Dołącz do czytelników
Brak wyników

Neurobiologia

31 lipca 2018

NR 19 (Styczeń 2017)

Nie wszystko musi zależeć od genów, czyli jak czynniki środowiskowe mogą zmieniać nasz mózg i nasze zachowanie

273

Przez długi czas myślano, że człowiek rodzi się jako niezapisana tablica (z łaciny tabula rasa), która jest zapełniana informacjami w czasie życia i zdobywania doświadczeń. Obecnie dzięki licznym badaniom wiemy, że ten pogląd nie jest prawdziwy, a pierwsze wersy w historii naszego życia zostają zapisane już w łonie matki. Stąd też tak naprawdę każdy z nas jest o ok. 9 miesięcy starszy, niż to wynika z metryki urodzenia. W starożytnych Chinach i Japonii doliczano noworodkowi rok życia do daty urodzenia, co świadczy o traktowaniu życia po narodzinach jako kontynuacji życia płodowego. 

Neurobiolodzy poszukują odpowiedzi na pytania, jak doświadczenia zdobyte jeszcze przed urodzeniem wpływają na funkcjonowanie naszego mózgu. Według teorii programowania prenatalnego lub wczesnego programowania czynniki środowiskowe działające we wczesnych etapach rozwojowych kształtują mózg, który z kolei steruje zachowaniem. Badania prowadzone przez grupę naukowców kierowaną przez Phillipsa wskazały na silne związki między niską masą urodzeniową, wysokim poziomem hormonu stresu (kortyzolu) i wzrostem zachorowalności na nadciśnienie czy cukrzycę typu 2. Cukrzyca typu 2 stanowi ok. 90% wszystkich przypadków wśród chorych na tę chorobę, często związana jest z nadwagą czy otyłością i charakteryzuje się nieprawidłowym wydzielaniem i funkcjonowaniem insuliny. Cukrzyca i otyłość zostały uznane przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) za choroby cywilizacyjne związane z drastyczną zmianą stylu życia, głównie niewłaściwą dietą i brakiem lub ograniczoną aktywnością fizyczną. Późniejsze badania pozwoliły znaleźć związki pomiędzy niską wagą urodzeniową a wzrostem poziomu cholesterolu we krwi czy rozwojem takich chorób, jak zespół policystycznych jajników i depresji występujących w późniejszych okresach życia. Stąd też lekarze i naukowcy zaczęli doszukiwać się przyczyn niektórych chorób w życiu płodowym. Fizjologiczne znaczenie programowania prenatalnego nie jest do końca poznane. Uważa się, że czynniki środowiskowe, działając na matkę i rozwijające się w jej łonie dziecko, przygotowują organizm do funkcjonowania w warunkach, które napotyka po urodzeniu. Jakkolwiek jeśli w łonie matki zaistnieją niekorzystne warunki, np. niedożywienie, przekarmianie czy ekspozycja na narkotyki i alkohol, mogą one doprowadzić do reprogramowania wielu układów, w tym neuroendokrynowych, czyli wydzielających hormony i sterowanych przez mózg, np. osi podwzgórze-przysadka mózgowa-nadnercza – PPN (odpowiedzialnej za reakcję na stres) – czy osi podwzgórze-przysadka mózgowa-gonady – PPG (zawiadującej procesami rozmnażania). W rezultacie może to skutkować predyspozycją organizmu w późniejszym okresie życia do rozwoju chorób, takich jak otyłość, cukrzyca, zaburzenia płodności, np. zespołu policystycznych jajników, czy od depresji. 

Liczne badania dowodzą, że przekazanie przez rodziców potomstwu skłonności do pewnego rodzaju schorzeń nie musi odbywać się według tradycyjnych zasad genetycznych, ale poprzez tzw. mechanizmy epigenetyczne. Do takich mechanizmów należą m.in. procesy

Liczne badania dowodzą, że przekazanie przez rodziców potomstwu skłonności do pewnego rodzaju schorzeń nie musi odbywać się według tradycyjnych zasad genetycznych, ale poprzez tzw. mechanizmy epigenetyczne. 

metylacji, czyli dodawania grup metylowych (CH3) do DNA. Grupy metylowe przyczepiają się do DNA i hamują ekspresję genu, uniemożliwiając produkcję określonego białka. 

Ponadto wykazano, że tego typu zmiany mogą być z kolei przekazywane na następne pokolenia. Stąd też można otrzymać po swojej babce nie tylko niezgrabne nogi, ale również skłonności do depresji, jeśli np. przeżyła ona jakieś traumatyczne doświadczenie w okresie wczesnego dzieciństwa. Z drugiej strony babcia mogła być adoptowana i wychowana w rodzinie pełnej miłości i szacunku, co wpłynęło na ukształtowanie pełnej dobroci osobowości, z której czerpią kolejne pokolenia.

