Перевод фрагмента статьи из журнала Health & Social Work
Основы эпигенетики
В 21 веке общепринято считать, что геном представляет собой основу жизни и психосоциальных явлений. Тем не менее, остаётся актуальным вопрос о соответствующих ролях врождённого и приобретённого (nature or nurture) в человеческом опыте и о характере их взаимодействия в данном контексте, несмотря на более чем полувековую историю открытия значения ДНК Уотсоном и Криком (Watson, Crick, 1953).
Код ДНК человеческого генома не определяет синтез белков один-в-один. На самом деле гены подвергаются эпигенетическим процессам (т. е. модификациям, которые не затрагивают базовой генетической последовательности нуклеотидных оснований, а происходят из биологических и средовых влияний на экспрессию генов) (Eisenberg, 2004). При экспрессии генов генетический код служит «планом местности», который направляет синтез белков из аминокислот. Однако, этот процесс синтеза модулируется сигналами внутренней и внешней среды, которые способны модифицировать процесс организации базовых органических молекул в анатомию и физиологию. Хотя гены и описывают синтез белков, имеется значительная вариабельность в том, как они экспрессируются.
Справка: экспрессия генов — это процесс, в ходе которого наследственная информация из гена (последовательности нуклеотидов ДНК) преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок.
Один генотип, генетический план местности организма, может быть экспрессирован во множество различных физиологических и поведенческих вариантов, известных как фенотипы. Это очевидно из примера фенилкетонурии, приведённого Eisenberg (2004). Это расстройство при отсутствии должного лечения ведёт к развитию выраженного замедления психического развития, психозов и судорог. Если детей с этой аномалией после рождения держать на диете с низким содержанием аминокислоты фенилаланина, у них расстройство не развивается. Таким образом, хотя генотип фенилкетонурии не меняется, её фенотипическое выражение изменяется средой (питанием). Механизмы экспрессии таких разных фенотипов только начинают становиться более понятными, но похоже, что в них задействованы регуляторные влияния внутренних и внешних средовых сигналов вроде гормонов стресса, которые, в свою очередь, модифицируют процесс транскрипции генов (Kandel, 1998; E. L. Rossi, 2004).
Научение и другой психосоциальный опыт может модулировать экспрессию генов
В дополнение к физическим средовым силам опыт научения в социальном окружении тоже может менять генную экспрессию (McCutcheon, 2006). Двунаправленные отношения врождённого и приобретённого, генов и окружения, впервые были продемонстрированы в серии прорывных исследований материнской заботы у крыс (Francis, Champagne, Liu, & Meaney, 1999; Liu et al., 1997). В этих исследованиях было выявлено обратное соотношение между количеством рецепторов к гормонам стресса в гиппокампе крысы и её склонности проявлять стрессовые реакции. Количество этих рецепторов определено генотипом крысы. Высокочувствительные к стрессу крысы предоставляют низкий уровень материнской заботы своим детёнышам, которые, в свою очередь, проявляют большую стрессовую реактивность и позднее предоставляют низкий уровень материнской заботы уже своим детёнышам. Однако, эти исследования открыли, что гормональные и поведенческие стрессовые реакции детёнышей крыс, также как и количество рецепторов к стрессовым гормонам, модулируются в результате материнского поведения их матерей, включавшего разные варианты ухода и вылизывания. Даже если крыса родилась с генотипом, который кодирует меньшее число рецепторов к стрессовым гормонам, если за ней ухаживала заботливая мать, предоставлявшая высокий уровень заботы, гены крысы начинали продуцировать больше стрессовых рецепторов, в результате чего крыса становилась спокойнее, меньше реагировала на стресс и была более склонна предоставлять материнскую заботу своим детёнышам. Эти наблюдения служат подтверждением тому, что социальное поведение может быть унаследовано и передано через экспрессию генов в нейропластических изменениях структуры мозга, ведущих к психобиологическому научению и изменению.
Идея о том, что социальный опыт может приводить к изменениям в генной экспрессии, наиболее явно была озвучена нобелевским лауреатом Эриком Канделем, который рассматривал это наблюдение как ключевой компонент новой парадигмы в психиатрии (1998). Кандель так обобщил современное состояние биологической мысли в направлении соотношения между социальным опытом и нейробиологией:
Регуляция генной экспрессии социальными факторами делает все наши телесные функции, включая функции мозра, подверженными социальным влияниям. Эти социальные влияния будут биологически инкорпорированы в изменениях экспрессии конкретных генов в конкретных нервных клетках в конкретных регионах мозга. Эти социально вызванные изменения передаются посредством культуры (Kandel, 1998, p. 461).
