Уровни регуляции поведения человека: 10. Поведение человека. Уровни регуляции поведения.

10. Поведение человека. Уровни регуляции поведения.

Поведение — это наиболее широкое понятие, характеризующее взаимодействия живых существ с окружающей средой, опосредованное их внешней (двигательной) и внутренней (психической) ак­тивностью. Фундаментальной составляющей поведения являются реактивность и активность. Если реактивность дает возможность в основном приспосабливаться к среде, то активность — приспосабливать среду к себе. Чем выше уровень организации живого организма, тем большее значение приобретает активность по сравнению с реактивностью. У человека высшим уровнем активности является активность личности, которая позволяет ему решать сложные задачи, связанные с преобразованием не только предметного материального мира, но и мира идеального, духовного, внутреннего.

Поведение — это система сложных актов, регулируемых на раз­личных уровнях.

В.А. Лисичкин, Л.А. Шелепин, Б.В. Боев выде­ляют биохимический, биофизический, информационный, психо­логический уровни регуляции.

В биохимической регуляции принимает участие определенный набор особых веществ, называемых гормонами. Под их контролем проте­кают все этапы развития организма, все основные процессы жизне­деятельности, многие виды клеточного обмена. Хорошо известно, что интенсивная умственная работа сопровож­дается повышенным потоотделением. Эмоции страха, тревоги так­же связаны с определенными химическими изменениями в организме. Поэтому, например, собака по запаху может определить, что ее бо­ятся. Каждый человек имеет свой специфический запах, который мо­жет привлекать или отталкивать других людей. Этим широко поль­зуются парфюмеры, конструирующие запахи, которые, влияя на подсознание, способствуют установлению разных по модальности контактов, влияют на характер и продуктивность общения.

В биофизической регуляции принимают участие различные физические поля как внешние, так и вырабатываемые самим ор­ганизмом. К ним относят электрические, магнитные, электромаг­нитные, акустические поля. Такого рода поля используются организмами в процессе жизнедеятельности, например: магнитные поля играют значительную роль при ориен­тации птиц при перелетах, акустические — в локации у летучих мышей, китов и т.п. Известно, что функционирование живой клетки немыслимо без электрической регуляции. Характер волн меняется в состоянии сна и бодрствования, в состоянии предъявления раз­личных раздражителей. Эти факты широко используются в меди­цине. Например, с помощью электроэнцефалограмм можно диаг­ностировать эпилептические, опухолевые, сосудистые, воспали­тельные заболевания, определять месторасположение, где проте­кает патологический процесс.

Наряду с биохимической и биофизической регуляцией поведе­ния можно говорить об особом уровне регуляции, называемом информационным. У человека информационный обмен поднимается на качественно новую ступень, где ведущую роль начинает играть вторая сигнальная система. Это система сигналов на значение слова, и в основе ее лежит язык.

Язык дает возмож­ность обобщать информацию, и появление его связано с возник­новением и развитием сознания, мышления. С формированием языка появляется совокупность актов поведения, совершаемых не с образами реальных предметов, а со знаками, символами, орга­низованными определенным образом. Благодаря этому становят­ся возможными речь и общение как специфическая деятельность.

Психический уровень регуляции является ведущим в поведении человека, именно он позволяет осуществлять наиболее адекватный информационный обмен, дает возможность приспосабливаться к жизненной среде, создавать саму эту среду. Психическая регуляция возникает на достаточно позднем этапе эволюционного развития и главным образом определяет поведение организмов, обладающих нервной системой. Основным признаком появления психики явля­ется способность живых организмов реагировать на абиотические факторы, т.е. такие факторы, которые не удовлетворяют потребно­сти непосредственно, а сигнализируют, что дальше последует нечто важное.

Например, лягушка реагирует не на саму муху, а на движе­ние, паук — на вибрацию паутины.

404 Cтраница не найдена

Мы используем файлы cookies для улучшения работы сайта МГТУ и большего удобства его использования. Более подробную информацию об использовании файлов cookies можно найти здесь. Продолжая пользоваться сайтом, вы подтверждаете, что были проинформированы об использовании файлов cookies сайтом ФГБОУ ВО «МГТУ» и согласны с нашими правилами обработки персональных данных.

Размер:

AAA

Изображения Вкл. Выкл.

Обычная версия сайта

К сожалению запрашиваемая страница не найдена.

