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Nature封面:解密压力对大脑造成的影响
点击次数:999 更新时间:2012-11-05

人们感到压力大可能有多种不同的表现,不过这些表现都具有共同的实质,例如产生恐惧反应并产生大量激素等。这些生理反应在短期来看可能是有益的,但如果反应过度或者时间过长就会损伤大脑,引发抑郁症、创伤后遗症等疾病。这些都是几十年前的旧闻了,现在研究者们正在逐步解密压力给大脑造成的具体影响。本期Nature杂志封面重点了这一单元,对这一领域的研究进展进行了回顾和展望。

表观遗传学:压力的分子印迹

现代生活压力越来越大,充满压力的生活对大脑究竟有什么影响呢?一些科学家从城市和乡村居民处理压力情境的差异着手寻求答案。也有科学家在寻找着压力留下的分子伤痕。神经科学家Eric Nestler在Nature上发表文章提出,压力会通过表观遗传学机制影响大脑。

 

有研究显示表观遗传学机制会形成短期(几小时)和(几个月、几年或终身)的压力应答。还有研究还指出,这样的表观遗传学改变可能影响下一代。Eric Nestler的研究团队将小鼠反复至于压力环境下,让它们面临更好斗的小鼠。一段时间之后,这些小鼠变得孤僻缺乏探索性、对以往喜好的事物丧失兴趣、并开始变得肥胖。这些症状可能持续数月,并可用标准的抗抑郁药物治疗。

研究人员挑选了压力后恢复能力强的小鼠和易感小鼠,比较了它们之间的基因表达DNA结构差异,将行为差异与大脑重要区域的分子改变起来。这种改变包括DNA甲基化和多种转录因子的差异,可能持续几天甚至几周。研究人员还发现,阻断或诱导小鼠特定基因的表观遗传学改变,可以使易感小鼠恢复,当然也可以使它们更加脆弱。

还有研究显示,线虫精子或卵子的表观遗传学异常会遗传给下一代。Eric Nestler认为有必要在动物中进行类似实验,来验证这种压力相关的表观遗传学改变是否能够遗传。此外,引入能靶标特定基因表观遗传学修饰的高特异性工具,来进行体内实验也非常必要。

逆境与端粒

生物学家Elizabeth Blackburn和Elissa Epel也在本期Nature杂志上提出,压力会通过缩短端粒来引发慢性疾病。端粒是保护染色体末端的帽子结构。她们于2004年对慢性病儿童的母亲与健康儿童母亲体内白细胞中的端粒长度进行了比较,将慢性精神压力与端粒维持缺陷起来。研究发现,母亲与患病儿童相处的时间越长,所受的精神压力越大,端粒就越短。此后陆续有越来越多的大型调查也支持了端粒长度与压力之间的关系,甚至在婴幼儿期,压力就开始侵蚀端粒。

在压力下,机体会产生特定激素和其他生化因子。这些物质能够帮助机体应对短期压力,但这些物质过量就会影响基因表达,产生危害。在体外实验中,研究人员发现这些因子会使端粒缩短。

Elizabeth Blackburn和Elissa Epel认为,在压力与端粒缩短、压力与疾病、端粒缩短与疾病这三组相互交织的关系网中,很可能就存在一条路径,压力通过使端粒缩短来引发某种疾病。解析短端粒、压力和疾病之间的关系,分析其中的细胞和生理学通路将有助于治疗相关疾病,而健康的生活方式和社会环境也同样重要。有研究显示,三个月的减压干预就可以增强端粒酶活性,减缓甚至逆转端粒的损耗。

作者呼吁,端粒已经从染色体顶端向我们发出警告,社交和精神压力(尤其是在幼儿时期)与吸烟和垃圾食品一样威胁着我们的健康,需要受到足够的重视。

原文摘要:

Stress and the brain: Under pressure

A battlefield; an abusive parent; the ongoing struggle to make ends meet; a pile-up of unanswered s — stress can take many forms. But stressful situations have something in common: they trigger reactions such as fear and a surge of hormones. These responses can be beneficial in the short term but, if severe or prolonged, can damage the mind, triggering conditions ranging from depression to post-traumatic stress disorder. That much has been known for decades; now researchers are getting to grips with how stress can alter the biology of the brain, and tip a mind into illness. Here, Nature takes a look at what they have learned, and at the gaps that remain.

Epigenetics: Stress makes its molecular mark

Some people exposed to severe stress, such as that caused by prolonged economic hardship or sexual or physical abuse, go on to develop devastating psychological or other health problems. Others are more resilient. If one identical twin shows symptoms of stress-related depression, for instance, the other will also be depressed in only around 40% of cases. I believe that epigenetic mechanisms help to explain why1, 2. These are experience-dependent molecular alterations to DNA or to proteins that alter how genes behave without changing the information they contain.

omeres and adversity: Too toxic to ignore

In the 2006 film The Holiday, the actress Cameron Diaz, playing a woman whose life is spinning out of control, exclaims: “Severe stress ... causes the DNA in our cells to shrink until they can no longer replicate. So when we're stressed we look haggard.”

 
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