Стресс во время беременности может изменить развитие мозга ребенка

Фото из открытых источников

Новое исследование показывает, как стресс во время беременности может изменять иммунную активность плаценты и влиять на важные процессы в развивающемся мозге. Результаты исследования опубликованы в журнале Molecular Psychiatry.

Плацента выполняет не только функцию снабжения растущего плода питательными веществами. Она также передает гормональные и иммунные сигналы между матерью и плодом и выделяет вещества, способствующие развитию мозга.

В новом исследовании на мышах изучалось, что происходит с этой коммуникацией во время стресса и имитации вирусной инфекции. Оба воздействия изменили активность многих одних и тех же генов в развивающемся мозге, но в противоположных направлениях. Стресс также снижал противовирусный иммунный ответ в крови и плаценте матерей.

Бранден Вероски руководил работой совместно со старшим автором Тамарой Гур в медицинском центре Векснера при Университете штата Огайо. В большинстве экспериментов использовались мыши, а также было проведено небольшое, пилотное исследование с участием 20 человеческих плацент.

«Полученные результаты весьма примечательны. Мы обнаружили, что плацента — это не просто пассивный орган. Это активная система коммуникации между матерью и плодом», — сказала Гур. «Наши исследования показывают, что стресс может изменять этот обмен информацией таким образом, что это может иметь значение для развития мозга».

Ее команда использовала методику стресс- тестирования, которая применялась в лаборатории и ранее.

Начиная с середины беременности, одна группа мышей проводила по два часа в день в небольших вентилируемых пластиковых трубках внутри своих клеток. Исследователи повторяли это в течение семи дней, в то время как другая группа подвергалась только ежедневному взвешиванию.

В последний день некоторым мышам в каждой группе ввели молекулу, имитирующую вирусную инфекцию. Остальным дали соленую воду. У матерей, испытывавших стресс, за ту неделю наблюдалось меньшее увеличение веса, но вес их плодов и плацент в целом был примерно таким же, как и у контрольной группы. Исключением были плаценты, поддерживающие плоды мужского пола, которые были меньше по размеру, когда стресс и имитация инфекции происходили одновременно.

Сначала команда исследовала только стресс, измеряя активность генов в 27 372 клетках плаценты из шести пометов. Три помета были получены от матерей, испытывавших стресс, а три — от матерей, не испытывавших стресса. У многих иммунных клеток плаценты наблюдалась сниженная активность генов интерферона, которые помогают клеткам защищаться от вирусов.

Аналогичное снижение наблюдалось и в других клетках, в том числе в клетках, выстилающих кровеносные сосуды. Нейтрофилы, тип белых кровяных клеток, вели себя иначе: стресс усиливал активность их генов, отвечающих за воспаление.

Клетки, составляющие большую часть плаценты, практически не изменились, за исключением снижения активности генов, участвующих в основном процессе выработки энергии клетками. Плаценты содержали примерно одинаковый набор типов клеток как в условиях стресса, так и без него. Разница заключалась в том, что делали гены этих клеток.

Имитация инфекции вызвала сильную иммунную реакцию в обеих группах, но стресс частично ослабил эту реакцию. Через три часа у матерей, испытывавших стресс, уровень интерферона бета, противовирусного агента, в крови был примерно на 81% ниже, чем у матерей, не испытывавших стресса и получивших ту же инъекцию.

В каждой группе для анализа крови было пять или шесть матерей, и плаценты демонстрировали аналогичную картину через шесть часов. В результате имитации инфекции активность 2767 генов в плацентах матерей, не подвергавшихся стрессу, изменилась по сравнению с 1211 генами в плацентах матерей, подвергавшихся стрессу, что составляет менее половины от этого числа.

Антивирусные гены показали наиболее сильную реакцию, однако после стресса их ответная реакция была менее выраженной. Одно из запланированных сравнений подтвердило это различие, в то время как другой статистический тест не смог исключить случайность.

Через три часа у плодов наблюдались лишь незначительные изменения иммунной системы, характерные для матерей. В крови плода повысились только два признака воспаления, а в околоплодной жидкости изменений не наблюдалось.

