Социогеномика
Социогеномика , также известная как социальная геномика , — это область исследований, изучающая, почему и как различные социальные факторы и процессы (например, социальный стресс, конфликт, изоляция, привязанность и т. д.) влияют на активность генома. [ 1 ] [ 2 ] Социальная геномика как область науки очень молода (менее 20 лет), и ее развитие было вызвано научным пониманием того, что на экспрессию генов в их генных продуктах, но не на саму последовательность ДНК, влияет внешняя среда. [ 3 ] Таким образом, исследователи социальной геномики изучили роль социальных факторов (например, изоляции, отторжения) на экспрессию отдельных генов или, чаще, кластеров многих генов (т.е. генных профилей или генных программ).
История
[ редактировать ]на модельных системах животных, таких как зебра , медоносная пчела и цихлида . В начале 2000-х годов первоначальная работа по этой теме была проведена Джином Э. Робинсоном [ 1 ] [ 4 ] в Университете Иллинойса среди других. В 2007 году Стив Коул из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе опубликовал первое исследование социальных факторов, в данном случае социальных связей, на экспрессию генов иммунных клеток среди здоровых пожилых людей. [ 5 ] и его коллеги опубликовали серию статей, Вскоре после этого Юсеф Идагдур посвященных роли факторов окружающей среды в экспрессии генов по всему геному, в которых они обнаружили, что только 5% вариаций геномной экспрессии были связаны с генетическими факторами (т.е. вариациями последовательностей). в геноме), тогда как до половины обусловлено средой обитания человека, городской или сельской. [ 6 ] Эти исследования заложили основу для изучения модуляции экспрессии генов окружающей средой, включая социальные влияния.
Биологические пути
[ редактировать ]23 пары молекул ДНК , называемые хромосомами, содержат примерно 21 000 генов, составляющих «человеческую схему». Однако для того, чтобы этот проект имел какой-либо биологический эффект, он должен быть транскрибирован в РНК , а затем в белки . Этот процесс трансляции или «включения» гена в его конечные генные продукты называется экспрессией гена . Генетическая экспрессия далеко не случайна, позволяя дифференцировать и специализировать разные типы клеток с идентичными геномами. Факторы транскрипции — это белки, которые контролируют экспрессию генов, и они могут либо увеличивать (т.е. активатор), либо снижать (т.е. репрессор) экспрессию. Существует множество факторов транскрипции , которые реагируют на внутреннюю среду клетки (например, поддерживают дифференцировку клеток), но некоторые из них, по-видимому, также реагируют на внешние факторы, включая некоторые гормоны , нейротрансмиттеры и факторы роста . Сумма генов, экспрессируемых в РНК в определенной популяции клеток, называется транскриптом .
Исследования показали, что на активность генных профилей или генных программ может влиять физическая и социальная среда, в которой живут люди. Паттерн связанных с социальным стрессом изменений в экспрессии генов был назван Стивом Коулом и Джорджем Славичем из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе консервативной транскрипционной реакцией на невзгоды (CTRA). [ 7 ] В здоровых ситуациях иммунная система человека склонна к противовирусной готовности. Однако в условиях социального стресса , по- видимому, происходит сдвиг в сторону провоспалительных иммунологических процессов, включая выработку различных провоспалительных цитокинов , включая IL-1β и IL-6 . В то же время социальный стресс связан со снижением регуляции продуктов антивирусных генов, включая интерферон типа 1 и специфические изотипы антител (например, иммуноглобулин G ). Этот паттерн повышенной регуляции провоспалительной транскрипции в сочетании с пониженной регуляцией антивирусной транскрипции бросил вызов ранее существовавшему мнению о том, что социальный стресс обычно оказывает иммуносупрессивное действие.
