Успехи физиологических наук, 2024, № 4
научный журнал
Покупка
Новинка
Тематика:
Анатомия и физиология человека
Издательство:
Наука
Наименование: Успехи физиологических наук
Год издания: 2024
Кол-во страниц: 128
Дополнительно
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
Российская академия наук УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК Том 55 № 4 2024 Октябрь–Ноябрь–Декабрь Журнал основан в январе 1970 г. Выходит 4 раз в год ISSN 0301-1798 Журнал издается под руководством Отделения физиологических наук РАН Главный редактор Л.П. Филаретова Заместители главного редактора Л.Б. Буравкова, Г.И. Лобов Ответственный секретарь редколлегии А.М. Мелькумянц Редакционная коллегия: Н.П. Александрова, Ф.И. Атауллаханов, П.М. Балабан, Ю.П. Герасименко, Ю.В. Егоров, С.С. Колесников, В.Б. Кошелев, Е.А. Красавин, Ю.В. Наточин, М.А. Островский, О.Э. Соловьева, В.А. Ткачук, В.П. Ширинский Зав. редакцией М.В. Артоболевская Адрес редакции: 119071, Москва, Ленинский проспект, д.14, E-mail: maraartobol@yandex.ru Москва ФГБУ «Издательство «Наука» © Российская академия наук, 2024 © Редколлегия “Успехи физиологических наук” (составитель), 2024
СОДЕРЖАНИЕ Том 55, номер 4, 2024 Посттравматическое стрессовое расстройство: молекулярные механизмы межгенерационного и трансгенерационного наследования Е. Л. Паткин, И. О. Сучкова, С. Г. Цикунов , Г. А. Софронов 3 Перспективы применения модели хронического социального конфликта в медико-биологических исследованиях Н. Н. Кудрявцева 27 Множественные механизмы аллостерической регуляции рецептора лютеинизирующего гормона А. О. Шпаков, К. В. Деркач 45 Хлорные мембранные каналы и транспортеры – роль в формировании электрической активности пейсмекерного и рабочего миокарда Я. А. Воронина, А. М. Кархов, В. С. Кузьмин 75 Участие рецепторов семейства T1R, экспрессирующихся за пределами ротовой полости, в регуляции метаболизма В. О. Муровец, Е. А. Созонтов, В. А. Золотарев 91 Ожирение как основной фактор влияния метаболического синдрома на функцию внешнего дыхания Н. П. Александрова 113
Contents Vol 55, No 4, 2024 Post-Traumatic Stress Disorder: Molecular Mechanisms of the Intergenerational and Transgenerational Inheritance E. L. Patkin, I. O. Suchkova , S. G. Tsikunov , H. A. Sofronov 3 Prospects for Applying the Chronic Social Conflict Model in Medical and Biological Research N. N. Kudryavtseva 27 Multiple Mechanisms of Allosteric Regulation of the Luteninizing Hormone Receptor A. O. Shpakov, K. V. Derkach 45 Chloride Channels and Transporters – Role in the Electrical Activity of Pacemaker and Working Myocardium Y. A. Voronina, A. M. Karhov, V. S. Kuzmin 75 The Involvement of T1R Family Receptors Expressed Outside the Oral Cavity in the Regulation of Metabolism V. O. Murovets, E.A. Sozontov, V. A. Zolotarev 91 Obesity as the Main Factor of Metabolic Syndrome Influencing on Respiratory Function N. P. Aleksandrova 113
УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК, 2024, том 55, № 4, с. 3–26 УДК 577.218:159.9.072+612.8:159.922 ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЕ СТРЕССОВОЕ РАССТРОЙСТВО: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ МЕЖГЕНЕРАЦИОННОГО И ТРАНСГЕНЕРАЦИОННОГО НАСЛЕДОВАНИЯ © 2024 г. Е. Л. Паткина, *, И. О. Сучкова а, **, С. Г. Цикунов а, ***, Г. А. Софронов а, б, **** аФедеральное государственное бюджетное научное учреждение “Институт экспериментальной медицины”, Санкт-Петербург, 197022 Россия бФедеральное государственное бюджетное военное образовательное учреждение высшего образования “Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова” Министерства обороны Российской Федерации, Санкт-Петербург, 194044 Россия *E-mail: elp44@mail.ru **E-mail: secikunov@yandex.ru ***E-mail: secikunov@yandex.ru ****E-mail: gasofronov@mail.ru Поступила в редакцию 02.05.2024 г. После доработки 31.07.2024 г. Принята к публикации 10.08.24 г. Посттравматическое стрессовое расстройство – психическое расстройство, тесно связанное с дисфункцией гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковой системы, для развития которого необходимо перенесение психотравмирующего события, выходящего за рамки повседневного опыта человека и вызывающего негативные эмоции и воспоминания, которые сохраняются достаточно продолжительное время. На вероятность развития посттравматического стрессового расстройства влияют как факторы внешней среды, так и генетические и эпигенетические особенности организма. Эпигенетические модификации в данном случае выступают в качестве динамичных биомаркеров (“нанометок») воздействия окружающей среды на геном (эпигеном), которые могут при определенных условиях исчезать либо сохраняться не только у особи, непосредственно подвергшейся психогенной травме, но и передаваться в ряду поколений. В обзоре рассматривается вопрос о возможных механизмах межгенерационного и трансгенерационного наследования биологических эффектов посттравматических и связанных со стрессом расстройств. Ключевые слова: травматический стресс, ПТСР, межгенерационное наследование, трансгенерационное наследование, метилирование ДНК, модификации гистонов, нкРНК, ремоделирование хроматина. DOI: 10.31857/S0301179824040011 EDN: AHHYDF Для постановки диагноза ПТСР у пациента на протяжении более месяца должны наблюдаться как минимум один-два симптома из каждой перечисленной ниже категории: 1) симптомы искажения (повторяющиеся, непроизвольные, навязчивые тревожные воспоминания, ночные кошмары, дежавю, флешбэк, потери осознания окружающей действительности, психологический или физиологический дискомфорт при напоминании о травматическом событии); 2) симптомы избегания (избегание мыслей, чувств или воспоминаний, связанных с событием, избегание действий, мест, разговоров или людей, которые вызывают воспоминания о событии); 3) негативные последствия для когнитивной способности и настроения (диссоциативная амнезия, стойкие и преувеличенные Посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР) (класс F43 по МКБ-10) [211] – заболевание, которое характеризуется развитием определенных симптомов, возникших после одного или нескольких травмирующих событий (т. е. травматического/психологического стресса) [9, 49, 95, 100]. Согласно МКБ-10 [49, 211] и диагностическому руководству по психическим расстройствам (DSM-5) [42], травматическое событие определяется как угроза жизни или фактическая смерть (несчастный случай, физическое насилие, стихийное бедствие или военные действия), которое переживается непосредственно или опосредованно через семью или близких друзей. 3
ПАТКИН и др. негативные убеждения или ожидания, постоянные искаженные мысли о причине или последствиях травмы, стойкое негативное эмоциональное состояние, снижение интереса или участия в важных событиях, отчуждение от других людей, неспособность испытывать положительные эмоции; 4) измененный уровень сознания и реактивности (трудности со сном, раздражительность, вспышки гнева, неразумное поведение, аутоагрессия, проблемы с концентрацией, повышенный старт-рефлекс, гипербдительность). Вышеописанные симптомы должны вызывать существенный дискомфорт или значительно затруднять социальную или профессиональную деятельность, но при этом не должны быть связаны с физиологическим воздействием психоактивных веществ или другим заболеванием [49, 193]. По некоторым оценкам, от 40 до 90% населения во всем мире в течение своей жизни подвергаются травмирующим событиям, однако только у 4–9% из них (в зависимости от страны и региона проживания) развивается ПТСР, в то время как другие становятся более резистентными к возможному последующему стрессу (явление, получившее название – “ посттравматический рост”) [99, 100, 110, 112, 153, 154]. Причем остается открытым вопрос о механизмах наблюдаемого в ряде случаев несоответствия между характером (силой) перенесенной психической травмы и развитием расстройств, связанных с ней. По этой причине выявление молекулярных маркеров, которые способствуют восприимчивости или резистентности к ПТСР, является актуальным для