Но вы можете воспользоваться поиском или картой сайта ниже

Университет Майкопский государственный технологический университет – один из ведущих вузов юга России. История университета Анонсы Объявления Медиа Представителям СМИ Газета «Технолог» О нас пишут Ректорат Структура Филиал Политехнический колледж Медицинский институт Лечебный факультет Педиатрический факультет Фармацевтический факультет Стоматологический факультет Факультет послевузовского профессионального образования Факультеты Кафедры Ученый совет Дополнительное профессиональное образование Бережливый вуз – МГТУ Новости Объявления Лист проблем Лист предложений (Кайдзен) Реализуемые проекты Архив проектов Фабрика процессов Рабочая группа «Бережливый вуз-МГТУ» Вакансии Профсоюз Противодействие терроризму и экстремизму Противодействие коррупции WorldSkills в МГТУ Научная библиотека МГТУ Реквизиты и контакты Автошкола МГТУ Опрос в целях выявления мнения граждан о качестве условий оказания образовательных услуг Имущественный комплекс МГТУ Работа МГТУ в условиях предотвращения COVID-19 Документы, регламентирующие образовательную деятельность Система менеджмента качества университета Региональный центр финансовой грамотности Аккредитационно-симуляционный центр Абитуриентам Подача документов онлайн Абитуриенту 2023 Для поступающих на обучение по программам бакалавриата, специалитета, магистратуры — Прием 2023 Для поступающих на обучение по программам среднего профессионального образования (колледж) Для поступающих на обучение по договорам об оказании платных образовательных услуг Образец договора Образовательный кредит Оплата материнским (семейным) капиталом Банковские реквизиты для оплаты обучения Приказ об установлении стоимости обучения для 1 курса набора 2022-2023 учебного года Для поступающих на обучение по программам ординатуры Для поступающих на обучение по программам аспирантуры Часто задаваемые вопросы (бакалавриат, специалитет, магистратура) Видеоматериалы для постуающих Экран приёма 2022 Иностранным абитуриентам Международная деятельность Общие сведения Кафедры Новости Центр международного образования Академическая мобильность и международное сотрудничество Академическая мобильность и фонды Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов Как стать участником программ академической мобильности Дни открытых дверей в МГТУ День открытых дверей online Университетские субботы Дни открытых дверей на факультетах Подготовительные курсы Подготовительное отделение Курсы для выпускников СПО Курсы подготовки к сдаче ОГЭ и ЕГЭ Онлайн-курсы для подготовки к экзаменам Подготовка школьников к участию в олимпиадах Малая технологическая академия Профильный класс Социально-экономический профиль Медико-фармацевтический профиль Инженерно-технологический профиль Эколого-биологический профиль Агротехнологический профиль Индивидуальный проект Кружковое движение юных технологов Олимпиады, конкурсы, фестивали Веб-консультации для абитуриентов и их родителей Веб-консультации для абитуриентов Родительский университет Олимпиады для школьников Отборочный этап Заключительный этап Итоги олимпиад Профориентационная работа Стоимость обучения Студентам Студенческая жизнь Стипендии Организация НИРС в МГТУ Студенческое научное общество Студенческие научные мероприятия Конкурсы Академическая мобильность и международное сотрудничество Образовательные программы Расписание занятий Расписание звонков Онлайн-сервисы Социальная поддержка студентов Общежития Трудоустройство обучающихся и выпускников Вакансии Обеспеченность ПО Инклюзивное образование Условия обучения лиц с ограниченными возможностями Доступная среда Ассоциация выпускников МГТУ Перевод из другого вуза Вакантные места для перевода Студенческое пространство Студенческое пространство Запись на мероприятия Отдел по социально-бытовой и воспитательной работе

Наука и инновации Научная инфраструктура Проректор по научной работе и инновационному развитию Научно-технический совет Управление научной деятельностью Управление послевузовского образования Точка кипения МГТУ О Точке кипения МГТУ Руководитель и сотрудники Документы Контакты Центр коллективного пользования Центр народной дипломатии и межкультурных коммуникаций Студенческое научное общество Научные издания Научный журнал «Новые технологии» Научный журнал «Вестник МГТУ» Научный журнал «Актуальные вопросы науки и образования» Публикационная активность Конкурсы, гранты Научные направления и результаты научно-исследовательской деятельности Основные научные направления университета Отчет о научно-исследовательской деятельности в университете Результативность научных исследований и разработок МГТУ Финансируемые научно-исследовательские работы Объекты интеллектуальной собственности МГТУ Результативность научной деятельности организаций, подведомственных Минобрнауки России (Анкеты по референтным группам) Студенческое научное общество Инновационная инфраструктура Федеральная инновационная площадка Проблемные научно-исследовательские лаборатории Научно-исследовательская лаборатория «Совершенствование системы управления региональной экономикой» Научно-исследовательская лаборатория проблем развития региональной экономики Научно-исследовательская лаборатория организации и технологии защиты информации Научно-исследовательская лаборатория функциональной диагностики (НИЛФД) лечебного факультета медицинского института ФГБОУ ВПО «МГТУ» Научно-исследовательская лаборатория «Инновационных проектов и нанотехнологий» Научно-техническая и опытно-экспериментальная база Центр коллективного пользования Научная библиотека Экспортный контроль Локальный этический комитет Конференции Школа молодого врача Международная научно-практическая конференция «Фундаментальные и прикладные аспекты геологии, геофизики и геоэкологии с использованием современных информационных технологий» Международная научно-практическая конференция «Актуальные вопросы науки и образования» VI Международная научно-практическая онлайн-конференция Наука и университеты Международная деятельность Иностранным студентам Международные партнеры Академические обмены, иностранные преподаватели Академическая мобильность и фонды Индивидуальная мобильность студентов и аспирантов Факультет международного образования Новости факультета Информация о факультете Международная деятельность Кафедры Кафедра русского языка как иностранного Кафедра иностранных языков Центр Международного образования Центр обучения русскому языку иностранных граждан Приказы и распоряжения Курсы русского языка Расписание Академическая мобильность Контактная информация Контактная информация факультета международного образования Сведения об образовательной организации Основные сведения Структура и органы управления образовательной организацией Документы Образование Образовательные стандарты и требования Руководство. Педагогический (научно-педагогический) состав Материально-техническое обеспечение и оснащённость образовательного процесса Стипендии и меры поддержки обучающихся Платные образовательные услуги Финансово-хозяйственная деятельность Вакантные места для приёма (перевода) Международное сотрудничество Доступная среда Организация питания в образовательной организации

Социальная регуляция экспрессии генов человека

• Список журналов
• Рукописи авторов HHS
• PMC3020789

В качестве библиотеки NLM предоставляет доступ к научной литературе. Включение в базу данных NLM не означает одобрения или согласия с содержание NLM или Национальных институтов здравоохранения. Узнайте больше о нашем отказе от ответственности.

Curr Dir Psychol Sci. Авторская рукопись; доступно в PMC 2011 13 января. 2009 1 июня; 18(3): 132–137.

doi: 10.1111/j.1467-8721.2009.01623.x

PMCID: PMC3020789

NIHMSID: NIHMS257906

PMID: 2124 3077

Информация об авторе Информация об авторских правах и лицензиях Отказ от ответственности

Взаимосвязь между генами и социальным поведением исторически трактуется как улица с односторонним движением, управляемая генами. Недавние исследования поставили под сомнение эту точку зрения, обнаружив обширные изменения в экспрессии генов человека в зависимости от различных социально-окружающих условий. Развивающаяся область социальной геномики начала идентифицировать типы генов, подлежащих социальной регуляции, биологические сигнальные пути, опосредующие эти эффекты, и генетические полиморфизмы, которые смягчают социально-окружающие влияния на экспрессию генов человека.