Было предложено эволюционное объяснение происхождения CTRA, характеризующегося повышенной экспрессией провоспалительных генов и подавлением экспрессии антивирусных генов. С эволюционной точки зрения частые социальные контакты гомосапиенсов повышают вероятность заражения вирусом. Таким образом, уклон в сторону противовирусной готовности будет адаптивным. Однако в условиях социального стресса усиление экспрессии провоспалительных генов подготавливает организм к более эффективной борьбе с телесными повреждениями и бактериальными инфекциями, что более вероятно в условиях социального стресса либо из-за враждебного контакта с человеком, либо из-за повышенной уязвимости к хищникам из-за отделение от социальной группы. Однако в современную эпоху хроническое повышение экспрессии провоспалительных генов, вызванное социальным стрессом, с большей вероятностью приведет к заболеваниям, связанным с воспалением, включая различные виды рака , сердечно-сосудистые заболевания и ревматоидный артрит . В то же время снижение экспрессии антивирусных генов делает человека более уязвимым к вирусным инфекциям, таким как грипп и простуда .
Трансдукция социальных сигналов — это процесс, посредством которого социальные факторы влияют на транскриптом . Этот процесс опосредуется центральной нервной системой посредством изменений гормональных и нейромедиаторных сигналов. Например, катехоламины , класс нейротрансмиттеров, включающий дофамин и норадреналин , связаны с реакциями на острые стрессоры, включая реакцию «бей или беги» , а также, по-видимому, модулируют транскрипцию множества транскрипционных факторов , которые влияют на воспалительные и противовирусные гены. . норэпинефрина Например, высвобождение приводит к активации транскрипционного фактора CREB посредством активности β-адренергических рецепторов . Затем CREB способен регулировать транскрипцию многих различных генов. Таким образом, благодаря воздействию канонических нейромедиаторных систем, таких как катехоламины , социальные стрессоры способны проникать в ядра различных типов клеток и изменять профили транскрипции генов внутри этих клеток.
Другие факторы транскрипции, которые, как известно, реагируют на социальные факторы, включают некоторые факторы, широко связанные с нейробиологией угрозы, включая NF-κB (который, помимо CREB, является широко распространенным фактором транскрипции, влияющим на экспрессию провоспалительных генов), циклический аденозин. монофосфат ( цАМФ ), глюкокортикоиды (в частности, нечувствительность к глюкокортикоидам, когда воспалительные пути необычно нечувствительны к негативной регуляции со стороны глюкокортикоидов) и факторы транскрипции интерферона (которые опосредуют депрессию противовирусного иммунитета).
Эпигенетические факторы, включая метилирование ДНК и модификацию гистонов, также были предложены в качестве возможных биологических механизмов. Например, было показано, что жестокое обращение в детстве на моделях грызунов и людях изменяет эпигенетику гена рецептора глюкокортикоидов. [ 8 ] [ 9 ] Эпигенетические влияния на социальные геномные результаты в настоящее время все еще во многом неизвестны и требуют дополнительных исследований.
Продольные эффекты
[ редактировать ]Хотя большинство экспериментальных исследований в области социальной геномики выявили роль острого социального стресса в CTRA, было высказано предположение, что социальные факторы могут при некоторых обстоятельствах способствовать более стойкой модуляции транскриптома человека. Несколько провоспалительных генных продуктов, включая многочисленные цитокины, существуют в рекурсивной системе, где их присутствие способствует их собственной транскрипции. С психологической точки зрения, переживание социальных стрессоров может у некоторых людей способствовать переживанию будущих социальных стрессоров, как в теории депрессии, вызывающей стресс, согласно которой депрессивные симптомы увеличивают вероятность будущих стрессовых событий. [ 10 ] [ 11 ] Будущие исследования необходимы, чтобы проверить, связаны ли индивидуальные различия в величине CTRA с возникновением стресса.