Wiele badań wskazuje na krytyczną rolę rozwoju osi podwzgórze-przysadka mózgowa-nadnercza w kształtowaniu zachowań. W czasie długotrwałej reakcji na stres u ludzi wydzielany jest hormon o nazwie kortyzol. Jeśli kobieta w czasie ciąży poddana jest działaniu długotrwałego stresu, w jej organizmie wydzielane są duże ilości kortyzolu. Hormon ten nie tylko oddziałuje na organizm matki, ale również poprzez pępowinę dostaje się do organizmu rozwijającego się dziecka, działając między innymi na jego powstający mózg. Oczywiście istnieją mechanizmy zabezpieczające przedostanie się dużych ilości hormonów stresu w postaci enzymów rozkładających kortyzol, ale ok. 10–20% tego hormonu przedostaje się z organizmu matki do organizmu dziecka. Te obserwacje zostały również potwierdzone u zwierząt, a eksperymenty prowadzące do usunięcia kortyzolu poprzez wycięcie nadnerczy (organu pro­-
dukującego hormon stresu) pokazały, że w warunkach obniżenia jego poziomu następowała stabilizacja funkcjonowania osi PPN. Ponadto wykazano, że stres w okresie prenatalnym reguluje nie tylko funkcjonowanie osi PPN, ale także wielu obszarów mózgu, np. hipokampa, który jest odpowiedzialny m.in. za procesy zapamiętywania. Warto tutaj wspomnieć, że w 2014 roku przyznano Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny za odkrycie funkcji tej struktury mózgu w procesach związanych z orientacją i zapamiętywaniem przestrzennym. Pod tym względem hipokamp można by przyrównać do wewnętrznego GPS-u. Hipokamp wykorzystywany jest m.in., kiedy jedziemy samochodem i staramy się trafić pod podany adres. Ciekawe, czy wraz z rozwojem technologii (zewnętrznych mechanicznych systemów nawigacyjnych) nasz wewnętrzny GPS ulegnie uwstecznieniu. Wiadomo bowiem na podstawie badań nad taksówkarzami prowadzonych w Anglii (w czasach, gdy GPS-y nie były jeszcze powszechne), że u tej grupy zawodowej występuje większa objętość hipokampu w porównaniu do grupy kontrolnej – nie taksówkarzy. 

Wracając jednak do badań nad działaniem kortyzolu w okresie wczesnego rozwoju – są one bardzo istotne, gdyż związek ten stosowany jest w celu przyspieszenia rozwoju płuc w przypadkach prawdopodobieństwa przedwczesnego porodu. Jak wiadomo, dziecko musi mieć rozwinięte płuca, aby móc samodzielnie funkcjonować po porodzie. Warto również wspomnieć, że wiele substancji, w tym alkohol spożywany w czasie ciąży, powoduje wzrost poziomu kortyzolu w organizmie matki, który razem z alkoholem przedostaje się do organizmu dziecka. Stąd też oprócz alkoholu na rozwijające się mózg i oś PPN dziecka w łonie matki działa dodatkowo kortyzol, co może prowadzić do rozwoju alkoholowego zespołu płodowego u potomstwa. U tych dzieci występują zaburznia wzrostu i wagi ciała, zaburzenia w centralnych układzie nerwowy oraz zmiany w morfologii twarzy. Jakkolwiek dzieci poddane działaniu alkoholu w czasie ciąży mogą urodzić się tylko z niektórymi z tych objawów. Często zdarza się, że objawy choroby są ukryte i przejawiają się w trudnościach z nauką, interakcjami z rówieśnikami czy popadaniem w konflikt z prawem. Często dzieci te są źle diagnozowane jako nadpobudliwe czy mające ADHD, gdyż brak jest informacji o spożyciu alkoholu przez matkę w okresie ciąży. Uważny czytelnik zdaje już sobie sprawę, że u takich dzieci oś PPN została rozregulowana, stąd może wynikać wiele kłopotów natury behawioralnej. Warto tutaj wspomnieć, że zmiany w fizjonomii twarzy powodowane przez alkohol, a obserwowane u ludzi, można również uzyskać w modelach zwierzęcych naśladujących działanie alkoholu w łonie matki. Amerykańska badaczka profesor Sulik na łamach czasopisma „Science” pokazała, że myszy poddane działaniu alkoholu w okresie ciąży wydawały potomstwo o zmienionej fizjonomii twarzy przypomi...

Dalsza część jest dostępna dla użytkowników z wykupionym planem

Przypisy