Mausstudie zeigt, dass früher Stress Gene im Gehirn verändern kann

Laut einer neuen Studie kodiert Stress im frühen Leben die lebenslange Anfälligkeit für Stress durch genetische Veränderungen in einer Gehirnregion, die an Stimmung und Depression beteiligt ist.

Die Studie, die an der Icahn School of Medicine am Mount Sinai in New York durchgeführt wurde, konzentriert sich auf die Epigenetik, die Untersuchung von Veränderungen in der Wirkung von Genen, die nicht durch Veränderungen des DNA-Codes verursacht werden, den wir von unseren Eltern erben, sondern durch Moleküle, die regulieren, wann , wo und in welchem ​​Maße wird unser genetisches Material aktiviert.

Diese Regulation beruht zum Teil auf der Funktion von Transkriptionsfaktoren - spezialisierten Proteinen, die an bestimmte DNA-Sequenzen in unseren Genen binden und die Expression eines bestimmten Gens entweder fördern oder abschalten, erklären Forscher.

Frühere Studien haben gezeigt, dass Stress im frühen Leben das Risiko für Depressionen und andere psychiatrische Syndrome erhöht, aber die Neurobiologie, die beide verbindet, ist nach Ansicht der Wissenschaftler bislang schwer fassbar geblieben.

"Unsere Arbeit identifiziert eine molekulare Basis für Stress während eines sensiblen Entwicklungsfensters, das die Reaktion einer Maus auf Stress im Erwachsenenalter programmiert", sagte Catherine Peña, Ph.D., leitende Forscherin der Studie. „Wir haben festgestellt, dass eine Störung der mütterlichen Betreuung von Mäusen zu Veränderungen der Spiegel von Hunderten von Genen im ventralen tegmentalen Bereich (VTA) führt, die diese Gehirnregion in einen depressionsähnlichen Zustand versetzen, noch bevor wir Verhaltensänderungen feststellen.

"Im Wesentlichen kodiert diese Gehirnregion für eine lebenslange, latente Anfälligkeit für Depressionen, die sich erst nach einem zusätzlichen Stress zeigt", sagte sie.

Die Forscher identifizierten eine Rolle für den Homodobikel 2 (Otx2) des Entwicklungstranskriptionsfaktors Orthodentikel als Hauptregulator dieser Genveränderungen.

Das Forschungsteam zeigte, dass Babymäuse, die in einer sensiblen Phase (vom 10. bis 20. postnatalen Tag) gestresst waren, Otx2 im VTA unterdrückt hatten. Während sich die Otx2-Spiegel letztendlich im Erwachsenenalter erholten, hatte die Unterdrückung bereits Genveränderungen in Gang gesetzt, die bis ins Erwachsenenalter andauerten, was darauf hinweist, dass Stress im frühen Leben die von Otx2 orchestrierte altersspezifische Entwicklungsprogrammierung stört, sagten die Forscher.

Die Mäuse, die während des frühen sensiblen Zeitraums gestresst waren, erlagen im Erwachsenenalter eher einem depressionsähnlichen Verhalten, jedoch erst nach zusätzlichem Stress bei Erwachsenen.

Alle Mäuse handelten normal vor zusätzlichem sozialem Stress bei Erwachsenen, aber ein „zweiter Treffer“ von Stress löste bei Mäusen, die während des sensiblen Zeitraums gestresst waren, eher ein depressionsähnliches Verhalten aus.

Um die Vorhersage zu testen, dass Otx2 tatsächlich für die Stressempfindlichkeit verantwortlich ist, entwickelte das Forscherteam virale Tools, mit denen die Otx2-Spiegel entweder erhöht oder verringert werden konnten. Sie fanden heraus, dass die Unterdrückung von Otx2 zu Beginn des Lebens sowohl notwendig als auch ausreichend war, um die Anfälligkeit für Stress bei Erwachsenen zu erhöhen.

"Wir gingen davon aus, dass wir die Auswirkungen von Stress im frühen Leben nur durch eine Änderung der Otx2-Spiegel in der frühen sensiblen Phase verbessern oder nachahmen können", sagte Peña. "Dies galt für lang anhaltende Auswirkungen auf depressionsähnliches Verhalten, aber zu unserer Überraschung konnten wir die Stressempfindlichkeit auch für kurze Zeit ändern, indem wir Otx2 im Erwachsenenalter manipulierten."

Den Forschern zufolge ist wenig darüber bekannt, ob es in der Kindheit sensible Phasen gibt, in denen Stress und Widrigkeiten die Gehirnentwicklung und insbesondere die Emotionsregulationssysteme am stärksten beeinflussen.

Diese Studie ist die erste, die genomweite Tools verwendet, um zu verstehen, wie Stress im frühen Leben die Entwicklung des VTA verändert, und neue Beweise für empfindliche Fenster in der Emotionsentwicklung liefert, so die Forscher.

"Dieses Mausparadigma wird nützlich sein, um die molekularen Korrelate eines erhöhten Depressionsrisikos aufgrund von Stress im frühen Leben zu verstehen, und könnte den Weg ebnen, in Studien am Menschen nach solchen sensiblen Fenstern zu suchen", sagt Dr. Eric J. Nestler. , Nash Family Professor für Neurowissenschaften und Direktor des Friedman Brain Institute am Mount Sinai und leitender Forscher der Studie.

"Das ultimative translatorische Ziel dieser Forschung ist es, Behandlungsentdeckungen zu unterstützen, die für Personen relevant sind, die unter Stress und Trauma in der Kindheit leiden."

Die Studie wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaft.

Quelle: Mount Sinai Hospital