Связь со здоровьем
[ редактировать ]Эпидемиологические исследования показали, что социальные факторы, включая социальную изоляцию, могут оказывать большое влияние на различные заболевания и смертность от всех причин. [ 12 ] Социальная геномика представляет собой возможный механизм, поддерживающий эту связь между социальной средой и риском заболеваний. Например, люди, страдающие хронической социальной изоляцией, имеют разные профили транскриптомов генов, связанных с факторами иммунной системы, включая повышенную экспрессию генов провоспалительных цитокинов и подавленную экспрессию антивирусных генов. [ 5 ] Хронически изолированные люди также более склонны к развитию заболеваний, связанных с воспалением, что обеспечивает правдоподобную биологическую связь между социальными переменными (например, изоляцией, отторжением, социальным стрессом и социально-экономическим статусом) и риском заболевания и смертностью, а именно повышенным воспалением, опосредованным дифференциальной экспрессией генов. [ 13 ] [ 14 ] Хотя это направление исследований сравнительно молодо, острые и хронические социальные стрессоры связаны с изменением экспрессии генов в различных тканях, помимо иммунных клеток, включая ткани молочной железы , лимфатические узлы и клетки головного мозга , а также в больных тканях, включая яичники , предстательную железу и клетки головного мозга. рак молочной железы .
В то же время хронические социальные стрессоры приводят к тому, что человек становится более восприимчивым к вирусной инфекции вследствие снижения экспрессии антивирусных генов. Повышенная восприимчивость к различным вирусным инфекциям подтвердила гипотезу о том, что социальный стресс обычно оказывает иммуносупрессивное действие, и только недавно, благодаря исследованиям в области социальной геномики, гипотеза иммуносупрессии была поставлена под сомнение.
Одним из последовательных наблюдений в исследованиях социальной геномики является то, что восприятие социальных стрессоров является более сильным и надежным предиктором CTRA, чем объективное присутствие социального стрессора. [ 15 ] Например, субъективное восприятие изоляции является более сильным предиктором экспрессии провоспалительных генов, чем объективный размер социальной сети. Этот нейрокогнитивный контроль над CTRA предполагает, что изменение восприятия социальной ситуации, например, путем использования навыков, отточенных в когнитивной терапии, может смягчить негативные последствия социального стресса и CTRA. [ 16 ]
См. также
[ редактировать ]- Евгеника
- Дисгеника
- Геноэкономика
- Репродуктивная экология человека
- Доход и рождаемость
- Интеллект и плодовитость
- Психогеномика
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Робинсон, Джин Э.; Грозингер, Кристина М .; Уитфилд, Чарльз В. (1 апреля 2005 г.). «Социогеномика: социальная жизнь в молекулярных терминах». Обзоры природы Генетика . 6 (4): 257–270. дои : 10.1038/nrg1575 . ISSN 1471-0056 . ПМИД 15761469 .
- ^ Коул, Стивен В. (8 августа 2013 г.). «Социальное регулирование экспрессии генов человека: механизмы и последствия для общественного здравоохранения» . Американский журнал общественного здравоохранения . 103 (С1): С84–С92. дои : 10.2105/AJPH.2012.301183 . ISSN 0090-0036 . ПМЦ 3786751 . ПМИД 23927506 .
- ^ «Готов ли мир к социогеномике?» . ТехЭнгейдж . 26 октября 2018 г. Проверено 13 февраля 2021 г.
- ^ Робинсон, Джин Э.; Фернальд, Рассел Д.; Клейтон, Дэвид Ф. (7 ноября 2008 г.). «Гены и социальное поведение» . Наука . 322 (5903): 896–900. дои : 10.1126/science.1159277 . ISSN 0036-8075 . ПМК 3052688 . ПМИД 18988841 .
- ^ Jump up to: а б Коул, Стив В.; Хокли, Луиза К.; Аревало, Хесуса М.; Сун, Кэролайн Ю.; Роуз, Роберт М.; Качиоппо, Джон Т. (1 января 2007 г.). «Социальная регуляция экспрессии генов в лейкоцитах человека» . Геномная биология . 8 (9): 189 рандов. дои : 10.1186/gb-2007-8-9-r189 . ISSN 1474-760X . ПМК 2375027 . ПМИД 17854483 .
- ^ Идагдур, Юсеф; Чика, Венди; Шианна, Кевин В.; Ли, Санг Х.; Вишер, Питер М.; Мартин, Хилари С.; Миклаус, Кельчи; Джадалла, Сами Дж.; Гольдштейн, Дэвид Б. (1 января 2010 г.). «Географическая геномика вариаций экспрессии генов лейкоцитов человека на юге Марокко» . Природная генетика . 42 (1): 62–67. дои : 10.1038/ng.495 . ISSN 1061-4036 . ПМЦ 2798927 . ПМИД 19966804 .