Ключевые слова: Генетика, геномика, социальные факторы, взаимодействие генов и окружающей среды

Концептуальные отношения между генами и социальным поведением значительно изменились за последние 20 лет. По мере того как гены стали понимать как конкретные последовательности ДНК, а не как абстракции, выведенные из наследственности, становилось все более очевидным, что социальные факторы могут играть значительную роль в регуляции активности человеческих генов. ДНК кодирует потенциал клеточного поведения, но этот потенциал реализуется только в том случае, если ген экспрессируется, т. е. если его ДНК транскрибируется в РНК и транслируется в белок. Белки формируют структуру клетки и обеспечивают ее характерные поведения, такие как движение, метаболизм и биохимический ответ на внешние стимулы (например, нейротрансмиссия). В отсутствие транскрипции гены ДНК не влияют на здоровье или поведенческие фенотипы. С появлением секвенированного генома человека и появлением технологий ДНК-микрочипов ученые теперь могут одновременно исследовать экспрессию всех генов человека и картировать конкретное подмножество генов, которые активны в данной клетке в данный момент времени. Одним удивительным открытием из области «функциональной геномики» является то, что экспрессия определенного гена часто является скорее исключением, чем правилом. Клетки очень избирательны в отношении того, какие гены они экспрессируют, и наша ДНК кодирует гораздо больший генетический потенциал, чем реализовано в РНК и белке. Еще более поразительным было открытие, что социальный мир вне наших тел влияет на то, какие гены транскрибируются в ядрах наших клеток («транскриптом» РНК).

Открыть в отдельном окне

Преобразование социальных сигналов. Социально-экологические процессы регулируют экспрессию генов человека, активируя процессы центральной нервной системы, которые впоследствии влияют на активность гормонов и нейротрансмиттеров на периферии тела. Периферические сигнальные молекулы взаимодействуют с клеточными рецепторами для активации факторов транскрипции, которые связываются с характерными мотивами ДНК в промоторах генов, инициируя (или подавляя) экспрессию генов. Только гены, транскрибированные в РНК, действительно влияют на здоровье и поведенческие фенотипы. Индивидуальные различия в последовательностях промоторной ДНК (например, показанный здесь полиморфизм [G/C]) могут влиять на связывание факторов транскрипции и тем самым влиять на чувствительность генома к социально-окружающим условиям.

Возможность того, что социальные факторы могут регулировать экспрессию генов, впервые появилась в контексте биоповеденческих исследований в области здоровья. Давно известно, что социальный стресс и изоляция влияют на возникновение и прогрессирование заболевания (Seeman, 1996). Этот эффект особенно силен при вирусных инфекциях, где социальные факторы связаны с повышенной репликацией вызывающих простуду риновирусов (Cohen, Doyle, Skoner, Rabin, & Gwaltney, 1997), вируса СПИДа, ВИЧ-1 (Cole, 2008) , и несколько вирусов, связанных с раком (Antoni et al., 2006). Вирусы представляют собой не более чем небольшие пакеты из 10-100 генов, которые захватывают механизм производства белка в своих клетках-хозяевах (нас), чтобы производить больше копий самих себя. Как обязательные паразиты наших живых клеток, вирусы эволюционировали в микроокружении, структурированном нашим собственным геномом. Если социальные факторы могут регулировать экспрессию вирусных генов, это говорит о том, что наш собственный набор из примерно 22 000 генов, вероятно, также регулируется биологически значимыми способами.

В одном из первых исследований по анализу взаимосвязи между социальными факторами и экспрессией генов человека изучались профили транскрипции лейкоцитов (лейкоцитов) здоровых пожилых людей, которые различались по степени своей социальной связи с другими (Cole et al. , 2007). Среди 22 283 проанализированных генов 209 демонстрировали систематически разные уровни экспрессии у людей, которые постоянно сообщали о чувстве одиночества и отдаленности от других в течение 4 лет (4). Эти эффекты не связаны со случайным разбросом всех генов человека, а затрагивают три конкретные группы генов. Гены, поддерживающие раннюю «ускорительную» фазу иммунного ответа — воспаление — были избирательно активированы. Однако две группы генов, участвующих в последующем «управлении» иммунными ответами, были подавлены: гены, участвующие в ответах на вирусные инфекции (в частности, интерфероны типа I), и гены, участвующие в продукции антител В-лимфоцитами. Эти результаты обеспечили молекулярную основу для понимания того, почему социально изолированные люди проявляют повышенную уязвимость к сердечно-сосудистым заболеваниям, вызванным воспалением (т. е. чрезмерная неспецифическая иммунная активность), и нарушенный ответ на вирусные инфекции и вакцины (т. е. недостаточный иммунный ответ на определенные патогены). Главный ключ к разгадке психологических путей, опосредующих эти эффекты, был получен из наблюдения, что профили дифференциальной экспрессии генов были наиболее тесно связаны с субъективным чувством изоляции человека, а не с их объективным количеством социальных контактов.

Открыть в отдельном окне

Социальная регуляция экспрессии генов в иммунных клетках человека. Экспрессия 22 283 транскриптов генов человека была проанализирована в 10 миллионах лейкоцитов крови, взятых у каждого из 14 пожилых людей, которые в течение 4 лет демонстрировали стойкие различия в уровне их субъективной социальной изоляции. 209 транскриптов генов показали ≥ 30% разницы в среднем уровне экспрессии в лейкоцитах у 6 человек, испытывающих хроническую социальную изоляцию, по сравнению с 8 людьми, испытывающими постоянную социальную интеграцию. На графике выше каждая строка представляет данные одного из 14 участников исследования, каждый столбец содержит значения выражений для одного из 209 участников.дифференциально активные гены, а окраска каждой клетки представляет относительный уровень экспрессии этого гена в образце лейкоцитов данного участника: красный = высокая экспрессия, черный = промежуточная экспрессия, зеленый = низкая экспрессия. (Адаптировано из Cole, et al., 2007).