Это мощное заявление, найдя поддержку за более чем десятилетие тщательных исследований, редко проверяли напрямую. Однако, продвижения в психоэндонейроиммунологии, разделе, который изучает влияние психических процессов на иммунную систему, ясно показали эффекты психологических и социальных факторов на физиологические функции человека, которые косвенно вовлекают генетическую репликацию клеток (Ray, 2004). Такие изменения биологических функций может быть опосредовано генной экспрессией, связанной с социальным опытом, — когда социально-средовые сигналы «включают» и «выключают» гены, что приводит к изменениям в синтезе белка, что в конечном итоге приводит к физиологическим изменениям (Pinaud, 2004).
Гипотезы психосоциальной геномики
Хотя наши гены определяют базовую линию развития, средовые влияния наподобие социального научения формируют генную экспрессию и в итоге делают каждого из нас уникальным. Это взаимодействие является сутью того, что Росси (2002) назвал «психосоциальной геномикой». Это междисциплинарный раздел науки, который занимается исследованиями процессов модулирования генной экспрессии психологическим, социальным и культурным опытом. Практики могут выиграть для себя, больше узнав об этом новом разделе науки, по словам Канделя:
Поскольку психотерапия и консультирование эффективны и оказывают долговременные изменения в поведении, они, предположительно, действуют посредством научения, посредством создания изменений в генной экспрессии, которые меняют плотность синаптических связей, и структурных изменений, которые меняют анатомический паттерн нервных клеток в мозгу (Kandel, 1998, p. 460).
Таким образом, можно подумать о том, что психосоциальные интервенции — инструмент социально-ориентированной практики — могут вызывать изменения в генной экспрессии, ведущие, в некоторых случаях, к измеримым нейробиологическим изменениям. Поскольку стресс может влиять на нейрогенез посредством изменений в экспрессии и транскрипции генов (Glaser et al., 1990; Warner-Schmidt & Duman, 2006), приводя в итоге к дисрегуляции аффекта (Post, 1992), психосоциальные интервенции, разработанные для снижения дистресса и улучшения настроения, вероятно, воздействуют на структуру и функционирование мозга именно таким путём. Muenke (2008) недавно предположил, что терапевтические эффекты техник снижения стресса могут быть обусловлены изменениями в экспрессии генов. В соответствии с этой гипотезой, недавнее исследование медитативной дыхательной техники обнаружило повышение экспресси генов иммунных факторов глутатион-S-трансферазы, Cox-2 и HSP-70 (белки теплового шока массой 70 килодальтон) у практиков медитации по сравнению с контрольной группой (Sharmaa et al., 2008). В то время как это исследование поддерживает гипотезу психосоциальной геномики, его дизайн не позволяет с уверенностью говорить о причинно-следственной связи. Однако, учитывая этот возможный недочёт, лонгитудинальное исследование оценивало экспрессию генов до и после проведения восьминедельного курса медитации (Dusek et al., 2008) и обнаружило изменения в экспрессии 1561 гена после этой интервенции. Среди изменений также был рост экспрессии генов, связанных со стрессовым ответом, что позволяет предположить, что обучение выработке релаксационного ответа с помощью медитации может ослабить пагубное влияние стресса на клеточные процессы.
Хотя контролируемые исследования по психосоциальной геномике пока не вошли в практику, сейчас появляется всё большее число исследований психосоциальных интервенций, которые измеряют физиологические параметры, такие как уровень кортизола или иммунных факторов в крови. Например, стало известно, что интервенции, направленные на снижение стресса, увеличивают количество иммунных клеток и снижают количество клеток, связанных с аллергической реактивностью (Castes et al., 1999), а также улучшают антительный ответ на антигриппозную вакцину (Davidson et al., 2003). Изменения таких биологических маркеров, связанные с конкретными интервенциями, могут служить косвенными характеристиками изменений генной экспрессии.
Союз исследований нейропластичности и психосоциальной геномики представляется синтезом социальных и биологических наук, далёким от редукционизма: человеческий опыт как продукт нейронной машины не отбрасывается на основе уверенность, будто он предопределён генетическим планом. Наоборот, такой подход интегративен, инклюзивен и холистичен; такой унитарный подход раскрывает силу мысли и эмоции, общества и культуры, их влияние не только на наши феноменологические переживания, но и на саму нейробиологическую структуру и функционирование. Резко контрастируя с генетическим детерминизмом, эта новая парадигма представляет человека обладающим потенциалом власти над трехмерной сущностью его биопсихосоциального Я.
Оригинал
Eric Garland, Ph.D., LCSW. Neuroplasticity, Psychosocial Genomics, and the Biopsychosocial Paradigm in the 21st Century. Health Soc Work. Aug 2009; 34(3): 191–199. doi: 10.1093/hsw/34.3.191