- ^ Славич, Джордж М.; Коул, Стивен В. (1 июля 2013 г.). «Новая область социальной геномики человека» . Клиническая психологическая наука . 1 (3): 331–348. дои : 10.1177/2167702613478594 . ISSN 2167-7026 . ПМЦ 3707393 . ПМИД 23853742 .
- ^ Макгоуэн, Патрик О; Сасаки, Ая; Д'Алессио, Ана С; Дымов, Сергей; Лабонте, Бенуа; Шиф, Моше; Турецкий, Густаво; Мини, Майкл Дж (2009). «Эпигенетическая регуляция глюкокортикоидных рецепторов в мозге человека связана с жестоким обращением в детстве» . Природная неврология . 12 (3): 342–348. дои : 10.1038/nn.2270 . ПМК 2944040 . ПМИД 19234457 .
- ^ Уивер, Ян К.Г.; Червони, Надя; Шампанское, Фрэнсис А; Д'Алессио, Ана С; Шарма, Шакти; Секл, Джонатан Р.; Дымов, Сергей; Шиф, Моше; Мини, Майкл Дж (август 2004 г.). «Эпигенетическое программирование материнским поведением». Природная неврология . 7 (8): 847–854. дои : 10.1038/nn1276 . ПМИД 15220929 .
- ^ Хаммен, Констанция (1991). «Генерация стресса при униполярной депрессии». Журнал аномальной психологии . 100 (4): 555–561. дои : 10.1037/0021-843x.100.4.555 . ПМИД 1757669 .
- ^ Лю, Ричард Т.; Сплав, Лорен Б. (01 июля 2010 г.). «Поколение стресса при депрессии: систематический обзор эмпирической литературы и рекомендации для будущих исследований» . Обзор клинической психологии . 30 (5): 582–593. дои : 10.1016/j.cpr.2010.04.010 . ПМК 3049314 . ПМИД 20478648 .
- ^ Социальная эпидемиология (1-е изд.). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. 15 марта 2000 г. ISBN 9780195083316 .
- ^ Глейзер, Рональд; Киколт-Глейзер, Дженис К. (2005). «Наука и общество: иммунная дисфункция, вызванная стрессом: последствия для здоровья». Обзоры природы Иммунология . 5 (3): 243–251. дои : 10.1038/nri1571 . ПМИД 15738954 .
- ^ Хокли, Луиза К.; Качиоппо, Джон Т. (22 июля 2010 г.). «Одиночество имеет значение: теоретический и эмпирический обзор последствий и механизмов» . Анналы поведенческой медицины . 40 (2): 218–227. дои : 10.1007/s12160-010-9210-8 . ISSN 0883-6612 . ПМЦ 3874845 . ПМИД 20652462 .
- ^ Ирвин, Майкл Р.; Коул, Стивен В. (1 сентября 2011 г.). «Взаимная регуляция нервной и врожденной иммунной систем» . Обзоры природы Иммунология . 11 (9): 625–632. дои : 10.1038/nri3042 . ISSN 1474-1733 . ПМК 3597082 . ПМИД 21818124 .
- ^ Антони, Майкл Х.; Лутгендорф, Сьюзен К.; Бломберг, Бонни; Карвер, Чарльз С.; Лехнер, Сюзанна; Диас, Ален; Стагль, Джейми; Аревало, Хесуса М.Г.; Коул, Стивен В. (15 февраля 2012 г.). «Когнитивно-поведенческое управление стрессом меняет динамику транскрипции лейкоцитов, связанную с тревогой» . Биологическая психиатрия . Механизмы снижения стрессоустойчивости в процессе развития и старения. 71 (4): 366–372. doi : 10.1016/j.biopsych.2011.10.007 . ПМК 3264698 . ПМИД 22088795 .
| Поля | |
|---|---|
| Биоинформатика | |
| Структурная биология | |
| Инструменты исследования | |
| Организации |
|
