De rol van epigenetica en stress

Experiment #2 toont aan dat stressgevoeligheid niet genetisch maar epigenetisch is. (Jay Smith DISCOVER)

Epigenetica bestudeert de moleculaire veranderingen op (=-epi) het DNA. Het is een onderwerp waar veel discussie over bestaat aangezien deze veranderingen door velen als erfelijk worden beschouwd. Dit zou betekenen dat deze alteraties van het DNA ook doorgegeven worden aan de volgende generatie. In een voorgaand blog werd dit al behandeld naar aanleiding van een artikel in Cell dat aantoonde dat methylatie van het DNA, de belangrijkste factor, zo goed als gewist wordt in de eerste stadia van het embryo. Hoe is het dan mogelijk dat sommige eigenschappen die geen genetische basis hebben toch doorgegeven lijken te worden?

Er verscheen recent een interessant overzicht over epigenetica en stress. Dit artikel in Discover Magazine geeft niet precies aan of het doorgeven van de kenmerken aan de volgende generatie werkelijk plaatsvindt. Er worden veel voorbeelden aangehaald van eigenschappen die lijken samen te hangen met blootstelling van de moeder en zelfs grootmoeder aan honger of alcoholmisbruik. Maar het is daarin niet duidelijk of het de zwangere moeder is die blootgesteld werd aan chemicaliën of traumatische gebeurtenissen of dat ze reeds voor de bevruchting in aanraking kwam met deze factoren.

Het interessantste gedeelte uit dit overzichtsartikel betreft experimenten met muizen, uitgevoerd door Meaney en Szyf. Het bleek al in de jaren 50 dat door mensen geaaide muizen veel meer zorg hadden voor hun jongen. Meaney en Szyf onderzochten dit en het bleek dat hoe meer de muizenmoeder zich bezig hield met verzorging en likken van de kroost, hoe minder stress hormonen er vervolgens aanwezig zijn in de volwassenen van deze eerste generatie.

Er bleken verschillen te zijn op niveau van het DNA, maar niet op de sequentie zelf als wel bovenop het DNA. Deze epigenetische veranderingen kunnen bestaan uit methylatie van Cytosine (één van de 4 nucleotiden van het DNA) maar ook uit methylatie en acetylatie van de histonen. Daarbij onderdukt methylatie de expressie van de genen. Dus hoe sterker een gen gemethyleerd is hoe minder het tot uitdrukking komt.

Werden verzorgende moeders vergeleken met ‘slechte’ moeders dan bleken de genen voor de glucocorticoïd receptor sterker gemethyleerd te zijn in de ‘slechte’ moeders. De receptoren worden in de ‘slechte’ moeders minder afgeschreven en de volgende generatie is nerveuzer. Om aan te tonen dat deze resultaten niet toe te schrijven waren aan de genen zelf, werden de babymuizen verwisseld. De babymuizen van verzorgende moeders kwamen terecht bij de onverschillige moeders en groeiden op als nerveuse volwassen en de babymuizen van de onverschillige moeders groeiden op als rustige muizen bij hun verzorgende adoptieve moeders. Nu kwam het erop op aan te onderzoeken of de methylatie inderdaad verantwoordelijk was voor dit gedrag. Er werd daartoe Trichostatin A geïnjecteerd in de breinen van de muizen. Dit goedje verwijdert methylgroepen en alle dieren gedroegen zich rustig.

Het artikel “Epigenetic programming by maternal behavior,” werd door Meaney and Szyf in Juni 2004 gepubliceerd in het wetenschapsblad Nature Neuroscience.

Let wel, het gaat hier om postnatale erfelijkheid, dus niet om werkelijke erfelijkheid via de geslachtscellen. Het is het gedrag van de moeder dat in de babymuizen epigenetische veranderingen veroorzaakt.

Een aantal studies toonde aan dat zelfmoordplegers een hoge methylatie van bepaalde genen in de hippocampus hebben, een breingebied verantwoordelijk voor geheugen en reactie op stress. Waren de zelfmoordslachtoffers als kinderen misbruikt dan vond men in de hersenen een overmaat aan methylatie.

Afgelopen jaar publiceerde Szyf weer een studie over 14 kinderen in een weeshuis en 14 kinderen van biologische ouders. Er werd (in het bloed) duidelijk meer methylatie gevonden voornamelijk in genen die belangrijk zijn voor communicatie en de ontwikkeling van de hersenen.

Nestler toonde aan dat mannetjesmuizen die blootstonden aan stress als gevolg van gevechten en ‘pesten’ babymuizen verwekten die daarna ook stressgevoelig waren. De vaders kwamen nooit in contact met de kleine muizen. Vooralsnog is voor dit resultaat geen verklaring. Tot nu toe is namelijk aangetoond dat de methylatie in de geslachtscellen uitgewist wordt, ook al zou dit wissen niet perfect zijn en zou een gen eraan kunnen ontsnappen.

Het lijkt erop dat stress bij de moeder een belangrijke factor is in het gedrag van de kroost. Het is al langer bekend dat goede zorg belangrijk is in de opvoeding ook bij de mens. Ziekten als depressie, angst en post-traumatische stress zouden genezen kunnen worden met medicijnen die de graad van methylatie in het brein beïnvloeden. Het zal wel uiterst lastig zijn om niet ook de ‘normale’ methylatie van andere genen aan te tasten.

Uit: DiscoverMagazine.com