6 Minutės
Tyrimo apžvalga ir svarbi iliustracija
Naujas Melburno Florey Neuromokslų ir Psichinės Sveikatos instituto tyrimas praneša, kad COVID-19 infekcija suaugusioms patelėms pelėms (vyriškos lyties pelėms) sukėlė matomus pokyčius spermatozoidų molekuliniame užpilde, o šie pokyčiai buvo susiję su padidėjusiais nerimo elgesio požymiais jų palikuoniuose. Peer‑review tipo recenzuotame žurnale Nature Communications paskelbti rezultatai rodo specifinius spermatozoidų RNR pokyčius ir tvarius smegenų genų aktyvumo pakitimus, kurie gali atspindėti epigenetinę paveldimumą ir transgeneracinius efektus.
Autoriai pateikia detalesnį paaiškinimą: tėvinė SARS‑CoV‑2 infekcija pakeitė spermos molekulinį profilį, o tai gali turėti reikšmės nervų sistemos vystymuisi palikuonėse. Tyrime aptikti pokyčiai spermatozoidų RNR tipuose, kurie anksčiau buvo susiję su genų reguliavimu embrionų ir ankstyvos smegenų formavimosi stadijose. Tokie mechanizmai atitinka platesnį epigenetinių signalų vaidmens reprodukcijoje ir vystymesi suvokimą, o svarbiausia — šie atradimai yra atlikti kontroliuojamame pelės modelyje, kurį lengviau eksperimentiškai valdyti nei žmogaus populiaciją.
„Mes pastebėjome, kad gauti palikuonys elgėsi labiau nerimo požymiais, palyginti su palikuonimis, kurių tėvai nebuvo užsikrėtę“, – teigė Elizabeth Kleeman, pirmoji tyrimo autorė. Bendra vyresnioji autorė Carolina Gubert pažymėjo, kad pakeistas genų aktyvumas hipokampe – smegenų srityje, svarbioje emocijų ir atminties reguliavimui – gali padėti paaiškinti stebėtus elgesio pokyčius.
Eksperimentinis dizainas ir molekuliniai rezultatai
Tyrėjai užkrėtė suaugusias patinus pelių SARS‑CoV‑2 virusu ar modifikuotu virusu, sukeliantį COVID‑19 analogiją pelės modelyje. Po infekcijos jie leido šiems patinams poruotis su neužsikrėtusiomis patelėmis ir sistemingai stebėjo gimusių vados sveikatą, elgesį bei smegenų genų raišką. Standartiniuose elgesio testuose, skirtiems įvertinti nerimą primenantį elgesį (pvz., nykštuko labirinto testas, atviros vietos testas), visi palikuoniai, kuriuos išvedė užsikrėtę tėvai, parodė padidėjusį nerimą, palyginti su kontrole.
Laboratoriniai analizės metodai apėmė spermatozoidų RNR sekoskaičius (RNA‑seq), cheminius žymenis ir smegenų audinių genų ekspresijos profilius. Tyrimas identifikavo reikšmingus modifikacijas tam tikruose spermatozoidų RNR molekulių variantuose po infekcijos. Šios RNR rūšys apima trumpas ne‑koduojančias RNR, mikroRNR ir kitus RNR izoformų tipus, žinomus reguliuoti genų tinklus, dalyvaujančius neurono diferenciacijoje, sinapsių vystymuisi ir ankstyvajame embrioniniame smegenų modeliavime. Autorių teigimu, kai kurios iš šių spermoje nešančių RNR molekulių yra susijusios su genų, aktyvių ankstyvoje smegenų formavimosi stadijoje, reguliavimu.
Hipokampas (centre) žmogaus smegenyse
Tyrėjų analizė hipokampo audinyje parodė, kad moteriškos lyties palikuonėse užfiksuoti „žymūs pokyčiai“ genų raiškos modeliuose. Carolina Gubert trumpai apibendrino interpretaciją: „Tai gali prisidėti prie padidėjusio nerimo, kurį stebėjome palikuonėse, per epigenetinę paveldimumą ir pakitusį smegenų vystymąsi.“ Vyriausiasis tyrėjas Anthony Hannan pažymėjo platesnę galimą reikšmę: „Šie rezultatai kelia šalmą — COVID‑19 pandemija gali palikti ilgalaikių pėdsakų būsimose kartose.“ Tačiau jis taip pat pabrėžė atsargumą: reikia daugiau darbo, kad būtų nustatyta, ar tie patys mechanizmai veikia žmonėms, nes tarp rūšių yra biologinių skirtumų.