клинической и фундаментальной медицины. Стресс вызывает как немедленное, так и долговременное психологическое, физическое и эмоциональное напряжение, приводящее к глубоким нейробиологическим изменениям, которые влияют на будущие поведенческие реакции [5, 6, 13, 14, 16, 22, 29, 47], и является серьезным фактором риска развития многих болезней, включая сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, нарушения обмена веществ, функционирования иммунной и репродуктивной систем [4, 22, 31, 73, 183]. При этом наблюдаются межиндивидуальные различия в реакции организма не только со стороны развития психопатологии в ответ на перенесенную психическую травму, но и в развитии упомянутых заболеваний. Как показывают современные данные, воздействие психогенной травмы – необходимый, но недостаточный фактор для развития ПТСР. За возникающие индивидуальные реакции отвечает не только жизненный опыт (ранее перенесенные травмирующие события), но также индивидуальная способность организма компенсировать такие воздействия на молекулярном уровне, за который отвечают его геном [7, 11, 34, 184, 192] и эпигеном [26, 35, 84, 100, 112, 167, 204]. Эпигенетические модификации (метилирование/гидроксиметилирование ДНК, модификации гистонов, нкРНК) в данном случае выступают в качестве динамичных биомаркеров (“нанометок”) воздействия окружающей среды на геном, которые могут при определенных условиях исчезать либо сохраняться не только у особей, непосредственно подвергшихся психогенной травме, но и наследоваться их потомками в ряду поколений [19, 46, 55, 85, 151, 157, 171]. В отличие от генетических мутаций динамический характер эпигенетических изменений, вызванных факторами внешней и/или внутренней среды, обусловлен тем, что они не изменяют структуру ДНК, т. е. ее нуклеотидную последовательность [41], но при этом способны сохраняться в ряду митотических делений, а также передаваться по наследству [157, 171, 189, 197]. Следует отметить, что в научных кругах еще остается дискуссионным вопрос, можно ли относить эпигеном к наследственной составляющей организма. Это связано с тем, что эпигенетические характеристики часто воспринимаются только как регуляторная надстройка генома, регуляторный механизм, управляющий активностью генов, пластичный и динамичный, функционирующий в соответствии с программой развития организма и реагирующий на внешние воздействия. Не вызывает сомнения, что геном и эпигеном – это две составляющие, необходимые для фенотипической реализации закодированной наследственной информации [41, 62, 89, 157, 171, 189, 197]. Именно благодаря наследуемым эпигенетическим меткам происходит тонкая регуляция экспрессии генов во время эмбриогенеза, именно с их непосредственным участием происходит дифференцировка клеток, благодаря им существуют и функционируют импринтированные гены [21, 89, 157, 197]. В настоящее время опубликован ряд работ относительно закономерностей и материальных основ эпигенетического наследования [41, 62, 65, 69, 85, 160, 189, 195, 197, 205] и некоторые из них будут упомянуты ниже. Выявленные факты эпигенетического наследования в ряду поколений позволяют надеяться на получение в ближайшем будущем более полных доказательств того, чтобы рассматривать некоторые составляющие эпигенома (эпигенетические модификации) в качестве наследственных характеристик организма. Несмотря на важную роль эпигенетического наследования в биологии, молекулярные посредники такой негенетической передачи информации только начинают расшифровываться. Как геному, так и эпигеному для передачи закодированной наследственной информации последующим поколениям клеток необходима ее репликация, которую в случае ДНК осуществляют ДНК-полимеразы, а в случае эпигенетических меток – различные “эпигенетические” ферменты, в УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024
ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЕ СТРЕССОВОЕ РАССТРОЙСТВО: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ 5 частности поддерживающие ДНК-метилтрансферазы. Эпигенетические модификации передаются дочерним клеткам во время митотического деления, так называемое соматическое эпигенетическое наследование [41, 157], и последующим поколениям организмов в результате их мейотического наследования, так называемое генерационное эпигенетическое наследование [65, 160, 171, 172, 189, 195], при котором наследование эпигенетической информации происходит с вовлечением клеток зародышевой линии (гамет) при отсутствии постоянного прямого воздействия неблагоприятных внешних и/или внутренних факторов. В зависимости от того, на какой стадии онтогенеза и какое поколение особей подверглось воздействию конкретного триггера, вызвавшего эпигенетические изменения в клетках зародышевой линии, в каком поколении и в течение скольких поколений регистрируются (сохраняются) эпигенетические и фенотипические изменения, произошедшие в результате воздействия факторов окружающей среды, в литературе стали выделять межгенерационное (intergeneration) и трансгенерационное (transgeneration) эпигенетическое наследование (так называемый эффект влияния предков) [69, 77, 115, 160, 195] (рис. 1). Ряд исследователей считают эти два термина взаимозаменяемыми, тогда как другие все же рекомендуют дифференцировать эти варианты эпигенетического наследования в соответствии с определением, предложенным Скиннером [188]. Так, при межгенерационном наследовании эпигенетические изменения в клетках зародышевой линии происходят в результате прямого (непосредственного) воздействия неблагоприятных факторов либо до зачатия, либо во время беременности. Сохранение возникших эпигенетических изменений в гаметах может приводить к фенотипическим нарушениям у ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ЭПИГЕНОМ Поколение F0 Половозрелые особи Родительская забота XY XX XX Небеременная Беременная Перинатальный период F1 F1 F1 F1 Г аметы F1 F1 F2 F2 5mC/ 5hmC нкРНК F2 F2 F1 Модификации гистонов Поколение F1 Поколение F1 Поколение F1 Поколение F2 Поколение F2 Межгенерационный эффект (за счет прямого воздействия или через клетки зародышевого пути) Поколение F2 Поколение F2 Поколение 3 F Поколение 3 F Трансгенерационный эффект (без прямого воздействия на клетки зародышевого пути) Рис. 1. Различия между межгенерационным и трансгенерационным наследованием биологических эффектов, вызванных воздействием различной природы. F0, F1, F2 и F3 – поколения особей; 5mC/5hmC – метилирование и гидроксиметилирование ДНК: звезды внутри кругов и квадратов - гаметы (сперматогонии/оогонии, сперматоциты/ ооциты). УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024
ПАТКИН и др. потомства, причем у них риск развития заболевания может отличаться по сравнению с родителями. Когда воздействие происходит до зачатия, мужские и женские половые клетки подвергаются одинаковому воздействию, что может привести к передаче изменений следующему поколению. В этом случае прямое воздействие на половозрелый организм самцов (F0) и небеременных самок (F0) может проявиться фенотипически у их потомства (F1) изза возникших на различных стадиях гаметогенеза эпигенетических нарушений в сперматозоидах или ооцитах. Когда же прямому воздействию подвергается уже беременная самка (мать, F0), то это может отразиться не только на ее детях (первое поколение F1), но и на внуках (второе поколение F2) в результате внутриутробного влияния на эмбрион (F1), в котором закладываются половые клетки (сперматогонии, оогонии) (т. е. будущее F2) [69, 77, 115, 160]. Для поколений F1 и F2 здесь имеет место пренатальный эффект, поскольку нельзя исключать возможности того, что воздействию фактора окружающей среды они подвергались одновременно с беременной самкой F0 (Вейсман назвал это явление “параллельной индукцией”) [195]. При трансгенерационном наследовании эпигенетические изменения передаются последующим поколениям через клетки зародышевой линии, которые не подверглись прямому воздействию факторов окружающей среды, т.