Исследователи изучили 26  мозгов плодов, каждый из которых принадлежал к разному помету, и проанализировали группы генов, активность которых повышалась и понижалась одновременно. Одна из групп, участвующих в копировании и восстановлении ДНК, стала менее активной после стресса и более активной после имитации инфекции.

В двух других группах наблюдалась обратная картина, хотя в одной из них воздействие инфекции было слабее. Обе группы участвовали в синтезе белков, а одна из них также занималась установлением связей между нервными клетками. У плодов мужского и женского пола наблюдалась одинаковая закономерность.

«Неожиданным открытием стало то, что пренатальный стресс и иммунная активация, подобная инфекционной, влияли на некоторые из одних и тех же генных сетей головного мозга плода, но в противоположных направлениях, что предполагает, что различные воздействия на мать могут нарушать общие пути развития по-разному», — сказала Гур.

Исследователи считают, что характер стресса может отражать слишком раннее созревание клеток головного мозга. Вместо того чтобы продолжать делиться, молодые клетки могут начать образовывать связанные между собой нервные клетки раньше, чем следовало бы.

Более ранние исследования показали, что стресс и гормоны стресса могут замедлять деление этих клеток и ускорять их развитие. Авторы отметили, что врачи используют аналогичный принцип, когда вводят стероидные препараты до рождения, чтобы помочь органам ребенка созреть.

Имитация инфекции может создать другую проблему: молодые клетки мозга могут делиться под нагрузкой, что увеличит их потребность в восстановлении ДНК. Это интерпретация активности генов, предложенная исследователями, а не изменения, которые они непосредственно наблюдали в процессе развития мозга.

Сильный стресс и инфекции во время беременности связывают с такими состояниями, как аутизм и шизофрения. У мышей оба воздействия могут вызывать схожие поведенческие проблемы у потомства, и авторы предполагают, что нарушение общих мозговых процессов различными способами может помочь объяснить это совпадение.

20 человеческих плацент были получены в ходе исследования, проведенного в Университете штата Огайо, в котором участвовали женщины на первом триместре беременности. В исследовании не участвовали люди с хроническими заболеваниями, такими как диабет, а также те, кто употреблял табак или наркотики.

В каждом триместре участники отвечали на 10 вопросов об уровне стресса и заполняли отдельную анкету о симптомах депрессии. Исследователи собрали образцы плаценты в течение 12 часов после родов.

Четыре группы генов продемонстрировали закономерности активности, связанные со стрессом на протяжении всей беременности, но не с показателями депрессии. В этом процессе участвуют два белка, вокруг которых обматывается ДНК, и которые помогают контролировать, какие гены могут использовать клетки.

Другой аспект касался материала, который скрепляет клетки в тканях. В плацентах мышей, подвергшихся стрессу, также наблюдались изменения в генах, связанных с белками, обволакивающими ДНК, и этим поддерживающим материалом.

Все измерения параметров плода проводились до рождения, поэтому исследование не может показать, как изменения в генах могут повлиять на потомство в дальнейшем. У отдельных плодов более выраженный противовирусный ответ плаценты был связан с более выраженным паттерном генов, связанных с инфекцией, в головном мозге.

Эта связь не доказывает, что плацента вызвала изменения в мозге. Изменения в головном мозге, связанные со стрессом, не коррелировали с масштабными изменениями в группах генов плаценты.

Авторы предполагают, что стресс может действовать через несколько специфических плацентарных процессов или через материнские сигналы, которые практически не изменяют структуру плаценты.

Команда Гура планирует проверить, может ли изменение определенных иммунных или энергетических процессов в плаценте защитить развивающийся мозг.

«Теперь мы знаем, что изменяются механизмы, помогающие справляться со стрессом», — сказала Гур. «Если мы сможем обнаружить больше таких механизмов, то, возможно, сможем разработать терапию, которая поможет остановить передачу стресса».

Исследователи также хотят изучить более крупные группы человеческих плацент и выяснить, влияют ли время, интенсивность или продолжительность стресса на его воздействие.

* Информация представлена исключительно в ознакомительных целях и не служит рекомендацией для лечения заболеваний