Дополнительные исследования выявили транскрипционные корреляты других социально-средовых условий, таких как низкий социально-экономический статус (СЭС) (Chen et al., 2008) и хроническая угроза социальной потери (например, наличие супруга, больного раком) (Miller и др., 2008). Эти анализы также обнаружили повышенную экспрессию генов воспаления лейкоцитов и определили специфические психологические процессы, которые, по-видимому, способствовали этой динамике. Например, среди детей с астмой дети с низким СЭС склонны интерпретировать неоднозначные ситуации как угрожающие, и это восприятие угрозы более тесно связано с дифференциальной экспрессией генов, чем СЭС 9.0015 per se (Chen et al., 2008).

Несколько исследований показали, что социальные влияния могут очень глубоко проникать в наши тела. Нервная система играет ключевую роль в восприятии социальных раздражителей и реагировании на них, и было обнаружено, что социальные условия регулируют экспрессию нервных генов, таких как ген фактора роста нервов NGF (Sloan et al., 2007) и глюкокортикоидного рецептора. ген (Zhang et al., 2006). Более удивительным является открытие, что ключевые гены иммунной системы также чувствительны к социальным условиям (Sloan et al., 2007). Иммунные клетки оказывают избирательное давление на эволюцию вирусных геномов, и многие вирусы также, по-видимому, развили геномную чувствительность к нашим социальным условиям (как рассмотрено выше). Однако даже патогены, которые ускользают от нашей иммунной системы, все еще могут модулировать транскрипцию генов в ответ на стресс хозяина и социальные условия. Большинство видов рака человека невидимы для иммунной системы, но некоторые из них все же меняют паттерны экспрессии генов в ответ на социальный стресс (Antoni et al., 2006). Одно недавнее исследование женщин с раком яичников показало, что более 220 генов избирательно активируются в опухолях у женщин с низким уровнем социальной поддержки и сильными депрессивными симптомами (Lutgendorf et al., 2008). Если наша социально чувствительная иммунная система не передает эти эффекты, как социальные влияния проникают в поврежденный геном раковой клетки? Новые идеи пришли из биоинформатического анализа «передачи социальных сигналов».

Молекулярные биологи рассматривают трансдукцию сигнала как локальный процесс, посредством которого сигнальные молекулы вне клетки взаимодействуют с клеточными рецепторами, инициируя каскад биохимических реакций внутри клетки, в конечном итоге стимулируя белок «фактор транскрипции» для активации экспрессии генов (). Факторы транскрипции отмечают определенный участок ДНК («кодирующий участок» гена) для транскрипции в РНК. Какие гены могут быть активированы данным фактором транскрипции, определяется нуклеотидной последовательностью промотора гена — участка ДНК, расположенного выше кодирующей области. Например, фактор транскрипции NF-κB связывается с нуклеотидным мотивом GGGACTTTCC, тогда как факторы транскрипции CREB/ATF нацелены на мотив TGACGTCA. Эти два фактора транскрипции активируются различными рецепторно-опосредованными путями передачи сигнала, обеспечивая различные молекулярные каналы, с помощью которых внеклеточные события могут регулировать внутриклеточный геномный ответ. Распределение мотивов, связывающих факторы транскрипции, по нашим ~ 22 000 промоторам генов представляет собой «схему соединений», которая отображает процессы микроокружения на полногеномные транскрипционные ответы.

Преобразование социально-средовых воздействий в функциональные геномные реакции опосредовано восприятием мозгом социальных условий и его последующей регуляцией гормонов, нейротрансмиттеров и других сигнальных молекул, которые распространяются по всему телу для активации клеточных рецепторов и факторов транскрипции. Например, симпатическая нервная система (СНС) и ось гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая (ГГН) представляют собой два основных пути, с помощью которых восприятие негативных социальных условий центральной нервной системой (ЦНС) может регулировать транскрипцию генов в широком спектре соматических клеток. Сапольского, 1994). Позитивные психологические состояния также могут регулировать экспрессию генов человека (Dusek et al., 2008), хотя их молекулярные посредники менее изучены.

Связи между социальным опытом и нейронными/эндокринными реакциями давно признаны, но широта их влияния на экспрессию генов стала очевидной лишь недавно после секвенирования генома человека. Ранние компьютерные анализы последовательности генома человека показали, что последовательности промоторной ДНК могут обеспечивать психологически специфические транскрипционные ответы. Например, любой ген, несущий мотив GGTACAATCTGTTCT в своем промоторе, потенциально может быть стимулирован тяжелым, подавляющим стрессом, который высвобождает кортизол, потому что кортизол-стимулируемый глюкокортикоидный рецептор (GR) специфически связывается с этим мотивом ДНК. Напротив, предполагается, что гены, несущие промоторный мотив CREB/ATF TGACGTCA, будут активироваться в ответ на стрессовые реакции активного преодоления, борьбы или бегства, связанные с высвобождением катехоламинов и передачей сигналов бета-адренергических рецепторов. Основываясь на распределении этих промоторных мотивов в геноме человека, кажется, что эти два различных психологических стресса могут запускать очень разные реакции транскрипции. Гены, которые, по прогнозам, реагируют на кортизол, непропорционально кодируют рецепторы и другие молекулы, участвующие в «восприятии» клеткой своего локального окружения. Напротив, предполагаемые гены, чувствительные к катехоламинам, включают небольшое количество рецепторов, но высокую концентрацию молекул сигнальной трансдукции и факторов транскрипции, участвующих в клеточном «принятии решений» (преобразование опосредованного рецептором восприятия в изменения экспрессии генов и клеточного поведения). Таким образом, тяжелый, непреодолимый стресс может вызвать клеточную форму «отрицания» (изменение восприятия), в то время как проблемы с активным преодолением вызывают нечто более похожее на «сублимацию» (изменение реакции на восприятие).

