Βιολόγοι στο Πανεπιστήμιο της Αϊόβα διαπίστωσαν ότι οι μητέρες που υποβλήθηκαν σε θερμικό στρες πέρασαν, υπό ορισμένες προϋποθέσεις και μέσω τροποποιήσεων στα γονίδιά τους, την κληρονομιά αυτής της έκθεσης όχι μόνο στους απογόνους τους αλλά και στα παιδιά των απογόνων τους.
Οι ερευνητές, με επικεφαλής την Veena Prahlad, αναπληρώτρια καθηγήτρια στο Τμήμα Βιολογίας, εξέτασαν το στρογγυλό σκουλήκι που ονομάζεται ασκαρίδα (roundworm) το οποίο παρασιτεί στον άνθρωπο. Εστίασαν στην αντίδραση της μητέρας όταν αισθάνεται κίνδυνο, όπως η αλλαγή στη θερμοκρασία η οποία μπορεί να είναι επιβλαβής ή ακόμη και θανατηφόρα για το ζώο.
Οι βιολόγοι ανακάλυψαν ότι η μητέρα ασκαρίδα απελευθερώνει σεροτονίνη όταν αισθάνεται κίνδυνο. Η σεροτονίνη ταξιδεύει από το κεντρικό νευρικό της σύστημα για να προειδοποιήσει τα μη γονιμοποιημένα ωάρια της, όπου αποθηκεύεται η προειδοποίηση, θα λέγαμε, και στη συνέχεια περνά στους απογόνους μετά τη σύλληψη.
Παραδείγματα τέτοιων επιγενετικών επιδράσεων υπάρχουν πολλά, ακόμη και στους ανθρώπους. Μελέτες έχουν δείξει ότι οι έγκυες γυναίκες που επλήγησαν από λιμό στην Ολλανδία από το 1944 έως το 1945, μια περίοδο γνωστή ως Ολλανδικός Χειμώνας Πείνας, γέννησαν παιδιά που επηρεάστηκαν ως ενήλικες, με υψηλότερα από το μέσο όρο ποσοστά παχυσαρκίας, διαβήτη και σχιζοφρένειας.
Στην παρούσα μελέτη, οι βιολόγοι ήθελαν να ανακαλύψουν πώς αποθηκεύτηκε στο ωάριο η μνήμη της έκθεσης στο στρες που αντιμετώπισε η μητέρα. “Τα γονίδια έχουν ‘αναμνήσεις’ από παλιότερες περιβαλλοντικές συνθήκες που με τη σειρά τους επηρεάζουν την έκφρασή τους ακόμη και μετά την αλλαγή αυτών των καταστάσεων”, εξήγησε η Prahlad.
Δεν είναι ξεκάθαρο πώς δημιουργείται αυτή η μνήμη και πώς επιμένει μετά τη γονιμοποίηση, την εμβρυογένεση και μετά την ανάπτυξη του εμβρύου σε ενήλικα.
Η Prahlad και η ομάδες της στράφηκαν για ενδείξεις στην ασκαρίδα, ένα πλάσμα που μελετάται τακτικά από τους επιστήμονες. Έθεσαν τη μητέρα σε απροσδόκητο στρες και διαπίστωσαν ότι η μνήμη του στρες ήταν ριζωμένη στα αυγά της μητέρας μέσω της δράσης μιας πρωτεΐνης που ονομάζεται παράγοντας μεταγραφής θερμικού σοκ ή HSF1 (heat shock transcription factor). Η πρωτεΐνη HSF1 υπάρχει σε όλα τα φυτά και τα ζώα και ενεργοποιείται από αλλαγές στη θερμοκρασία, την αλατότητα και άλλους στρεσογόνους παράγοντες.
Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι η HSF1 στρατολογεί μια άλλη πρωτεΐνη, ένα ένζυμο που ονομάζεται μεθυλτρανσφεράση H3K9 (ιστόνης 3 λυσίνης 9: histone 3 lysine 9). Το τελευταίο συνήθως δρα κατά τη διάρκεια της εμβρυογένεσης για να αποσιωπήσει τα γονίδια και να διαγράψει τη μνήμη της προηγούμενης δραστηριότητάς τους. Ωστόσο, η ομάδα της Prahald παρατήρησε κάτι εντελώς διαφορετικό. “Διαπιστώσαμε ότι η HSF1 συνεργάζεται με τους μηχανισμούς που κανονικά ενεργούν για να επαναφέρουν τη μνήμη της γονιδιακής έκφρασης κατά τη διάρκεια της εμβρυογένεσης για να δημιουργήσουν, αντί αυτού, τη μνήμη του στρες”, είπε η Prahlad.
Ένα από τα σιωπηλά γονίδια κωδικοποιεί τον υποδοχέα ινσουλίνης, ο οποίος είναι κεντρικός για τις μεταβολικές αλλαγές που σχετίζονται με το διαβήτη στους ανθρώπους, και ο οποίος, όταν σιωπά, αλλάζει τη φυσιολογία, το μεταβολισμό και την ανθεκτικότητα του ζώου στο στρες.
“Αυτό που βρήκαμε ήταν ότι εάν η μητέρα εκτεθεί σε στρες για σύντομο χρονικό διάστημα, μόνο οι απόγονοι που αναπτύχθηκαν από τα γεννητικά της κύτταρα που υποβλήθηκαν σε αυτό το στρες στη μήτρα είχαν τη μνήμη”, είπε η Prahlad. “Οι απόγονοι αυτών των απογόνων (τα εγγόνια της μητέρας) είχαν χάσει τη μνήμη. Ωστόσο, εάν η μητέρα υποβλήθηκε σε μεγαλύτερη περίοδο στρες, η γενιά των εγγονών διατήρησε τη μνήμη. Κατά κάποιο τρόπο η ‘δοσολογία’ της έκθεσης στο στρες της μητέρας καταγράφεται στον πληθυσμό”.
Οι ερευνητές σχεδιάζουν να διερευνήσουν περαιτέρω αυτές τις αλλαγές. Η πρωτεΐνη HSF1 δεν απαιτείται μόνο για την αντοχή στο στρες. Τα αυξημένα επίπεδα τόσο της HSF1 όσο και του σιγαστικού σημείου σχετίζονται με καρκίνο και μετάσταση. Επειδή η HSF1 υπάρχει σε πολλούς οργανισμούς, η πρόσφατα ανακαλυφθείσα αλληλεπίδρασή της με τη μεθυλτρανσφεράση H3K9 που οδηγεί στη σίγαση των γονιδίων είναι πιθανό να έχει μεγαλύτερες επιπτώσεις.
Τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας των ΗΠΑ χρηματοδότησαν την έρευνα.