е. когда биологические (фенотипические) эффекты эпигенетических изменений проявляются в неэкспонированном поколении. В случае воздействия на беременных самок F0 это третье поколение F3, которое будет первым поколением, которое приобретет трансгенерационный фенотип (см. рис. 1). В случае постнатального воздействия или воздействия на взрослый организм до зачатия это будет поколение F2, которое не подверглось прямому воздействию. Предполагается, что трансгенерационные эпигенетические эффекты могут лежать в основе устойчивых и эволюционно важных изменений [69, 77, 115, 160, 188, 195]. В обзоре приводятся данные, подтверждающие возможность наследования в ряду поколений биологических эффектов ПТСР, а также рассмотрены потенциальные механизмы наследования потомками негативных последствий психогенной травмы, перенесенной родителями. НАСЛЕДОВАНИЕ ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОГО СТРЕССОВОГО РАССТРОЙСТВА И ЕГО БИОЛОГИЧЕСКИХ ЭФФЕКТОВ В настоящее время опубликовано много работ, подтверждающих возможность наследования как собственно ПТСР, так и биологических последствий (эффектов) перенесенного травматического стресса, в том числе в отношении боевой травмы [104, 181, 190, 217]. Так, описаны случаи, где ПТСР родителей было причиной (триггером) развития психических расстройств (тревога, депрессия, отклонения в поведении, повышенная тревожность, алкоголизм, злоупотребление психотропными веществами) [24, 30, 83, 122, 146] и других биологических нарушений у их потомства (как в первом, так и последующих поколениях) [29, 55, 60, 125]. Например, у ветеранов сербско-боснийского конфликта и войны в Персидском заливе рождались дети с проблемами в развитии, нарушениями в поведении и эмоциональном состоянии [114, 118, 200]. Воздействие травмирующих событий у переживших Холокост было причиной нейропсихических отклонений у их детей, провоцировало повышенный уровень тревожности и было связано с риском развития ПТСР [215, 216, 218, 219]. У потомков ветеранов Второй мировой войны, войны во Вьетнаме [88, 92, 135, 152], Сирии и Ираке [96, 109, 139, 191] наблюдались различные психические нарушения (в частности, склонность к агрессии и насильственному поведению), которые положительно коррелировали с интенсивностью и продолжительностью боевой травмы их родителей. Исследования взрослых, подростков и детей дошкольного возраста, подвергшихся насильственному переселению (вынужденное перемещение, иммиграция), выявили у них нарушения психического здоровья, а также показали имплицитное (неосознаваемое) избегание стимулов, связанных с переселением [63, 109, 137, 169, 210]. Кроме того обнаружено, что негативные эффекты травматического стресса, перенесенного во время беременности или в раннем детском возрасте, могут иметь отсроченные во времени биологические последствия и проявиться только во взрослом возрасте в виде нарушений как психического здоровья (например, тревожность, депрессия, поведенческие расстройства, ПТСР) [86, 141], а так же повысить риск развития болезней различных систем организма [28, 79, 120, 144, 159, 173]. Современные молекулярно-генетические методы геномного и эпигеномного анализа, проводимые на людях (в частности, исследования близнецов) и лабораторных животных, способствуют пониманию механизмов развития ПТСР [7, 26, 35, 100, 167, 204]. Используемые методические подходы указывают на то, что ПТСР и его биологические последствия могут наследоваться потомками, даже если они не подвергались первоначальному травмирующему событию [28, 39, 62, 84, 177, 178]. Эксперименты по моделированию психогенной травмы на лабораторных животных подтвердили возможность наследования ПТСР в ряду поколений, а также его отдаленных последствий (в частности, отклонения в поведении, нарушение когнитивных способностей, метаболизма и др.) у особей, перенесших стресс в детском возрасте [10, 24, УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024
ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЕ СТРЕССОВОЕ РАССТРОЙСТВО: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ 7 28, 44, 47]. Как оказалось, травматический стресс в раннем возрасте повышает риск когнитивных и нервно-психических расстройств в более позднем возрасте как у травмированных особей, так и у их потомства, которое не подвергалось прямому воздействию. Например, у потомства самцов лабораторных мышей и крыс, подвергшихся пренатальному травматическому стрессу, изменялась экспрессия генов, отвечающих за синаптическую пластичность. При этом не только у отцов, подвергшихся психогенной травме, но и у их потомков наблюдалось депрессивно-подобное поведение и нарушалась долговременная память [14, 23, 58, 163]. Нарушение социального поведения и депрессивно-подобное состояние также было обнаружено у потомков самок мышей и крыс, подвергшихся психогенной травме [15, 22, 40, 47]. В мозге таких животных (как у матерей, так и их детей) наблюдались отклонения в метаботрансткриптоме (было затронуто как минимум 50 биомолекул) [40]. Так, используя комплексный подход, сочетающий метаболомный, транскриптомный и биоинформационный анализ для определения молекулярных процессов, связанных с поведенческими нарушениями, вызванными стрессом, авторы выявили изменение уровня 2-гидроксиглутаровой кислоты, которая является маркером гипоксии и митохондриальной дисфункции, а также эпигенетическим модификатором [40]. В экспериментах, где моделировались ситуации нарушения/отсутствия родительской заботы (прерванный или ослабленный материнский уход, разлука с матерью) и выработка страха (угроза жизни), была доказана существенная роль родительской заботы в формировании поведенческих реакций у потомства. Поэтому родительская забота может являться сильной детерминантой наследования в ряду поколений последствий перенесенной психогенной травмы [3, 25, 27, 66, 186]. ТРАВМАТИЧЕСКИЙ СТРЕСС ГЕНОМ ЭПИГЕНОМ Эпигенетические изменения: Ремоделирование хроматина 5mC/ 5hmC ДНК Модификации гистонов нкРНК F0 epigen- R epigen- S epigen- R epigen- S gen- R gen- R gen- S gen- S Риск развития ПТСР max min F1 Индивидуальные особенности генотипа и эпигенотипа обусловливают вероятность наследования и степень выраженности симптомов ПТСР , а также ответную реакцию организма на терапию Fn ПТСР- резистентный фенотип ПТСР- чувствительный фенотип Рис. 2. Предполагаемые молекулярные основы развития ПТСР и связанных со стрессом расстройств. 5mС/5hmC – метилирование и гидроксиметилирование ДНК; epigen-R/gen-R – ПТСР-резистентный эпигенотип/генотип; epigen-S/gen-S – ПТСР-чувствительный эпигенотип/генотип (наличие мутаций и/или эпимутаций, ассоциированных с риском развития ПТСР и связанных со стрессом расстройств); F0, F1, Fn – поколения особей, подвергшихся травматическому стрессу и/или унаследовавших биологические эффекты ПТСР. УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024
ПАТКИН и др. процессы, протекающие в клетке, в организме. Эпигенатор пробуждает “эпигенетический инициатор”, который определяет место эпигенетической модификации и действует непосредственно на хроматин [53]. Эпигенетические модификации (метки) не изменяют нуклеотидную последовательность ДНК, но они принимают непосредственное участие в регуляции экспрессии генов и могут способствовать длительному поддержанию фенотипических эффектов травматического стресса, и в некоторых случаях передаваться в ряду поколений, как было отмечено во многих публикациях [40, 69, 115, 185, 195, 218]. К эпигенетическим механизмам регуляции экспрессии генов относятся метилирование и гидроксиметилирование ДНК [41, 55, 157], модификации гистонов [103, 112, 155], ремоделирование хроматина [45, 57, 71, 94], а также молекулярные внутриклеточные процессы с вовлечением некодирующих РНК (нкРНК) (в частности, малых и длинных нкРНК) [65, 107, 128, 156, 158, 194] и обеспечивающих формирование пространственной (трехмерной) архитектуры хроматина [7, 130, 206] (см. рис. 2). ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ПРЕДРАСПОЛОЖЕННОСТЬ К ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОМУ СТРЕССОВОМУ РАССТРОЙСТВУ За последние тридцать лет опубликовано большое количество экспериментальных работ и обзоров, посвященных генетическим маркерам, которые ассоциированы с риском развития ПТСР [7, 8, 34, 35, 39, 208]. Однако из-за мультифакторной Биологические эффекты травматического стресса могут передаваться потомкам двумя основными путями – без и с вовлечением клеток зародышевого пути (т.е. половых клеток). В первом случае имеет место так называемая социальная передача – приобретение потомством поведенческих или физиологических паттернов родителей (психологический импринтинг, копирование поведения). Второй вариант – это истинное наследование эффектов психогенной травмы, затрагивающих геном и эпигеном половых клеток [35, 40, 46, 115, 125, 171] (см. рис. 1). В данном случае индивидуальные генетические различия (структурные изменения на уровне ДНК, мутации и полиморфные варианты генов, т. е. генотипические особенности организма) обусловливают врожденную чувствительность или резистентность к посттравматическому стрессовому расстройству, тогда как эпигенетические модификации и эпимутации (т. е. стохастические и/или детерминированные изменения в эпигеноме, которые отличаются от условной нормы) [20, 33] – это один из возможных способов биологического отражения в геноме результатов воздействия окружающей среды (рис. 2). На эпигеном клеток влияют как генетические факторы (нуклеотидная последовательность ДНК (в частности, сайты узнавания для ДНК-метилтрансфераз, нкРНК), так и факторы окружающей среды, поэтому воздействия окружающей среды становятся “записанными” на самих генах в виде эпигенетических меток. Каскад эпигенетических изменений запускает “эпигенатор”. Им может быть как сигнал окружающий среды, так и внутренние Таблица 1. Гены нейромедиаторных систем, ассоциированные с риском развития ПТСР и связанных со стрессом расстройств Нейромедиаторная/ нейроэндокринная система Гены Ссылки Серотонинергическая 5-HTT (SLC6A4), HTR1A, HTR2A, HTR2C, HTR3A, TPH1, TPH2 [54, 81, 105, 150] Дофаминергическая DAT1 (SLC6A3), COMT, DRD2, DRD5, PPP1R1B [34, 131, 201, 220] ГАМК-ергическая GAD1, GAD2, GABBR1, GABBR2, GABRB2, GABRR2 [8, 101, 182] Глутаматергическая SLC17A8, EAAT2, GRIN1, GRIN2A, GRIN2C, GLUN2B, GLUA1, GLUA2 [81, 98, 148] Норадренергическая NET (SLC6A2), ADRB1, ADRB2, RGS2, [37, 43, 134, 161] Опиоидергическая OPRD1, OPRK1, OPRL1, OPRM1, PENK, PDYN [64, 75, 105, 111, 196, 207] Эндоканнабиноидная CNR1, CNR2, FAAH [72, 175, 179] Гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ADCYAP1, ADRA1B, ADRA2C, CRFR1, NR3C1, FKBP5 [34, 37, 142, 161, 180] УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024
ПОСТТРАВМАТИЧЕСКОЕ СТРЕССОВОЕ РАССТРОЙСТВО: МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ 9 природы ПТСР генетическая составляющая данной патологии все еще остается недостаточно изученной, даже несмотря на достигнутые результаты в этой области исследований. Поскольку при ПТСР нарушения затрагивают нейромедиаторные системы, то в первую очередь основное внимание уделяется генам (табл. 1), которые задействованы в их функционировании [2, 5, 6]. Причем в развитии, прогрессировании и фармакотерапии ПТСР особое значение отводится генам, вовлеченным в фармакокинетику ингибиторов обратного захвата серотонина – CYP2D6 и CYP2C19 (генам ферментов печени) и ABCB1 (гену, связанному с гематоэнцефалическим барьером), а также генам, участвующим как в фармакодинамике ингибиторов обратного захвата серотонина, так и в патофизиологии ПТСР и связанных с ним состояний [140]. Помимо перечисленных выше генов, у пациентов с ПТСР и лабораторных животных в экспериментах по моделированию данной патологии активно исследуются гены нейротрофического фактора мозга (BDNF) [36, 93, 124, 201], моноаминоксидаз А и В (MAOA и MAOB) [35, 201, 212], альфа синуклеина (SNCA) [91], синаптотагмина (SYT1) [64], нейронального белка 4 домена PAS (NPAS4) [64], нейропептида Y (NPY) [132], полипептида, активирующего аденилатциклазу (ADCYAP1) [34, 170], белка А, индуцируемого фактором роста нервов (белок 1 