Секвенированный геном человека также предоставил новую аналитическую инфраструктуру для картирования молекулярных сигнальных путей, которые преобразуют социальные и экологические условия в дифференциальную экспрессию генов. Один из подходов обращает нормальный поток биологической информации из окружающей среды через активность факторов транскрипции в экспрессию генов (14). Этот анализ сканирует промоторы дифференциально экспрессируемых генов, чтобы идентифицировать мотивы связывания факторов транскрипции, которые чрезмерно представлены в активированных промоторах, и, таким образом, отражать, какие конкретные факторы транскрипции вызывают наблюдаемые различия в экспрессии генов (Cole, Yan, Galic, Arevalo, & Zack). , 2005). Этот подход обнаружил некоторые неожиданные различия между транскрипционными сигналами, «отправляемыми» мозгом, и транскрипционными сигналами, «услышанными» геномом человека. В исследованиях хронического одиночества и угрозы социальной потери (Cole et al., 2007; Miller et al. , 2008) анализ показал, что фактор транскрипции NF-κB, вызывающий воспаление, играет ключевую роль в организации обоих паттернов дифференциальной экспрессии генов. . Результаты также свидетельствуют о том, что GR не может ингибировать провоспалительную активность NF-κB должным образом. Ни в одном из исследований не было обнаружено снижения уровня циркулирующего кортизола, что могло бы объяснить снижение активности ГР. Если гипоталамо-гипофизарно-надпочечниковая ось посылала надлежащий противовоспалительный сигнал кортизола, то почему лейкоциты людей, подвергающихся стрессу, не подавляли транскрипцию NF-κB воспалительных генов? Ответ, по-видимому, заключается в снижении чувствительности ГР к кортизолу, что делает транскриптом лейкоцитов глухим к запросу мозга подавлять провоспалительные гены (Cole et al., 2007; Miller et al., 2008). Как хроническое одиночество, так и угроза социальной потери, по-видимому, отключают эту ключевую физиологическую систему обратной связи и, таким образом, могут увеличить риск заболевания, связанного с воспалением (Seeman, 19). 96). Подобные анализы выявили другие изменения в активности факторов транскрипции, которые могут связывать низкий уровень СЭС с экспрессией воспалительных генов при астме (Chen et al., 2008), а также связывать низкую социальную поддержку и депрессию с измененной экспрессией генов при раке яичников (Lutgendorf et al., 2008).

Поскольку транскрипция РНК формирует белковый состав наших клеток, а эти белки опосредуют клеточную функцию (), психологическая регуляция экспрессии генов подразумевает, что социальный мир может реконструировать функциональные характеристики человеческого тела. Учитывайте способность хронического социального стресса увеличивать экспрессии гена NGF и тем самым усиливать рост нервных волокон СНС в тканях лимфатических узлов, которые структурируют иммунные ответы (Sloan et al., 2007). Это социально-средовое ремоделирование иннервации лимфатических узлов в момент времени ₁ может сохраняться, обеспечивая более плотную нейронную сеть, через которую последующее стрессовое воздействие во время ₂ распределяет нейротрансмиттеры СНС в лимфатический узел. Как следствие, иммунная система хуже реагирует на вирусную инфекцию в момент 9.0069 2 исключительно потому, что иннервация лимфатических узлов была реконструирована различными социальными условиями во Время ₁ . В модели социальный стресс во время ₁ (окружающая среда ₁ ) передается через нервную систему (тело ₁ ) в поведенческие реакции на стресс (поведение ₁ ) и увеличивает экспрессию гена NGF (РНК 9006). 9 1 ). Активированный NGF увеличивает иннервацию СНС лимфатического узла и тем самым изменяет функциональные взаимоотношения между нервной и иммунной системами (тело 9).0069 2 ). Когда это функционально реконструированное Тело ₂ сталкивается с новой вирусной инфекцией в Окружающей среде ₂ , повышенное высвобождение нейротрансмиттера СНС может ингибировать транскрипцию генов интерферона I типа (РНК ₂ ). Как следствие этого нарушенного противовирусного ответа, обострение заболевания изменяет физические характеристики тканей и поведенческие способности в будущем (РНК ₃ и Поведение ₃ ). Таким образом, опыт охраны окружающей среды ₁ не только «попадает внутрь организма», но и «остается там» в конкретном молекулярном смысле, который распространяется через множественные реакции транскрипции генов, физиологические системы и временные эпохи.

Открыть в отдельном окне

РНК как молекулярная среда рекурсивного развития. Социальные условия в определенный момент времени (окружающая среда ₁ ) преобразуются в изменения поведения (поведение ₁ ) и экспрессию генов (РНК ₁ ) посредством процессов восприятия ЦНС, которые запускают системные нервные и эндокринные реакции (опосредованные Телом 9).0069 1 ). Такая динамика транскрипции РНК может изменять молекулярные характеристики клеток, участвующих в восприятии окружающей среды или реакции, что приводит к функционально измененному телу ₂ . Тело ₂ может иначе реагировать на данный вызов окружающей среды, чем предыдущее Тело ₁ , что приводит к другим поведенческим реакциям (Поведение ₂ ) и реакциям транскрипции РНК (РНК ₂ ). Сохраняющееся влияние динамики транскрипции РНК на клеточный белок и функциональные характеристики обеспечивает молекулярную основу для понимания того, как социальные и экологические условия в прошлом могут продолжать влиять на текущее поведение и здоровье, и как эти исторические условия взаимодействуют с текущими условиями, формируя наши будущие траектории. (например, Тело ₃ , Поведение ₃ , РНК ₃ ). Поскольку транскрипция генов служит как причиной социального поведения (путем формирования Тела), так и следствием социального поведения (продуктом Среды x Тела), РНК может служить физической средой для рекурсивной траектории развития, объединяющей генетические характеристики и исторические особенности. экологические регуляторы, чтобы понять индивидуальные биологические и поведенческие реакции на текущие условия окружающей среды.

