家庭破裂竟会影响子女的遗传基因?


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Bio Valley Text/T.Shen

生活在巴基斯坦SOS儿童村孤儿院的儿童往往生活起步很艰难。许多孩子失去了父亲。在保守的巴基斯坦社会,这意味着这些孩子也失去了母亲。可怜的寡妇找到足够的工作来支持你的家庭和挣扎,你可能不得不放弃你的孩子。

巴基斯坦木尔坦,拉合尔和伊斯兰堡的孤儿院为这些儿童提供庇护和医疗服务,并将他们送到当地学校,而这些孤儿院则试图为儿童提供苏黎世的“最佳支持”。大学研究员Ali Jawaid表示,尽管如此,这些儿童仍然会出现类似于创伤后应激障碍(PTSD)的症状,包括焦虑和抑郁。

除了这些心理负担之外,研究人员Jawaid还想知道孩子们所经历的潜在隐患,然后他和孤儿院联合进行了一项研究,探讨父母分离造成的情感创伤。儿童身体微妙的生物变化的可能性,以及这种变化是否持续这么长时间,是否会传给这些孩子的后代。

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件的小型研究中,包括大屠杀幸存者的儿童,研究人员还发现了身体的微妙之处这些孩子生理和健康的变化。

华盛顿州立大学研究员迈克尔斯金纳说,如果我们的经历影响到儿童及其子女,那么这可能是反吸烟的有力证据,甚至可能是家庭移民政策的分歧。事情,如果你的祖父母接触到的东西会改变你的风险,那么我们今天做的和我们擦除的东西可能会影响我们的曾孙。

Skinner等人的动物研究表明,表观遗传变化(即影响基因表达的生物因子的涡旋)可能会传代(Science,2014年1月24日,第361页),如果创伤可以诱导人群如目标基因组变化,然后这些变化可以用作特殊生物标志物,以帮助识别高危精神疾病或其他健康问题的人,并作为帮助科学家开发特殊干预措施来扭转遗传的目标。

但它证明,不同于身体压力的情绪创伤可以传递给后代。科学家可能面临一些挑战。一些研究人员担心这个想法的危险后果。来自西奈山伊坎医学院的研究员Rachel Yehuda通过了测试。一项针对大屠杀中40名幸存儿童的研究发现,这些儿童体内应激激素皮质醇的基线水平较低,并且有一种特殊的DNA甲基化模式(靶向遗传标记)。

在去年发表的一项研究中,研究人员认为创伤导致遗传性改变可能为时过早,而媒体炒作可能导致人群误导,这意味着一代人可能遭受创伤。会永久性地伤害后代。

哥伦比亚大学的研究员凯瑟琳克罗克说,我们已经大大过度解释了最初的结果,公众对表观遗传学的看法可能永远无法得到证实。

研究人员从巴基斯坦的孤儿和与父母同住的同学的尸体中收集了血液和唾液样本。他们想知道失去亲人和被迫分离是否会在细胞层面留下一些可识别的痕迹,但为了真正证明代际遗传,研究人员还必须对这些孤儿进行多年的研究,直到他们有自己的孩子为止。

当研究人员研究许多组织时,他们发现表观遗传学是真实的。在秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)这样的简单生物中,研究人员发现,一旦通过改变它们产生的RNA来关闭基因,它们就会关闭。它将保持沉默80代或更长时间。

一些例子很引人注目。当水獭暴露于捕食者的气味时,它的后代会长出一个尖头的装甲头部结构。当研究人员对小鼠进行研究时,他们发现,当父母暴露于饮食,体温过低或毒素改变的环境中时,其后代的行为会发生变化,体重会增加。

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人类的流行病学研究也揭示了类似的模式,其中一个最着名的例子是荷兰的饥荒冬季,这是在第二次世界大战的最后几个月里,在一场粮食短缺中肆虐荷兰的饥荒。在此期间,孕妇出生时比新生儿早,并且患肥胖,糖尿病和精神分裂症的风险更高。

对其他群体的研究表明,在幼儿期甚至母亲中饿死的父母的后代患心脏病的风险更高。去年的历史记录表明,作为战俘的内战士兵比其他退伍军人的儿子更容易。英年早逝。

但是人类研究一直面临着明显的反对:创伤可以通过父母而不是表观遗传学传播。例如,战俘的经历可能使这些退伍军人成为可怜的父亲,这可能会对他们造成伤害。后代的生活,以及童年时期大屠杀中饥饿或幸存的儿童的成长,足以塑造儿童的行为。为了回答这些问题,研究人员需要研究小鼠模型。只有这样我才能回答。

来自苏黎世联邦理工学院的研究员Isabelle Mansuy在2001年设计了一种鼠标干预方法,它重现了儿童创伤的某些方面。研究人员以不可预测的时间间隔使用了小鼠母亲和幼崽。通过将母亲放入试管或将其扔入水中来分离和干扰育儿过程,这对于老鼠来说是一种压力的体验,当母亲带着幼仔回到笼子里时,仔猪经常被忽视,这无意中增加了对后代的分离压力。

研究人员说,鼠标遭遇似乎有一个目的,我们正在应用一个受人类情况启发的案例,这可能是对儿童健康的更好理解。

研究人员发现,受压的幼鼠在成年期表现出不同的行为,但令他们惊讶的是,这种行为改变持续存在于后代的后代,研究人员认为这可能是幼鼠本身。行为的结果,即幼鼠的创伤可能会成为一个坏父母,这与他们童年时所经历的忽视完全相同,所以他们可能会传递一种行为遗产,这种行为遗产和解释持久人类发现的这种现象的心理影响是一样的。

