پزشکی بازساختی و سلول‌های بنیادی

زیست شناسان دانشگاه آیووا آمریکا بر اساس مطالعاتی که بر روی کرم‌های گرد روده‌ای انجام دادند؛ اظهار داشتند پاسخ مادر به استرس می‌تواند بر فرزندان و نوه‌ها از طریق تغییرات اپی ژنتیکی وراثت‌پذیر تأثیر بگذارد.

این تحقیقات که در مجله ی Molecular Cell به چاپ رسیده است؛ حاکی از آن بود که کرم‌های گرد روده‌ای ماده که تحت استرس گرمایی و شرایط خاص قرار گرفته‌اند، این استرس را نه تنها به فرزندان خود، بلکه در صورت طولانی بودن دوره استرس به نوه‌هایشان نیز منتقل می‌کنند. در نماتودها و دیگر ارگانیسم‌ها، عوامل استرس زای محیطی که بر والدین تأثیر می‌گذارند؛ بر گامت‌های لقاح نیافته نیز مؤثر هستند. در انسان نیز مشاهده شده است که استرس مادر می‌تواند مضر واقع شود؛ زیرا باعث افزایش حساسیت فرزندان در مراحل بعدی زندگی به بیماری‌های متابولیکی و عصبی می‌گردد.

در این راستا مشخص شده است که مکانیسم‌های اپی ژنتیکی که بر روی کروماتین در یک نسل تأثیر می‌گذارند؛ طول عمر و رفتار فرزندان را در نسل‌های بعدی نیز در این کرم‌ها تغییر می‌دهند. در واقع استرس در والدین، فاکتور رونویسی شوک حرارتی 1 (HSF1) را فعال می‌کند که این عامل بیان ژن‌های محافظتی پروتئین‌های شوک حرارتی را برای مقابله با آسیب ناشی از استرس افزایش می‌دهد. لازم به ذکر است، HSF1پروتئینی است که در همه گیاهان و جانوران وجود دارد و با تغییرات دمایی، PHو سایر عوامل استرس زا فعال می‌شود.

همچنین این محققان دریافتند در کرم گرد ماده در زمان احساس خطر، سروتونین از سیستم اعصاب مرکزی ترشح می‌کند تا به تخمک‌های بارور نشده خود هشدار دهد. و این هشدار پس از لقاح به نسل بعد منتقل می‌گردد. سروتونین یا 5-هیدروکسی تریپتامین یک انتقال دهنده عصبی مونو آمین است؛ که عملکردهای بیولوژیکی پیچیده و چند وجهی، از جمله تعدیل خلق، شناخت، یادگیری، حافظه و بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی مانند انقباض عروق را به دنبال دارد.

نمونه‌هایی زیادی از این آبشارهای ژنتیکی نیز در انسان وجود دارد؛ برای مثال زنان بارداری که طی سال‌های 1944 تا 1945در کشور هلند تحت تأثیر قحطی زمستانی قرار گرفتند؛ فرزندانشان در بزرگسالی نرخ بالاتری از بیماری هایی نظیر دیابت، اسکیزوفرنی و چاقی را نشان دادند.

به گفته‌ی محققین ژن ها خاطرات شرایط محیطی گذشته را حفظ می‌کنند و حتی در صورت تغییر این شرایط بر بیان آن‌ها تأثیر می‌گذارند. این امر به دلیل آن است که در طول رویان زایی، اکثر موجودات به طور معمول هرگونه تغییری را که به دلیل فعالیت گذشته ژن‌ها در آن‌ها ایجاد شده است؛ باز می‌گردانند.

همانطور که پیشتر گفته شد؛ HSF1در مواقع استرس‌های محیطی فعال می‌شود. در حقیقت HSF1پروتئین دیگری را تحت عنوان آنزیم متیل ترانسفراز لیزین 9 هیستون 3 (H3K9) به کار می‌گیرد. H3K9متیل ترانسفراز به طور معمول در طول رویان‌زایی فعالیتش را انجام می‌دهد تا ژن‌ها را خاموش و حافظه فعالیت پیشین آن‌ها را پاک کند. از طرفی دیگر مشخص شده است که HSF1با مکانیسم‌هایی که به طور معمول برای تنظیم مجدد حافظه بیان ژن در طول رویان‌زایی عمل می‌کنند، همکاری می‌کند تا یک حافظه اپی ژنتیکی وراثتی در ارتباط با استرس قبلی ایجاد کند و این حاکی از رفتار دوگانه‌ی HSF1می‌باشد.   

یکی از این ژن های تازه خاموش DAF-2می‌باشد. این ژن، گیرنده فاکتور رشد شبه انسولین1 (IGF-1) را که در تغییرات متابولیکی دیابت نقش دارد؛ رمزگذاری می‌کند و زمانی که خاموش می‌شود، فیزیولوژی، متابولیسم و ​​استرس پذیری را تغییر می‌دهد.

Ref:

  Das S, Min S, Prahlad V. Gene bookmarking by the heat shock transcription factor programs the insulin-like signaling pathway. Molecular Cell. 2021.