Связь психологических процессов с физиологией — одна из самых таинственных загадок современных нейронаук, которая всё чаще попадает в фокус внимания исследователей. Некоторые аспекты этой темы уже освещались на этом сайте. Так, известно, что длительная практика медитации оказывает влияние на работу мозга. Воздействие психологического стресса также воздействует на мозг на самом глубинном уровне, как посредством гормональных, так и нейрофизиологических механизмов. Кроме того, имеются данные, что культурные различия могут обусловливать особенности развития и протекания функциональных психозов и диссоциативных расстройств. Логично предположить, что столь фундаментальные процессы — изменение активности нейронных сетей, изменение их функциональных взаимосвязей, стойкие изменения в гормональном фоне и т.д. — могут быть возможны лишь при условии, что психологические факторы могут каким-то образом влиять на реализацию генетического материала. И на сегодняшний день эта гипотеза находит экспериментальное подтверждение. Сегодня я предлагаю читателю ознакомиться с одним из исследований на эту тему.
Общая черта таких психологических техник как медитация, гипноз, йога, биологическая обратная связь, цигун и др. — возникновение релаксационного ответа. Релаксационный ответ (РО, англ. «relaxation response») определяют как комплексную интервенцию, которая задействует тело и сознание и сглаживает физиологические эффекты стресса. РО показал свою терапевтическую пользу (часто как вспомогательное средство) при множестве состояний, спровоцированных или усиленных стрессом.
Один из способов вызвать РО состоит в том, чтобы повторять слово, звук, фразу, молитву или фокусироваться на дыхании, игнорируя навязчивые повседневные мысли. В попытках расшифровать физиологическое действие РО в последние годы исследователи стали уделять особый интерес по отношению к нефармакологическим эффектам, которые РО оказывает на стресс и различные физиологические параметры. Помимо уменьшения потребления кислорода, при наблюдении за людьми, долгое время практикующими различные техники РО, было замечено снижение выделения углекислого газа, снижение артериального давления, частоты сердечных и дыхтельных сокращений, низкочастотные колебания частоты сердечного ритма и изменения в корковых и подкорковых регионах обработки боли.
Несмотря на эти наблюдения и другие общепризнанные клинические эффекты таких практик, механизмы, лежащие в основе РО, остаются неясными. Влияние РО на экспрессию генов и клеточные сигнальные пути также пока не было досконально исследовано, хотя в одном исследовании практиков цигун было выявлено явное изменение экспрессии генов у участников по сравнению с соответствующей по возрасту контрольной группой. Похоже, изменения в экспрессии генов могут быть ключевым фактором в описанных выше физиологических и психологических эффектах. Исходя из этого предположения, авторы статьи, опубликованной в PLoS в 2008 году, провели исследование с целью рассмотреть профили экспрессии генов у здоровых людей, которые долгое время практикуют различные виды РО, и сравнить их с контрольной группой, соответствующей по полу и возрасту. Помимо этого, авторы провели восьминедельный курс техник РО для участников контрольной группы и повторно сравнили их профили генной экспрессии.
Участники
Участников исследования разделили на две группы: первая группа состояла из людей с большим опытом практики РО (группа M; n=19), вторая группа состояла из тех, кто не имел опыта такой практики (новички, группа N1; n=19). Новички прошли восьминедельный курс техник РО (группа N2; n=20) для проспективного анализа. Авторы сравнивали профили экспрессии генов (ПЭГ) в цельной крови между группами M и N1, в то время как в проспективном исследовании сравнивали ПЭГ каждого участника групп N2 и N1.
Изменения экспрессии генов
Изменения транскрипции генов между разными группами и у одних и тех же участников до и после тренинга по РО оценивались с помощью анализа микромассивов на оборудовании Affymetrix HG-U133 Plus 2.0. Эта технология хорошо зарекомендовала себя как надёжный метод оценки глобальных различий в эспрессии генов. Сравнивая группы M и N1, авторы обнаружили достоверные значимые различия в экспрессии 2209 генов; 1275 из них в группе M экспрессировались в большей степени, 934 — в меньшей (по сравнению с N1). Кроме того, 1561 ген иначе экспрессировался у новичков после тренинга (в группе N2 по сравнению с группой N1), из них 874 значительно больше и 687 меньше. Сравнение наборов генов между группами M и N1, N2 и N1, а также M и N2 на диаграммах Венна показывает значительное перекрытие (Рис. 1а).
Авторы обнаружили более выраженную экспрессию 316 генов и менее выраженную экспрессию 279 генов в группе M по сравнению с N1 и N2. Эти изменения в ПЭГ обнаружились только у тех участников, которые имели длительный опыт практики РО.
