Имя материала: Психогенетика

Автор: И.В. Равич-Щербо

2.взаимодействие нервной и эндокринной систем в регуляции  генетических процессов

 

Представления о взаимодействии нервной и эндокринной систем в регуляции генетических процессов на уровне целого организма сложились в 50-60-х годах в исследованиях видного отечественного генетика М.Е. Лобашева и его последователей В. В. Пономаренко и Н.Г.Лопатиной [98]. Согласно данным представлениям, каждый генетический процесс в организме, начиная с клетки, протекает не изолированно, а в тесной зависимости от других сопряженных с ним процессов. Иначе говоря, он всегда находится под контролем ряда соподчиненных систем, начиная от генной системы клетки, в которой этот процесс происходит, и далее - систем клеток, ткани, органа и, наконец, организма.

Каждая из систем реагирует на внешние по отношению к ней факторы как целое. В результате такого контроля протекание различных генетических процессов в разных клетках организма в пределах созданных в эволюции механизмов оказывается адаптивным по отношению к внешней среде и взаимосвязанным для разных клеток и систем организма.

Ведущую роль в установлении взаимосвязи генетических процессов на уровне целостного организма играет взаимодействие нервной и эндокринной систем. Это взаимодействие настолько согласованно, что иногда говорят о единой нейроэндокринной системе, подразумевая объединение нервной и эндокринной систем в процессах регуляции жизнедеятельности организма.

Нейроэндокринная регуляция есть результат взаимодействия нервной и эндокринной систем. Она осуществляется благодаря влиянию высшего вегетативного центра мозга - гипоталамуса - на расположенную в мозге железу - гипофиз, образно именуемую «дирижером эндокринного оркестра». Нейроны гипоталамуса выделяют нейрогормоны (рилизинг-факторы), которые, поступая в гипофиз, усиливают (либерины) или тормозят (статины) биосинтез и выделение тропных гормонов гипофиза. Тропные гормоны гипофиза, в свою очередь, регулируют активность периферических желез внутренней секреции (щитовидной, надпочечников, половых), которые в меру своей активности изменяют состояние внутренней среды организма и оказывают влияние на поведение.

Гипотеза нейроэндокринной регуляции процесса реализации генетической информации предполагает существование на молекулярном уровне общих механизмов, обеспечивающих как регуляцию активности нервной системы, так и регуляторные воздействия на хромосомный аппарат. При этом одной из существенных функций нервной системы является регуляция активности генетического аппарата по принципу обратной связи в соответствии с текущими нуждами организма, влиянием среды и индивидуальным опытом. Другими словами, функциональная активность нервной системы может играть роль фактора, изменяющего активность генных систем.

Экспериментальные доказательства в пользу гипотезы были получены в опытах на мышах. В частности, было установлено, что изменение генной активности в клетках роговицы глаза может возникать по условно-рефлекторному принципу, т.е. в ответ на условный сенсорный стимул, ранее связанный с болевым раздражителем.

Схема эксперимента была такова. У мышей вырабатывали оборонительный условный рефлекс на световой сигнал, подкрепляемый электрическим током. Под действием электрического тока в роговице глаза уменьшается частота делений ядра клетки (митозов) и вызванных рентгеновским излучением структурных изменений (аберраций) хромосом. После выработки условного рефлекса изолированное действие условного раздражителя (светового стимула) вызывало изменения показателей, характеризующих уровень митозов в клетке и частоту хромосомных аберраций, аналогичные действию тока. Предъявление дифференцировочного раздражителя (стимула, близкого по своим параметрам к условному) не оказывало влияния ни на частоту митозов, ни на частоту хромосомных аберраций [98].

Регулирующую роль нервной активности в реализации генетической информации подтвердили также исследования Л.В. Крушинс-кого с сотрудниками [87]. Они установили, что проявление ряда генетически детерминированных поведенческих актов зависит от уровня возбуждения ЦНС. Экспериментально была выявлена отчетливая положительная связь между общей возбудимостью животного, проявлением и степенью выраженности генетически обусловленных оборонительных рефлексов у собак. Иначе говоря, при низкой возбудимости нервной системы определенные генетически детерминированные формы поведения могут и не обнаруживаться, но они проявляются по мере повышения нервной возбудимости.

О регулирующем влиянии уровня активности мозга на процессы реализации генетической информации свидетельствуют, кроме того, прямые корреляции между содержанием РНК в нейронах и уровнем возбуждения нервной системы. Во многих исследованиях было показано, что сенсорная стимуляция, обучение, двигательная тренировка и другие воздействия, повышающие возбудимость нервной системы, сопровождаются увеличением содержания РНК в нервной ткани. Установлено также, что экспрессия генов у животных может меняться в зависимости от степени информационного разнообразия окружающей среды: она тем выше, чем более обогащенной в ходе развития является среда [28].

