Большинство людей знают, что ДНК – это генетический код, своего рода чертеж наших биологических особенностей. Если развить эту идею, можно сказать, что организм использует этот код как шаблон для производства протеинов, которые помогают создавать новые клетки и проводить контроль их качества. В каждой клетке содержится весь ваш генетический код, а также средства для прочтения этого кода и определения того, какую часть его последовательности превратить в протеины.
Среда и опыт играют огромную роль в определении того, какие части вашего генетического кода будут прочитаны и воспроизведены в каждой новой клетке, созданной вашим телом. Как же опыт или среда это делают? Ну, на самом деле организм ведь не «читает» каждое «слово» вашей ДНК. Исследователи обнаружили, что в клетки вшиты и геном (весь ваш генетический код), и эпигеном – еще один слой химических маркеров, расположенный над ДНК и влияющий на то, какие гены будут прочтены и воспроизведены в протеинах, а какие – нет. Слово «эпигенетический» в прямом смысле значит «расположенный над геномом». Такие эпигенетические маркеры передаются от родителя ребенку вместе с ДНК.
Можно представить себе это следующим образом: геном похож на музыкальные ноты, а эпигеном – это условные знаки, которые помогают понять, насколько громко, тихо, быстро или медленно данные ноты нужно исполнять. Существуют даже обозначения, позволяющие пропустить целый музыкальный фрагмент. Эпигенетические условные знаки подвержены воздействию опыта и переписываются в зависимости от среды, в которой вы живете.
Активация стрессового ответа – один из способов влияния среды на эпигенетические условные знаки. Когда ваше тело пытается адаптироваться к переживаемому стрессу, оно включает и выключает определенные гены – в частности, те из них, которые будут обусловливать вашу реакцию на стрессовые события в будущем. Этот процесс взаимодействия эпигенома и генома в ответ на влияние среды называется эпигенетической регуляцией; он крайне важен для понимания того, как токсичный стресс вредит здоровью на протяжении жизни. Если четырехлетний ребенок сломает кость, эта травма не будет вписана в его эпигеном, не будет влиять на него в долгосрочной перспективе. Однако если тот же самый ребенок подвергнется хроническому стрессу и переживет тяжелые события, некоторые гены, управляющие реакцией мозга, иммунной и гормональной систем на стресс, включатся, а другие выключатся. И если не произойдет никакого вмешательства извне, эти корректировки сохранятся: изменится работа детского организма, в некоторых случаях – вплоть до развития заболеваний и преждевременной смерти.
За эпигенетическую регуляцию отвечает целый ряд процессов; и о двух из них в контексте генетики стресса мы знаем больше всего. Речь идет о метилировании ДНК и модификации гистонов. В процессе метилирования ДНК биохимический маркер (метильная группа) прикрепляется к началу последовательности ДНК. Этот маркер не дает включить ген – он выполняет роль таблички «Не беспокоить» на дверной ручке гостиничного номера. Он запрещает «обслуживающему персоналу» входить и переводить генетическую последовательность в протеины, по сути делая эту часть генетического кода безмолвной.
Гистоны выполняют для ДНК роль «пояса целомудрия». Эти протеины следят за неприкосновенностью генетического материала и не дают механизмам транскрипции получить к нему доступ. После прикрепления определенных биохимических маркеров к гистонам эти гистоны модифицируются: меняют форму и становятся более открытыми, что позволяет читать и воспроизводить ДНК. А теперь давайте вспомним о крысах и их детенышах: исследование влияния вылизывания и груминга на крысят – отличный пример эпигенетической регуляции. Мини и его коллеги обнаружили, что обильное вылизывание со стороны матерей приводило к выделению у потомства большого количества серотонина. Возможно, вы слышали о том, что серотонин является естественным антидепрессантом нашего организма. Он поднимает настроение и действует на крысят как «Прозак»[13]. Благодаря серотонину малыши не просто чувствуют себя лучше: в их телах активируется химический процесс, который влияет на транскрипцию части ДНК, которая управляет стрессовым ответом. Мини и его коллеги в конце концов показали, что вылизывание и груминг меняют эпигенетические маркеры ДНК крысят, тем самым меняя их стрессовый ответ на всю оставшуюся жизнь.
Такие эпигенетические изменения позволяют природе быстрее передавать информацию. Не вылизывая крысят, мамы-крысы, по сути, сообщают им, что в окружающей среде происходит что-то плохое, так что нужно сохранять бдительность. И чтобы не ждать, пока сменится несколько поколений и произойдет генетическая адаптация на уровне изменения ДНК, информация о среде передается сразу следующему поколению на уровне эпигенома. Исследовательская команда Мини придумала блестящий подход к более подробному исследованию этого вопроса: вдохновившись сюжетом, распространенным в кинематографе, они подменили некоторых крысят после рождения. Крысят от мам, склонных к частому вылизыванию, подложили родительницам, которые мало вылизывали своих детенышей, и наоборот. В итоге оказалось, что метилирование ДНК соответствовало паттернам приемных, а не биологических матерей. То же самое касалось и поведения: крысята склонных к вылизыванию матерей, выращенные менее заботливыми крысами, вырастали тревожными, с высоким уровнем гормонов стресса, и сами меньше вылизывали свое потомство. Мини с коллегами обнаружили, что огромное значение имели различия в вылизывании и груминге на самых ранних этапах развития крысят (а именно в первые десять дней после рождения).
Но и на этом ученые не остановились: Мини с коллегами проверили, возможно ли изменить паттерны метилирования ДНК у крыс после достижения зрелости. С помощью трихостатина А (антибиотик, способный удалить метильные маркеры ДНК) они разработали способ химического изменения паттернов метилирования. После введения данного препарата в мозг выросшего потомства матерей обоих типов (и склонных, и не склонных к вылизыванию) изменения в стрессовом ответе удалось полностью устранить.
Это исследование поразило меня по нескольким причинам. Оно продемонстрировало, что механизм этих долгосрочных изменений нельзя считать просто генетическим. Опыт тяжелого детства, имевшийся у моих пациентов из Бэйвью, влиял на их ДНК и, скорее всего, менял многое на эпигенетическом уровне.
Исследование Мини продемонстрировало не только то, как матери могут негативно влиять на своих детей, недостаточно вылизывая их, но и как они способны помочь малышам, вылизывая их больше. Раз среда поддается изменениям, есть надежда и для человеческих детенышей, которые родились у не склонных к «вылизыванию» матерей. Эти детеныши не бракованные, не дефективные. Биология утверждает, что если они смогут попасть в безопасную, стабильную, благоприятную среду в раннем возрасте, то данный расклад поможет им развить здоровую систему стрессового ответа во взрослой жизни. Как мы уже отмечали, чтобы переносимый стрессовый ответ не превратился в токсический, необходимо присутствие взрослого, который возьмет на себя роль буфера, смягчающего воздействие стрессора. Для крысят эту роль выполняло вылизывание и груминг со стороны матери. Для человеческих детенышей эту роль может выполнить отец, который обнимет и выслушает. Буфер крайне важен не только для снижения активности гормонов стресса, но также и для предотвращения эпигенетических изменений, которые приводят к формированию нездоровой реакции на стресс и связанных с ней серьезных проблем со здоровьем.