Социально-средовые условия также могут регулировать молекулярный состав клеток ЦНС и, таким образом, изменять психологические и поведенческие реакции на будущую среду (Zhang et al. , 2006). Поскольку молекулярный состав наших клеток представляет собой физический механизм, с помощью которого мы воспринимаем окружающий мир и реагируем на него («тело» в ), и сам этот молекулярный состав подвергается ремоделированию под влиянием социосреды, экспрессия генов представляет собой как причину, так и и следствие поведения. РНК можно рассматривать как физическую среду рекурсивной системы развития, в которой социальное, поведенческое и здоровье результаты в определенный момент времени также составляют входы , которые формируют наши будущие реакции на окружающую среду (например, как в модели развития человеческих способностей Хекмана, которая анализирует, как способности, развитые во времени ₁ , влияют на нашу способность извлекать выгоду из окружающей среды). возможности в Time ₂ (Heckman, 2007)). Будущие исследования вытолкнут эти модели из доступных иммунных клеток в более чувствительные структуры ЦНС, которые формируют социальные, когнитивные и аффективные процессы. Также будет важно определить особенности социальной среды, которые запускают ремоделирование транскрипции специфических клеток. Учитывая ключевую роль нейроэндокринных реакций в опосредовании этих эффектов, наиболее решающие влияния могут быть связаны с нашими психологическими реакциями на социальные условия, а не со свойствами внешних условий как таковой . В конце концов, именно субъективное восприятие условий как угрожающих или неопределенных напрямую запускает реакции СНС и ГГН (Sapolsky, 1994). Социальная чувствительность нашего генома в конечном счете проистекает из способности социальных условий влиять на восприятие ЦНС безопасности и угрозы (Dickerson & Kemeny, 2004) и, таким образом, запускать реакции биологического стресса, которые изменяют транскрипцию генов.

Теперь, когда гены и окружающая среда работают параллельно, формируя наши тела, управляемые РНК, интеграция этих двух потоков влияния стала центральной проблемой в биологическом анализе здоровья и поведения человека. Регуляторная парадигма, описанная в, обеспечивает основу для анализа их взаимодействия в контексте взаимодействий Gene x Environment. Например, вариации в последовательности ДНК промотора, регулирующего ген переносчика серотонина ( 5HTT ) могут влиять на связывание чувствительных к окружающей среде факторов транскрипции и, таким образом, смягчать влияние неблагоприятной социальной среды на риск депрессии и других аффективных форм поведения (Caspi et al., 2003; Champoux et al., 2002). Эти эффекты распространяются на область иммунного ответа и выживания (Capitanio et al., 2008) и, таким образом, могут также формировать эволюционную траекторию нашего генома ДНК на популяционном уровне. Интегрируя молекулярную биологию структуры генов, экологический контроль экспрессии генов и социальную биологию индивидуального поведения и выживания, 9Полиморфизм промотора 0015 5HTT иллюстрирует новую «экологически сознательную» концепцию генетики, в которой клеточное и организменное поведение составляют фундаментальные единицы эволюционного отбора, а гены и окружающая среда взаимно зависят друг от друга, формируя это поведение путем структурирования нашего мозга и тела.

Исследования в области социальной геномики ясно установили, что наш межличностный мир оказывает биологически значимое влияние на молекулярный состав человеческого тела. Эти эффекты обычно нацелены на неслучайный ~ 1% генома человека (хотя часто на другой 1% в зависимости от социальных обстоятельств и изучаемого типа клеток). Основная тема для будущих исследований будет включать определение того, какие конкретные гены подлежат социальной регуляции, какие типы социальных условий вызывают такую ​​динамику, какие психологические и биологические пути опосредуют эти эффекты и какие полиморфизмы ДНК смягчают или усиливают их влияние.

Поддерживается R01 CA116778 Национального института рака.

• Антони М.Х., Лутгендорф С.К., Коул С.В., Дхабхар Ф.С., Сефтон С.Е., Макдональд П.Г. и др. Влияние биоповеденческих факторов на биологию опухоли: пути и механизмы. Нат Рев Рак. 2006;6(3):240–248. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Capitanio JP, Abel K, Mendoza SP, Blozis SA, McCchesney MB, Cole SW, et al. Личность и генотип переносчика серотонина взаимодействуют с социальным контекстом, влияя на иммунитет и вирусную установку при обезьяньем вирусе иммунодефицита. Мозг Behav Immun. 2008; 22(5):676–689.. Epub 2007, август 2023 г. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Caspi A, Sugden K, Moffitt TE, Taylor A, Craig IW, Harrington H, et al. Влияние жизненного стресса на депрессию: модерация полиморфизмом в гене 5-НТТ. Наука. 2003;301(5631):386–389. [PubMed] [Академия Google] Знаковая статья, определяющая полиморфизм ДНК, регулирующий транскрипцию, как фактор молекулярной уязвимости для развития депрессии в ответ на психологический стресс.
  
• Шампу М., Беннетт А., Шеннон С., Хигли Д.Д., Леш К.П., Суоми С.Дж. Полиморфизм гена переносчика серотонина, дифференциальное раннее воспитание и поведение новорожденных макак-резусов. Мол Психиатрия. 2002;7(10):1058–1063. [PubMed] [Академия Google]
• Chen E, Miller GE, Walker HA, Arevalo JM, Sung CY, Cole SW. Полногеномное профилирование транскрипции связано с социальным классом при астме. грудная клетка. 2008 г.: 10.1136/thx.2007.095091. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Cohen S, Doyle WJ, Skoner DP, Rabin BS, Gwaltney JM. Социальные связи и восприимчивость к простуде. Журнал Американской медицинской ассоциации. 1997; 227:1940–1944. [PubMed] [Google Scholar]
• Cole SW. Психосоциальные влияния на прогрессирование заболевания ВИЧ-1: нервные, эндокринные и вирусологические механизмы. Психозом Мед. 2008;70(5):562–568. [PubMed] [Академия Google]
• Коул С.В., Хоукли Л.С., Аревало Дж.М., Сун С.Ю., Роуз Р.М., Качиоппо Дж.Т. Социальная регуляция экспрессии генов в лейкоцитах человека. Геном биол. 2007;8(9):R189. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] Это исследование предоставило первое указание на то, что социальные факторы могут систематически регулировать активность человеческого генома в иммунной системе, и оно стало пионером новых стратегий для определения задействованных путей передачи социальных сигналов.
  