реакции раннего роста) (EGR) [64], кисспептина (KISS1) [31, 102, 168, 198], рецепторов с тирозинкиназной активностью (RTKs) [64], рецепторов окситоцинов (OXTR) [35, 123, 124], аргинин-вазопрессина (AVPR1A) [121, 164, 187], орексинов (гипокретинов) (OX1R, HCRTR2) [32, 64, 127, 214], ядерных рецепторов подсемейства 4 группы А (NR4A2) [64], а также генов иммунного ответа и воспаления (IL-18, IL-1β, TNFα, NFkB, IGF2, MRGPRX2) [7, 12, 59, 143], сигнальных путей ERK/MARK, JNK/MARK, p38/MARK, Ras/Raf/ MAPK и ErbB (DUSP c-Jun, c-Fos, c-Myc, ERK1, ERK2, MARK) [7, 56, 64, 162] и ферментов системы цитохрома P450 (CYP1A2 и CYP1B1) [7]. Поскольку при ПТСР с изменением передачи сигналов нейромедиаторов и с воспалительной реакцией связана митохондриальная дисфункция [165], то исследуются гены окислительного стресса, в частности HIF-1α (фактора, индуцируемого гипоксией 1-альфа), HIF-2α (другое название EPAS1) (фактора, индуцируемого гипоксией 2-альфа) и GPx4 (глутатионпероксидазы 4) [5, 52, 116, 133]. Результаты анализа полногеномного поиска ассоциаций (GWAS – genome-wide association study) указывают на возможное участие в патогенезе ПТСР продуктов генов CAMKV, EGFR, FGF12, KANSL1, KRAS, NLGN1, PARK2, PODXL, PRKCA, RAF1, RORA, SH3RF3, TCF4, TLL-1, ZDHHC14 [8, 34, 56], а также белков “молодости” (гены FGF, FNDC5, GDF11, MANF, NAMPT, NGF, TIMP-2) и “старости” (гены B2M, CCL11, GDF15, HMGB1, JAM) [11]. При этом не исключается вероятность того, что генетические маркеры, связанные с риском развития ПТСР, могут быть локализованы не только в кодирующих участках, но и находиться в интронах или вне генов. В частности, это относится к полиморфным вариантам генов – однонуклеотидным изменениям, также называемыми однонуклеотидными полиморфизмами (SNP – single nucleotide polymorphism), микро- и минисателлитным повторам (VNTRs – variable number tandem repeats), а также LINE последовательностям и мобильным элементам генома [7, 34, 82]. Необходимо отметить, что хронический стресс обладает мутагенным эффектом, так как приводит к повышению концентрации внутриклеточных мутагенов. Это в свою очередь провоцирует нестабильность генома, активирует транспозазы и интегразы, вызывает структурные перестройки генетического материала [7]. Например, эмоционально-болевое стрессорное воздействие способно индуцировать образование хромосомных аберраций в клетках костного мозга, а также приводить к инсерционному полиморфизму ретротранспозона L1 и снижению количества вариаций числа копий (CNV – copy number variations) гена Rpl13 (рибосомный белок L13). Причем частота и вероятность таких изменений, как было показано, зависит от продолжительности воздействия и от уровня возбудимости животных [7]. Если же такие мутации возникают в клетках зародышевого пути (гаметах), то это может быть одним из объяснений наследования в ряду поколений негативных последствий перенесенной психогенной травмы. С помощью анализа функционального обогащения дифференциально экспрессируемых генов (DEG) из базы данных Gene Expression Omnibus (GEO) и построения сети белок-белковых взаимодействий (PPI) было обнаружено, что с ПТСР ассоциированы 1919 генов с повышенной экспрессией и 851 ген с пониженной экспрессией [56, 149, 166, 176]. Например, снижение уровня экспрессии выявлено для генов BDNF (нейротрофический фактор мозга), FLT3LG (лиганд тирозинкиназы 3, связанный с Fms), DYRK1A (регулируемая тирозин-фосфорилированием с двойной специфичностью киназа 1A), DCN (декорин) и FKBP8 (пептидил-пролил цис-транс-изомераза) [93], а также генов TSPO (транслокаторный белок), TSPOAP1 (TSPO-ассоциированный белок 1), TNFRSF14 (член суперсемейства рецепторов TNF 14), связанных с функционированием микроглии и регулирующих иммунный ответ и провоспалительные реакции [35]. Повышение уровня экспрессии описано для генов VNN1 (пантеиназа), SERPINB2 (ингибитор активатора плазминогена 2) и ETFDH (митохондриальная электронпереносящая УСПЕХИ ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ НАУК том 55 № 4 2024