Scientifinis kontekstas ir pasekmės
Epigenetinė paveldimumas apima ne DNR sekos pokyčius – pavyzdžiui, cheminius žymenis ant DNR, histonų modifikacijas ar gimdinių ląstelių RNR turinį – kurie gali paveikti genų raišką palikuonėse. Gyvūnų modeliuose parodyta, kad aplinkos veiksniai, tokie kaip infekcija, lėtinis stresas, mitybos pokyčiai ir toksinai, gali pakeisti spermatozoidų epigenetinius žymenis ir lemti palikuonių fenotipinius pokyčius. Minėtas tyrimas prideda SARS‑CoV‑2 infekciją prie veiksnių sąrašo kontroliuojamame pelės modelyje ir suteikia mechanistinį pagrindą tolimesniems klausimams apie transgeneracinius efektus po pandemijos.
Jei analogiški procesai egzistuotų žmonėms, visuomenės sveikatos reikšmė būtų didelė: milijonai žmonių visame pasaulyje buvo užsikrėtę per pandemiją, taigi transgeneraciniai efektai galėtų išplėsti biologinį pandemijos pėdsaką už tiesiogiai sergančių asmenų ribų. Tokia perspektyva kelia svarbius klausimus apie ilgalaikę vaikų neurologinę sveikatą, psichikos sveikatos rizikas ir galimus poreikius stebėti vaisingų vyrų sveikatą epidemijų kontekste. Tačiau tyrimo autoriai ir nepriklausomi ekspertai ragina elgtis atsargiai: žmogaus gemalų biologija, vaisiaus vystymasis ir socialinių bei aplinkos veiksnių įtaka po gimimo yra sudėtingesni nei pelėse, todėl epidemiologiniai duomenys, tiesiogiai siejantys tėvų COVID‑19 infekciją su vaikų neurovystymu, dar nėra nusistovėję.
Tolesni žingsniai ir tyrimų prioritetai
Ateities tyrimai turėtų patikrinti, ar panašūs spermatozoidų RNR ir epigenetiniai pokyčiai yra aptinkami užsikrėtusių žmonių vyrų spermoje, ar tokie signalai išlieka per tam tikrą laikotarpį ir kaip jie sąveikauja su motinos veiksniais bei pogimdyvine aplinka. Tai apimtų ilgalaikes kohortų studijas, kuriose būtų sekami tėvų sveikatos duomenys, užsikrėtimo sunkumas, laikas iki apvaisinimo ir vaikų ilgalaikė neurologinė bei elgesio dinamika, kartu su mechanistiniais laboratoriniais darbais, skirtas nustatyti priežastinius ryšius. Laboratoriniai tyrimai, pavyzdžiui, perduotų spermos RNR manipuliavimas arba izoliuotų RNR molekulių perdavimas į kontrolinius embrionus, galėtų patikslinti, kurie molekuliniai signalai yra būtini ir pakankami lemti stebimus fenotipus.
Be to, reikalinga įvertinti laikinius aspektus: ar epigenetiniai pokyčiai spermatozoiduose yra trumpalaikiai, priklausantys nuo užsikrėtimo laiko, ar jie išlieka per kelis mėnesius ar metus. Vertinant rizikas sveikatos politikos kontekste, svarbu žinoti, ar vakcinacija, antivirusinis gydymas ar kiti intervenciniai veiksmai gali užkirsti kelią spermatozoidų epigenetiniams pakitimams ar sumažinti jų poveikį palikuonims. Tokie praktiniai klausimai turi didelę reikšmę kuriant rekomendacijas reprodukcinės sveikatos srityje pandemijos metu ir po jos.
Išvados
Melburno tyrimas pateikia eksperimentinius įrodymus pelėse, kad tėvinė SARS‑CoV‑2 infekcija gali pakeisti spermatozoidų molekulinį turinį ir sutapti su nerimu susijusiomis pokyčių tendencijomis palikuonių smegenų funkcijoje ir elgesyje. Šie rezultatai kelia svarbius mokslinius ir visuomenės sveikatos klausimus apie galimus transgeneracinius infekcijų padarinius. Tačiau būtina pabrėžti, kad išvadų perkėlimas į žmonių populiaciją reikalauja atsargumo: reikia papildomų, daugiasluoksnių, tarpdalykinių studijų — nuo mechanistinių laboratorinių darbų iki didelių prospektyvinių kohortų epidemiologinių tyrimų — kad būtų įvertinta, ar stebimi mechanizmai ir poveikiai iš tiesų veikia žmonėms.
Aukštos kokybės moksliniai darbai, kurie derina genomikos, epigenetikos, reprodukcinės biologijos ir psichologinio elgesio ekspertizę, padės atskleisti sudėtingus ryšius tarp infekcijos, spermatozoidų molekulinės sudėties ir vaikų neurologinio vystymosi. Tokiu būdu galima bus geriau suprasti, ar ir kaip COVID‑19 pandemija gali turėti ilgalaikių biologinių padarinių ateities kartoms, ir parengti informuotus viešosios sveikatos sprendimus bei klinikines rekomendacijas.
Šaltinis: sciencealert
Palikite komentarą