• Коул С.В., Ян В., Галич З., Аревало Дж., Зак Дж.А. Мониторинг активности фактора транскрипции на основе экспрессии: база данных TELiS. Биоинформатика. 2005;21(6):803–810. [PubMed] [Академия Google]
• Дикерсон С.С., Кемени Мэн. Острые стрессоры и реакции кортизола: теоретическая интеграция и синтез лабораторных исследований. Психологический бык. 2004;130(3):355–391. [PubMed] [Google Scholar]
• Dusek JA, Otu HH, Wohlhueter AL, Bhasin M, Zerbini LF, Joseph MG, et al. Изменения геномного противодействия стрессу, вызванные релаксационной реакцией. ПЛОС ОДИН. 2008;3(7):e2576. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Heckman JJ. Экономика, технология и нейробиология формирования человеческих способностей. Proc Natl Acad Sci U S A. 2007;104(33):13250–13255. Epub 12007 Aug 13258. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Lutgendorf SK, Degeest K, Sung CY, Arevalo JM, Penedo F, Lucci J, 3rd, et al. Депрессия, социальная поддержка и контроль бета-адренергической транскрипции при раке яичников человека. Мозг Behav Immun. 2008;10:10. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Miller GE, Chen E, Sze J, Marin T, Arevalo JM, Doll R, et al. Функциональный геномный отпечаток хронического стресса у людей: притупление глюкокортикоидов и усиление передачи сигналов NF-kappaB. Биол психиатрия. 2008;64(4):266–272. Epub 2008, апрель 2028 г. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]
• Сапольский РМ. Почему у зебр не бывает язв: руководство по стрессу, связанным со стрессом заболеваниям и преодолению трудностей. Фриман; Нью-Йорк: 1994. [Google Scholar]
• Seeman TE. Социальные связи и здоровье: преимущества социальной интеграции. Энн Эпидемиол. 1996;6(5):442–451. [PubMed] [Академия Google]
• Слоан Э.К., Капитанио Дж.П., Тарара Р.П., Мендоса С.П., Мейсон В.А., Коул С.В. Социальный стресс усиливает симпатическую иннервацию лимфатических узлов приматов: механизмы и последствия для вирусного патогенеза. Дж. Нейроски. 2007;27(33):8857–8865. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] Ключевое экспериментальное исследование, показывающее, что социальный стресс может активировать гены роста нейронов у нечеловеческих приматов и тем самым реконструировать нейронные структуры, которые передают социальные влияния в экспрессию генов в иммунной системе и вирусных патогенах.
  
• Zhang TY, Bagot R, Parent C, Nesbitt C, Bredy TW, Caldji C, et al. Материнское программирование защитных реакций посредством устойчивого воздействия на экспрессию генов. Биол Психол. 2006;73(1):72–89. Epub 2006 Feb 2028. [PubMed] [Google Scholar]
• Миллер Г., Чен Э., Коул С.В. Психология здоровья: разработка биологически правдоподобных моделей, связывающих социальный мир и физическое здоровье. Анна. Преподобный Психолог. 2009; 60: 501–524. [PubMed] [Академия Google] В этой статье представлен более глубокий обзор недавних исследований психологической регуляции экспрессии генов в организме человека.
  

Что такое эпигенетика? | CDC

Ваши гены играют важную роль в вашем здоровье, но не меньшее значение имеют ваше поведение и окружающая среда, например, что вы едите и насколько вы физически активны. Эпигенетика — это исследование того, как ваше поведение и окружающая среда могут вызывать изменения, влияющие на работу ваших генов. В отличие от генетических изменений, эпигенетические изменения обратимы и не меняют последовательность вашей ДНК, но они могут изменить то, как ваше тело читает последовательность ДНК.

Экспрессия генов относится к тому, как часто или когда белки создаются в соответствии с инструкциями ваших генов. В то время как генетические изменения могут изменить состав белка, эпигенетические изменения влияют на экспрессию генов, включая и выключая гены. Поскольку ваше окружение и поведение, такое как диета и физические упражнения, могут привести к эпигенетическим изменениям, легко увидеть связь между вашими генами, вашим поведением и окружающей средой.

Как работает эпигенетика?

Эпигенетические изменения по-разному влияют на экспрессию генов. Типы эпигенетических изменений включают:

Метилирование ДНК

Метилирование ДНК работает путем добавления химической группы к ДНК. Как правило, эта группа добавляется в определенные места ДНК, где она блокирует белки, которые прикрепляются к ДНК, чтобы «читать» ген. Эта химическая группа может быть удалена с помощью процесса, называемого деметилированием. Как правило, метилирование «выключает» гены, а деметилирование «включает» гены.

Модификация гистонов

ДНК оборачивается вокруг белков, называемых гистонами. Когда гистоны плотно упакованы вместе, белки, которые «считывают» ген, не могут так же легко получить доступ к ДНК, поэтому ген «выключается». Когда гистоны упакованы неплотно, большее количество ДНК открыто или не обернуто вокруг гистона, и к ним могут получить доступ белки, которые «считывают» ген, поэтому ген «включается». Химические группы могут быть добавлены или удалены из гистонов, чтобы сделать гистоны более плотно или рыхло упакованными, включая или выключая гены.

Некодирующая РНК

Ваша ДНК используется в качестве инструкции по созданию кодирующей и некодирующей РНК. Кодирующая РНК используется для производства белков. Некодирующая РНК помогает контролировать экспрессию генов, присоединяясь к кодирующей РНК вместе с определенными белками, чтобы разрушить кодирующую РНК, чтобы ее нельзя было использовать для создания белков. Некодирующие РНК могут также привлекать белки для модификации гистонов, чтобы включать или выключать гены.

Как может измениться ваша эпигенетика?

Ваша эпигенетика меняется с возрастом, как в рамках нормального развития и старения, так и в ответ на ваше поведение и окружающую среду.

1. Эпигенетика и развитие
   Эпигенетические изменения начинаются еще до вашего рождения. Все ваши клетки имеют одни и те же гены, но выглядят и действуют по-разному. По мере вашего роста и развития эпигенетика помогает определить, какую функцию будет выполнять клетка, например, станет ли она клеткой сердца, нервной клеткой или клеткой кожи.

Пример: нервная клетка против мышечной клетки

Ваши мышечные и нервные клетки имеют одинаковую ДНК, но работают по-разному. Нервная клетка передает информацию другим клеткам вашего тела. Мышечная клетка имеет структуру, которая помогает вашему телу двигаться. Эпигенетика позволяет мышечной клетке «включать» гены, чтобы сделать белки важными для ее работы, и «выключать» гены, важные для работы нервной клетки.