随后,研究人员Mansuy研究了雄性小鼠品系,他们用一只创伤性雄性小鼠培育出一只没有受到创伤的雌性小鼠,然后将雄性小鼠带出含有雌性小鼠的笼子,这样行为不会影响行为。后代。当少年断奶时,研究人员将小鼠分成不同的组,以防止幼犬加强彼此的行为。

研究人员发现,强迫父亲所生的后代表现出更多的冒险行为,例如探索悬挂在地面上的平台的暴露区域。当这些小鼠落入水中时,它们会与对照组进行比较。小鼠放弃并停止游泳,这也是小鼠抑郁症的一个指标。

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研究员Mansuy希望通过深入研究找出引发创伤的生物标志物。许多早期哺乳动物表观遗传学研究都集中在DNA甲基化上,即用甲基化基因标记DNA来关闭基因表达。但是,这些变化似乎不太可能直接继承。在哺乳动物中,当精子和卵子结合形成胚胎时,甲基化基本上会消失。

Mansuy和其他研究人员仍然认为甲基化似乎起了一定的作用,然后他们开始研究一种小的非编码RNA(sncRNA),其中大多数可以被DNA复制,然后DNA作为信使。指导细胞核糖体产生特定蛋白质;然而,含有短链RNA的细胞不会产生蛋白质。相反,这些非编码RNA“携带”信使RNA,干扰或扩增其功能,导致更多或更少的特异性蛋白质。

此外,研究人员认为,压力还可以影响sncRNAs和其他各种生化变化,包括激素水平升高,如皮质醇,炎症,研究人员继续关注精子中sncRNAs的研究,睾丸内新形成的精子在上扭曲管中成熟几周,sncRNA特别容易受到压力,当精子与卵结合时,改变的sncRNA将在发育的初始阶段改变蛋白质的产生,从而导致数百万的分裂。在细胞中产生一定的效果。

马里兰大学的研究员特雷西贝尔说,当这些细胞形成受精卵时,会产生很多信号。如果父亲的身体携带影响母亲RNA的非编码RNA,这将改变胚胎发育的轨迹。

狸的气味,声音和光线干扰老鼠并让他们感受到压力,随后研究人员检查了小鼠精子和后代的sncRNA,发现有一些9种sncRNA的差异,包括调节SIRT1的sncRNA,这种形式影响身体代谢和细胞生长。基因。

研究人员随后生成了具有相似变化的RNA分子,并将其注入早期胚胎。当这些胚胎成熟时,它们的RNA变化与精子相似;当第二代小鼠经历一段时间的压力后,体内皮质酮的水平将降低,如果进行相同的RNA变化,将产生具有相同表型的后代。

研究员Mansuy说,我们发现雄性小鼠在幼年时受到创伤时会产生相似的RNA变化,并且它们体内的sncRNA水平较高,包括miR-375,后者在应激反应中起关键作用。字符。

Mansuy确信这些分子变化解释了她记录的一些遗传行为特征。在一项实验中,当小鼠从创伤性雄性精子注射RNA到未受伤害的父母的受精卵时,研究人员正在试验小鼠。在身体中发现了相同的行为变化。

现在研究人员掌握了在小鼠体内获得的数据,研究人员Mansuy一直在寻找人体中类似的表观遗传变化。她分析了荷兰士兵的鲜血。血液是在2005 - 2008年。在荷兰士兵驻扎在阿富汗之前和之后的几年里,Mansuy目前正与法国尼斯的临床医生合作,分析2015年恐怖袭击幸存者的血液样本。

其他研究人员发现了士兵血液中sncRNA的变化。例如,2017年,荷兰的研究人员发现,暴露于战斗伤口的士兵在数十种sncRNA中存在显着差异,其中一些与PTSD直接相关,但研究员Mansuy在实验室小鼠中未发现相同类别的RNA变化身体,也许是因为几年前来自士兵的样本,或者因为老鼠与人类不同,这可能暗示了小鼠模型。这些局限性,但研究人员希望,这意味着表观遗传学的变化对创伤的类型和时间非常敏感。

在最近发表于bioRxiv的一项研究中,研究人员Mansuy等人。记录了孤儿血液和唾液中脂肪酸水平的变化,这些变化模拟了创伤小鼠的变化和sncRNA的变化,研究人员认为这些变异是相似的生物。标记的存在可能表明在小鼠和儿童经历创伤后可能存在类似的途径。

塔夫茨大学的研究员拉里费格也对鼠体进行了研究。他们发现小鼠的精子中也存在特殊的sncRNA,并与没有压力的父母所生的后代相比。这些老鼠更焦虑,而不是社交。

2016年,研究员Mansuy发表证据表明,在富裕环境中受到创伤的老鼠不会将创伤症状传给后代,证据有限。目前他们正在进行一项扩展实验,结果显示在分子中在生命经验水平上,愈合也会造成损害,并且在适当时,环境的丰富可能最终有助于纠正创伤引起的一些变化。

研究人员指出,表观遗传变化是可逆的,如果存在表观遗传变化,它们会对环境做出反应。十年前,研究员费格通过研究老鼠发现了类似的效果。这意味着负面环境影响可能是可逆的,并且后期研究人员仍有许多工作要做,研究人员认为,对小鼠的研究可能会揭示人类情绪创伤影响其后代生物学特性的机制。

[1]安德鲁库里。一个痛苦的遗产,科学19 Jul 2019: Vol。 365,Issue 6450,pp.212-215 DOI: 10.1126/science.365.6450.212

[2] Jocelyn Kaiser。表观遗传学异端科学,科学2014年1月24日:卷。 343,第6169期,PP。 361-363 DOI: 10.1126/science。 343.6169.361

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