Ученые выяснили, как стресс, пережитый отцом, влияет на здоровье потомства

На здоровье потомства влияет не только здоровье матери, но и состояние отцовского организма. Пережитый отцом стресс, недоедание, употребление токсичных веществ, ионизирующее излучение приводят как к изменениям структуры ДНК, так и к эпигенетическим изменениям (модификациям экспрессии генов без изменения структуры ДНК) у потомства.

Исследования последних лет доказывают, что изменения, вызванные внешними факторами, наследуются от отцов через метилирование ДНК сперматозоидов, модификацию белков, участвующих в упаковке ДНК, а также через эпигенетические модификации, вызванные изменением состава и структуры РНК, содержащейся в сперме. Механизмы влияния стресса на эпигенетику до сих пор не до конца изучены.

Ученым из Пенсильвании под руководством Дженнифер Чан (Jennifer Chan), ранее доказавшим, что за передачу потомству реакции на стресс отвечают девять видов микроРНК, которые накапливаются в сперме, впервые удалось определить, где и когда в процессе развития сперматозоидов закладываются изменения, обусловленные перенесенным отцом стрессом. Чтобы сделать это, ученые сравнили выработку микроРНК тканями репродуктивного тракта самцов мыши под действием гормона стресса и в его отсутствие. Существенные различия обнаружились в работе клеток эпидидимиса (придатка яичка) – длинной извилистой трубки, компактно уложенной позади яичка, где происходит созревание сперматозоидов. Ученые предположили, что именно клетки эпидидимиса способны перепрограммировать сперматозоиды.

Известно, что клетки эпидидимиса вырабатывают и выпускают во внеклеточное пространство везикулы (пузырьки) с фрагментами РНК. Во время созревания сперматозоидов везикулы проникают сквозь их мембрану и в дальнейшем контролируют порядок экспрессии генов. В предыдущей работе ученые из группы Чан анализировали состав спермы самцов, подвергавшихся хроническому стрессу: он показал повышенное содержание в ней микроРНК девяти типов. Введя эти микроРНК в искусственно оплодотворенные мышиные яйцеклетки, ученые получили потомство с выраженно замедленной реакцией на стресс. Мышата, зачатые спустя 3 месяца после прекращения действия стрессовых факторов на отцов, также проявляли измененную реакцию на стресс.

Новое исследование связало выработку микроРНК с работой рецепторов гормона стресса кортикостерона, который вырабатывается у мышей, когда они чувствуют запах хищника. Клетки эпидидимиса, подвергавшиеся длительному воздействию гормона стресса, в больших количествах вырабатывали рецептор этого гормона, перепроизводство этого белка сохранялось в течение нескольких месяцев после возвращения концентрации кортикостерона к норме.

Эксперименты in vitro с клетками мышиного эпидидимиса подтвердили правильность обоих предположений: при постоянном воздействии кортикостерона клетки давали больше везикул с микроРНК тех самых девяти видов и вырабатывали больше глюкокортикоидных рецепторов как во время, так и в течение нескольких месяцев после пережитого стресса.

Везикулы с РНК содержатся и в человеческой сперме, поэтому  Чан и ее коллеги предполагают, что у людей механизм наследственной передачи эпигенетических изменений, вызванных хроническим стрессом, может быть аналогичен мышиному. Сейчас генетики под руководством Чан повторяют свои эксперименты с образцами спермы, полученными у студентов. Стрессовым фактором служит сессия, поясняет ученый.

Результаты исследования ученые представили на на ежегодном собрании нейробиологического общества США.