2. Эпигенетика и возраст
   Эпигенетика меняется на протяжении всей жизни. Ваша эпигенетика при рождении отличается от вашей эпигенетики в детстве или взрослой жизни.

Пример: исследование новорожденных, 26-летних и 103-летних

Метилирование ДНК в миллионах участков было измерено у новорожденных, 26-летних и 103-летних. Уровень метилирования ДНК снижается с возрастом. У новорожденного был самый высокий уровень метилирования ДНК, у 103-летнего человека был самый низкий уровень метилирования ДНК, а у 26-летнего человека уровень метилирования ДНК был между новорожденным и 103-летним (1).

3. Эпигенетика и обратимость
   Не все эпигенетические изменения являются постоянными. Некоторые эпигенетические изменения могут быть добавлены или удалены в ответ на изменения в поведении или окружающей среде.

Пример: Курильщики, некурящие и бывшие курильщики

Курение может привести к эпигенетическим изменениям. Например, в некоторых частях гена AHRR курильщики, как правило, имеют меньшее метилирование ДНК, чем некурящие. Разница больше для заядлых курильщиков и длительных курильщиков. После отказа от курения у бывших курильщиков может начаться повышенное метилирование ДНК в этом гене. В конце концов, они могут достичь уровня, аналогичного уровню некурящих. В некоторых случаях это может произойти менее чем за год, но продолжительность времени зависит от того, как долго и сколько человек курил до того, как бросить курить (2).

Эпигенетика и здоровье

Эпигенетические изменения могут по-разному влиять на ваше здоровье:

1. Инфекции
   Микробы могут изменить вашу эпигенетику, ослабив вашу иммунную систему. Это помогает микробу выжить.

Пример: Mycobacterium tuberculosis

Mycobacterium tuberculosis вызывает туберкулез. Инфекции этими микробами могут вызывать изменения гистонов в некоторых ваших иммунных клетках, что приводит к «отключению» ИЛ-12В ген. «Выключение» гена IL-12B ослабляет вашу иммунную систему и повышает выживаемость Mycobacterium tuberculosis (3).

2. Рак
   Определенные мутации повышают вероятность развития рака. Точно так же некоторые эпигенетические изменения увеличивают риск развития рака. Например, наличие мутации в гене BRCA1  , которая препятствует его правильной работе, повышает вероятность развития рака груди и других видов рака. Точно так же повышенное метилирование ДНК приводит к снижению 9Экспрессия гена 0015 BRCA1 повышает риск развития рака молочной железы и других видов рака (4). Хотя раковые клетки имеют повышенное метилирование ДНК в определенных генах, общий уровень метилирования ДНК в раковых клетках ниже, чем в нормальных клетках. Различные типы рака, которые выглядят одинаково, могут иметь разные модели метилирования ДНК. Эпигенетика может использоваться, чтобы помочь определить, какой тип рака у человека, или может помочь обнаружить рак, который трудно обнаружить раньше. Эпигенетика сама по себе не может диагностировать рак, и рак должен быть подтвержден дальнейшими скрининговыми тестами.

Пример: колоректальный рак

Колоректальный рак характеризуется аномальным метилированием участков ДНК рядом с определенными генами, что влияет на экспрессию этих генов. Некоторые коммерческие скрининговые тесты на колоректальный рак используют образцы стула для поиска аномальных уровней метилирования ДНК в одном или нескольких из этих участков ДНК. Важно знать, что если результат теста положительный или ненормальный, для завершения процесса скрининга необходимо провести колоноскопию (5).

3. Питание во время беременности
   Окружающая среда и поведение беременной женщины во время беременности, например, ест ли она здоровую пищу, могут изменить эпигенетику ребенка. Некоторые из этих изменений могут сохраняться десятилетиями и повышать вероятность развития у ребенка определенных заболеваний.

Пример: голландский голод Зимний голод (1944-1945)

Люди, чьи матери были беременны ими во время голода, были более склонны к развитию определенных заболеваний, таких как сердечные заболевания, шизофрения и диабет 2 типа (6). Примерно через 60 лет после голода исследователи изучили уровни метилирования у людей, чьи матери были беременны ими во время голода. У этих людей было повышенное метилирование одних генов и пониженное метилирование других генов по сравнению с их братьями и сестрами, которые не подвергались голоду до своего рождения (7)(8)(9). Эти различия в метилировании могут помочь объяснить, почему у этих людей была повышенная вероятность развития определенных заболеваний в более позднем возрасте (6)(9)(10)(11).

• Learn.Genetics: Учебный центр генетических наук при Университете штата Юта

  предоставляет подробное объяснение и интерактивный учебник по эпигенетике Институт наук об окружающей среде: эпигенетика

  содержит информацию об эпигенетике, эпигенетических исследованиях и видео об эпигенетике. Proc Natl Acad Sci U S A 2012; 109:10522-7

• Маккартни Д., Стивенсон А., Хиллари Р. и др., Эпигенетические признаки начала и прекращения курения. ЭБиоМедицина 2018; 37:214-220
• Чандран А., Энтони С., Хосе Л. и др., Инфекция Mycobacterium Tuberculosis вызывает медикаментозное подавление экспрессии гена IL-12B в макрофагах с помощью HDAC1. Front Cell Infect Microbiol 2015; 5:90.
• Tang Q, Cheng J, Cao X и др. Метилирование ДНК в крови как биомаркер рака молочной железы: систематический обзор. Клин Эпигенетика 2016; 8: 115.
• Чан С.Х., Лян Д.К. Достижения в тестах для скрининга и диагностики колоректального рака. Expert Rev Mol Diagn 2022; 22: 449-460.
• Роузбум Т., Эпидемиологические данные об истоках здоровья и болезней, связанных с развитием: последствия пренатального недоедания у людей. J Эндокринол 2019. 242:T135-T144
• Heijmans B, Tobi E, Stein A, et al., Стойкие эпигенетические различия, связанные с внутриутробным воздействием голода у людей.