Таким образом, имеются основания полагать, что нервное возбуждение, вызванное воздействиями среды, может существенно влиять на активность генов клеток, тканей, органов и организма в целом

Главным, хотя, возможно и не единственным, звеном, осуществляющим взаимодействие между ЦНС и генетической системой, являются гормоны. Во-первых, уровень активности гормонов зависит от функционального состояния ЦНС. Как уже отмечалось, взаимодействие гипоталамуса и гипофиза обеспечивает ЦНС возможность влиять на уровень гормонов, которые производятся железами внутренней секреции (надпочечниками, щитовидной, половыми). Во-вторых, гормоны рассматриваются как специфические индукторы функциональной активности генов [34, 105]. Экспериментально установлена возможность гормональной регуляции экспрессии и активности генов. Гормоны выступают в качестве посредников в регуляции транскрипции генов. Иначе говоря, гормоны, хотя, возможно, и не только они, служат материальным связующим звеном между ЦНС (мозгом) и генной системой организма.

Особенно наглядно роль гормонов в регуляции генной активности выступает в исследованиях влияния эмоционального стресса на генетические процессы.

Стресс представляет собой неспецифическую реакцию, обусловливающую привлечение энергетических ресурсов для адаптации организма к новым условиям. При действии стрессогенного стимула сигналы из анализаторных отделов коры поступают в гипоталамус. Гипоталамус передает сигнал гипофизу, в результате чего возрастает синтез гормонов и их выброс в кровь. Существуют три основные «эндокринные оси», участвующие в реакциях такого типа: адрено-кортикальная, соматотропная и тироидная. Они связаны с активизацией надпочечников и щитовидной железы. Показано, что эти оси могут быть активизированы посредством многочисленных и разнообразных психологических воздействий.

В работах видного генетика Д.К. Беляева и его сотрудников [11,12] установлено, что у мышей под воздействием эмоционального иммо-билизационного стресса, т.е. стресса, вызванного ограничением движения, существенно изменяется способность к воспроизведению потомства. Причем, как оказалось, мыши различных генетических линий по-разному реагируют на стресс. Об этом свидетельствует тот факт, что при сравнении показателей воспроизводства в обычных условиях и при стрессе меняются ранги животных разных генотипов в отношении воспроизводительной функции. Иными словами, животные, более продуктивные в обычных условиях, становятся менее продуктивными при стрессе, и наоборот. Следовательно, стресс изменяет внут-рипопуляционную генетическую изменчивость, и селективная ценность животных разных генотипов в нормальных условиях и при стрессе оказывается неодинаковой.

Установлено также, что эмоциональный стресс влияет на частоту рекомбинационного процесса, а также на индукцию доминантных аллелей. В прямых исследованиях продемонстрировано влияние гормонов коры надпочечников (кортикостероидного комплекса) на экспрессивность и проявляемость (пенетрантность) некоторых конкретных генов у мышей. Имеются также доказательства влияния некоторых гормонов, в первую очередь стероидов, на активность генома в мозге. Исследователи полагают, что возникшие при стрессе под влиянием гормонов изменения генной активности могут наследоваться.

По мнению Д.К. Беляева, совокупность этих данных свидетельствует о наличии прямой и обратной связи между мозгом и генами. Ключевая роль здесь принадлежит стрессу, играющему роль внутреннего механизма регуляции наследственной изменчивости и эволюционного процесса. По отношению к организму как к целому стресс выступает в качестве фактора, изменяющего активность генома. Стрес-сирование модифицирует и интегрирует деятельность четырех уровней: генного, эндокринного, нервного и психического. С точки зрения Д.К. Беляева, эмоциональный стресс является важнейшим регулятором активности генов не только в индивидуальном развитии, но и в эволюции.

 

Страница: | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 | 48 | 49 | 50 | 51 | 52 | 53 | 54 | 55 | 56 | 57 | 58 | 59 | 60 | 61 | 62 | 63 | 64 | 65 | 66 | 67 | 68 | 69 | 70 | 71 | 72 | 73 | 74 | 75 | 76 | 77 | 78 | 79 | 80 | 81 | 82 | 83 | 84 | 85 | 86 | 87 | 88 | 89 | 90 | 91 | 92 | 93 | 94 | 95 | 96 | 97 | 98 | 99 | 100 |