学进展
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我们的父母和祖父母构成了我们的一部分。他们养育了我们,作为我们的榜样,他们也把自己的基因传递给了我们。这就是为什么我们和他们相似,为什么我们有共同的遗传倾向。
我们的父母和祖父母构成了我们的一部分。他们养育了我们,作为我们的榜样,他们也把自己的基因传递给了我们。这就是为什么我们和他们很相似,为什么我们都有患上某些疾病的遗传倾向。然而,基因可能不是我们遗传的唯一分子因素。前几代人的生活方式和经历的影响——包括他们吃得如何,是否遭受过情感创伤——也可以通过精子和卵细胞中的生化标记代代相传。
在瑞典北部的?verkalix村进行的一项研究分析了一个多世纪以来的家庭数据,结果显示,童年时期饮食丰盛的男性的儿子患心血管疾病的风险高于从小饮食清淡的男性的儿子。饮食的影响甚至延伸到第二代:饮食过量的男性的孙子患糖尿病的风险更高。
我们还知道,早年的创伤性状况、身体虐待或性虐待以及暴力会影响几代人的健康。这些会增加抑郁、焦虑、人格障碍以及代谢和心血管疾病的风险。越南战争老兵和大屠杀幸存者的孩子更有可能患有创伤后应激障碍和抑郁症。科学家、心理学家、精神病学家和社会工作者早就意识到这种代际影响,但不清楚造成这种影响的原因。Isabelle Mansuy教授和Katharina Gapp教授一直在研究这个问题,他们的发现表明所谓的表观遗传因素起着作用。
表观遗传因子是DNA上和周围的分子或分子标记的集合,不会直接改变其序列(遗传密码)。相反,它们通过复杂的分子和结构过程调节DNA活性和基因表达。
和DNA一样,生殖细胞中的表观遗传因子也可以遗传。然而,目前尚不清楚这些因素是否完全遗传,如果它们被创伤经历或不良饮食所改变,那么下游有多少人可能会受到影响。今天,已知症状会从一代遗传到下一代,但还需要更多的研究来确定表观遗传异常是否会在几代人之间持续存在。
这与虐待儿童或家庭暴力受害者和逃离冲突的难民所经历的压力和创伤尤其相关。创伤幸存者的心理创伤已经够悲惨的了。但如果影响延伸到他们的后代,这将使受害者人数大大增加。
Mansuy和Gapp研究了创伤的影响如何在小鼠中遗传。他们能够证明,长时间暴露在压力下的雄性幼鼠长大后会成为反社会的成年鼠,表现出类似抑郁的症状,更大的冒险行为和记忆缺陷。当研究人员将这些动物与对照小鼠交配并研究它们的后代时,他们发现下一代也表现出同样的改变行为模式,一些异常行为甚至持续到第五代。
几年前,作为曼苏团队的博士生,Gapp开始了她的研究生涯。如今,她在苏黎世联邦理工学院管理着自己的研究小组。在她的博士项目中,她发现精子中的RNA在一定程度上负责将压力的影响传递给小鼠。为了证明这一点,她分析了数千个来自动物精子细胞的RNA分子,这些动物本身暴露在创伤性压力下,或者其父亲经历过压力,并将它们与没有创伤的对照组动物进行了比较。
通过这种方式,她能够识别出这些RNA分子的特征特征,而这种特征只在受过创伤的动物身上发现。在随后的实验中,她从受过创伤的雄性小鼠的精子中分离出RNA,并将其注射到没有受过创伤的父母产生的受精卵中。结果证实,精子RNA传递了关于先前创伤的信息——一个明显的表观遗传传播案例。
Gapp的工作建立在Isabelle Mansuy开发的一个开创性模型上,该模型帮助研究人员研究压力和情感创伤对小鼠的影响。在Mansuy的模型中,幼崽与它们的母亲随机分开三个小时,时间是不可预测的。在两周的时间内,每天重复这样做。此外,母亲们还面临着严重和不可预测的压力情况。
事实上,RNA可能是过去创伤经历的一个指标,不仅在小鼠身上,而且在人类身上,Mansuy小组的另一名博士生证明了这一点。研究人员与巴基斯坦SOS儿童村和巴基斯坦生物诊断实验室合作进行了一项研究。在其中一项研究中,他能够证明孤儿血液中某些RNA分子的数量与对照儿童不同。在作为孤儿长大的成年男性的血液中,同样的RNA分子也发生了改变。在最近的一项已经过同行评审但尚未发表的研究中,他还能够证明,在童年经历过一次或多次创伤事件的男性,其精子RNA分子会发生变化。
然而,RNA可能不是创伤影响遗传的唯一分子因素。染色体在精子中的空间组织方式——换句话说,它们是紧密地排列在一起,还是在细胞核内的某些点上更松散地排列——可能也很重要。许多蛋白质能够以一种影响染色体结构的方式与DNA结合。在胚胎发育等过程中,正是这种结构影响着细胞中哪些基因活跃或不活跃。
糖皮质激素受体是与染色体结合的蛋白质之一,它与应激时释放的激素相互作用,也与溶剂、塑料制品和农药中存在的激素活性物质相互作用。因此,新闻出版总署怀疑,当一个人已经暴露在污染物中,饮食不健康,同时也遭受创伤时,可能会出现综合效应。
Gapp说:“越来越多的证据表明,男性在怀孕前的行为可能会对后代的胚胎发育起作用,我们开始看到男性对未出生孩子的健康负有共同的责任。”到目前为止,这一负担一直以建议的形式直接落在准妈妈的肩上,如在怀孕期间戒酒和戒烟。
然而,即使迄今为止创伤的表观遗传影响主要是在父亲及其后代身上发现的,这也不排除涉及被称为卵母细胞的女性生殖细胞的代际影响的可能性。简而言之,研究人员对女性生殖细胞遗传的研究要少得多,因为获得罕见的卵母细胞要比获得精子细胞难得多。
尽管创伤事件的表观遗传效应可能会在几代人之间产生共鸣,但好消息是它们是可逆的。Gapp通过将受到创伤的幼鼠暴露在丰富的环境中,在小鼠身上证明了这一点。除了被放在更大的小组和更大的围栏中,鼠还能接触到鼓励它们移动和探索的物体。结果,许多受创伤的鼠原本会表现出的症状,比如冒险行为的增加,都消失了。刺激环境不仅逆转了创伤对先前受过创伤的小鼠的影响,而且还逆转了它们随后的后代。在一项规模较小的研究中,研究人员不仅证实了动物行为的可逆性,而且在个体表观遗传因素的分子水平上也证实了这种可逆性。“表观遗传变化的主要特征是,与遗传变化不同,它们可以逆转,”Mansuy说。
这与我们的心理学和精神病学知识紧密相连。受虐待或受到其他创伤的儿童越早开始治疗,将任何长期影响最小化的机会就越大。Mansuy和Gapp的研究正在帮助改变我们对心理健康的看法。Mansuy说:“不幸的是,患有精神健康障碍的人有时会觉得他们是自找的。”但是,如果遗传因素在这种疾病的发展中起作用,这种假设就比以前更不可信了。