Тепловые карты с использованием этих генов показывают выраженные изменения ПЭГ в трёх группах при наличии схожих семплов. Кластерный анализ не выявил какого-либо влияния демографических характеристик на результаты (Рис. 1b).
Перекрытие всех трёх зон (между M и N1, N2 и N1, M и N2) показывает гены, экспрессия которых монотонно меняется от N1 до N2 и M (Рис. 1c). Эти результаты наглядно демонстрируют, что кратковременная и долговременная практика РО ведёт к чётким и значительным изменениям в экспрессии генов в кроветворных клетках.
Сигнальные пути
Анализ категорий генной онтологии (Gene Ontology, GO) и представленности генов (Gene Set Enrichment Analysis, GSEA) показал, что в группе N2 наблюдалась выраженная активность генов, которые относятся к различным клеточным механизмам стрессового ответа, а также оксидативного стресса и первичного метаболизма. Изменение эффекта РО в группах N1-N2-M было оценено с помощью цветовой карты рибосомальных белков и генов протеолиза, опосредованного убиквитином (рис. 2c). В то время как экспрессия рибосомальных генов была значительно более выражена в группе N2 после восьми недель практики РО и ещё больше — у опытных практиков, экспрессия генов протеолиза демонстрирует в целом противоположную тенденцию. Более подробный анализ этих генов показывает некоторую вариабельность ПЭГ в рамках каждой группы. С целью уточнения связи между ПЭГ и демографическими характеристиками участников (раса, возраст и т.д.) авторы провели исследование кластеров в каждой группе отдельно с применением обогащённых наборов генов. Этот анализ при использовании генов рибосомальных белков выявил субкластер в группе N2, который был значительно более выражен у участников родом из Азии (P<0,05). Это наблюдение требует более пристального рассмотрения на больших выборках, поскольку в настоящем исследовании участвовало лишь пятеро азиатов. Более не было найдено характеристик, которые могли быть связаны с экспрессией указанных генов и с особенностями ПЭГ.
Для проверки результатов авторы повторили экспериментальные и аналитические процедуры на новой выборке, в которой состояло 16 человек (5 человек в N1, 5 в N2 и 6 в M), где были получены аналогичные результаты.
Выводы
Результаты этого исследования показывают, что существуют чёткие различия в ПЭГ у людей, которые в течение многих лет практикуют техники РО по сравнению с теми, у кого нет такого опыта. Более того, после восьми недель практики РО у новичков появляются достоверные изменения в профилях экспресии генов, аналогичные тем, которые наблюдались у опытных практиков.
Сейчас становится всё более очевидно, что стресс может вызывать глобальные изменения метаболизма на клеточном уровне. Так, были выявлены связанные со стрессом изменения в экспрессии генов в лейкоцитах периферической крови. Недавно хронический психосоциальный стресс связали с ускоренным старением на клеточном уровне. С повышенными психосоциальным стрессом и уязвимостью к заболеваниям связано укорочение теломер, низкая активность теломеразы, сниженная антиоксидантная способность и оксидативный стресс. Связанные с психологически стрессом изменения в профилях экспрессии генов были продемонстрированы в анализах микромассивов у здоровых людей, что включало повышение экспрессии некоторых цитокинов/хемокинов и их рецепторов, и у людей, срадающих от ПТСР, включая сигнальные пути воспаления, апоптоза, стрессового ответа, метаболизма и обработки РНК.
РО показал свою клиническую эффективность для смягчения симптомов при множестве связанных со стрессом расстройств, включая сердечно-сосудистые, аутоиммунные и другие воспалительные состояния, болевые синдромы. Авторы исследования предполагают, что механизм РО связан с системными изменениями в экспрессии генов молекулярных и биохимических путей, вовлечённых в клеточный метаболизм, оксидативное фосфорилирование и оксидативный стресс, а также что эти изменения в некоторой степени служат для нивелирования негативного влияния стресса.
Это исследование наглядно демонстрирует, что психологические методы вполне обоснованно могут применяться в клинических условиях и имеют не только психологические, но и биохимические эффекты, которые прослеживаются до уровня генов. Изменение активности генов отвечает за самые фундаментальные приспособительные процессы, — не только за воспалительные и стрессовые реакции, но и за образование новых нейронных путей, новых синапсов и нейрогенез.
Сейчас всё больше исследователей изучают влияние гипноза на эти механизмы, в числе их — ученик Милтона Эриксона психолог Эрнест Росси. В скором времени на этом сайте будут публиковаться материалы по этой теме, следите за обновлениями.
Материал частично адаптирован из статьи: Genomic Counter-Stress Changes Induced by the Relaxation Response. J. A. Dusek, H. H. Otu, A. L. Wohlhueter, M. Bhasin, L. F. Zerbini, M. G. Joseph, H. Benson, T. A. Libermann. PLoS One 2008;3(7):e2576.