Çocukluk Deneyimlerimiz Beynimizde Kalıcı İzler Bırakabilir

Hayatımızın erken dönemlerinde deneyimlediğimiz travmatik olayların, ilerleyen dönemlerde duygudurum ve anksiyete bozuklukları gibi bazı psikolojik rahatsızlıklara yakalanma riskimizi artırdığı yıllardır bilinen bir gerçek.

Ancak bu olayların hangi mekanizmalarla ve nasıl böyle bir etki yarattıkları hala merak konusu. Bu sorunun cevabı epigenetik denilen ve geliştiği andan itibaren genetik ve psikoloji bilimleri arasında bir köprü görevi gören bir alanda yatmakta.

Epigenetik kelimesi Yunanca “ek olarak, ilaveten, bunun yanında” gibi anlamlara gelen “epi” ön ekiyle genetik kelimelerinin birleşiminden oluşuyor. Kelime anlamı ise DNA dizilimindeki değişikliklere ek olarak meydana gelen değişimler.

DNA dizilimindeki değişikliklere örnek olarak bir bazın başka bir baza dönüşmesi, bir dizinin silinmesi veya eklenmesi örnek olarak verilebilir.  DNA diziliminde meydana gelen bu mutasyonlar genin sentezlenmesini, sentezlenen proteinin yapısını ve dolasıyla fonksiyonel olup olmayacağını belirleyebilir.

Epigenetik değişiklikler ise DNA’nın dizilimi aynı kalırken, bazlara metil veya asetil gibi kimyasal grupların eklenmesidir. Örneğin metil kimyasal grubunun genlerin sentezlenmesinden sorumlu olan “promoter bölgesine” çok miktarda bağlanması bu genin sentezlenmesini azaltırken, metil gruplarının kaldırılması sentezlenmeyi artırır.

Metil gruplarının promoter bölgesinde fazla miktarda olması (üstteki) bu genin az sentezlenmesine neden olurken, metil gruplarının bu bölgeden kaldırılması (alttaki) genin sentezini artırır. Bu da DNA dizilimini değiştirmeden gen sentezinin kontrol edilmesini sağlar.

Yaşam biçimimiz ve ne yediğimizden ne kadar spor yaptığımıza kadar çoğu alışkanlıklarımız epigenetik değişimlerle vücudumuzda meydana gelen biyolojik olayları etkileyebilir. Bunlara yaşadığımız deneyimler de dahildir.

Yani yaşam biçimimiz ve deneyimlerimiz DNA metilasyonu gibi epigenetik değişiklikler yoluyla bazı genlerin sentezini azaltabilir ya da artırabilir.

Deneyimlerin gen sentezindeki rolünü gösteren önemli çalışmalardan biri 2004 yılında Douglas Hastanesi Araştırma Merkezinde Ian Weaver ve ekibinin sıçanlar üzerinde yürüttüğü çalışmadır. Nature Neuroscience dergisinde yayınlanan bu çalışmada ekip yavru sıçanları iki gruba ayırdı: bir gruptaki yavruların anneleri diğer gruptakilere göre yavrularını daha çok okşuyor/yalıyordu. Annelerinden daha az ilgi gören gruptaki yavruların hipokampüsündeki (beynin hatıra merkezi olarak bilinen bölge) glukokortikoid reseptör (GR) miktarının diğer gruba kıyasla daha fazla olduğu bulundu. Bu yavruların DNAları incelendiğinde ise az ilgi gören yavruların GR genindeki metilasyon seviyesinin diğer gruba oranla az olduğu keşfedildi. Bu reseptörler stres hormonu olarak bildiğimiz kortisole bağlanarak strese verdiğimiz tepkiyi kontrol ettikleri için bu yavrularda gözlemlenen davranış anormalliklerinin nedeni GR reseptörlerinin sayısındaki artış olabilirdi. Ekip 1 yıl sonra Journal of Neuroscience dergisinde yayınlandıkları çalışmada ise metil grubunun öncü maddesini az ilgi gören yetişkin sıçanlara enjekte ederek, DNA metilasyon seviyesinin tersine çevirilebileceğini gösterdi.

Bu öncü çalışmalardan sonra pek çok çalışma da stres, travmatik olaylar ve DNA metilasyonu arasındaki ilişkiyi destekledi. Ancak insanlarda hem çocukluk ve yetişkinlik dönemlerinde takip etmeyi gerektiren çalışmaların zorluğu hem de glukokortikoid reseptörü gibi tek bir gene odaklanması nedeniyle bu alandaki çalışmalar henüz olgunluğa ulaşmış değil.

Geçtiğimiz günlerde Scientific Reports dergisinde çocuklukta yaşanan stres ve tüm genom metilasyon ilişkisini araştıran bir çalışmanın sonuçları yayınlandı. Sonuçlar stresin bir çok genin DNA metilasyon seviyesini değiştirebileceğini ve bu değişimin yetişkinlik dönemlerinde de aynı kalabileceğini gösterdi.

Bu çalışmada araştırmacılar 9-12 yaş arası 22 kız çocuğuna ve onların ailelerine stresi değerlendiren bir çok soru sordular. Ayrıca tükürük örneğinden izole ettikleri DNA ile metilasyon analizi gerçekleştirdiler. Sonuçlar 122 genin strese maruz kalan ve kalmayan gruplar arasında farklı metilasyon seviyelerine sahip olduğunu gösterdi. Bu genlerin işlevlerine bakıldığında ise pek çoğunun nörotransmiter seviyelerini kontrol eden genlerden olduğu görüldü. Ayrıca 122 genin 31’i daha önceden stresle ilişkilendirilmişti.

Protein seviyesinde bakıldığında ise 12 genin sentezlenmesinde metilasyon seviyesiyle uyumlu olarak farklılıklar gözlemlendi. Bunlardan ikisi FHL3 and NPC2 daha önce stresle ilişkilendirilen genler arasında.  Ancak bu genlerin beyindeki rolleri tam anlamıyla bulunmuş değil.

Makalenin yazarı olan Reid Alisch “Bilim insanları çocuklukta meydana gelen bu değişimlerin kalıcı olup olmadığından emin değillerdi. Bizim sonuçlarımız ise 10 yıl sonra bile bu izlerin kalıcı olduğunu gösterdi” diyor.

Bu çalışmanın eksik yanlarından biri metilasyon analizinin tükürük örneğinden alınan DNA ile yapılmış olması, çünkü tükürük örneklerine bakılarak beyinle ilgili çıkarımlar yapmak yanıltıcı olabilir. Alternatif olarak kanda bulunan ve içinde nöronların salgıladığı moleküller bulunan eksosomlar incelenebilir. Ancak bu demek değil ki bu çalışmadaki bulgular tamamen yanlış. Bazı araştırmalar tükürük ve beyindeki metilasyon seviyeleri arasında korelasyon olduğunu gösteriyor. Bundan sonra yapılması gereken bu genlerden özellikle stresle ilişkilendirilmiş olanlarının beyindeki işlevlerini öğrenmek gibi görünüyor.

Eğer stresin beynimize etkisinden sorumlu genler keşfedilirse pek çok psikiyatrik hastalığın genetik temelleri daha iyi anlaşılabilir ve bu etkileri tersine çevirmek için ilaçlar geliştirilebilir.

Kaynak ve ileri Okuma:

Haber University of Wisconsin-Madison

Makale The Journal of Neuroscience

Makale Nature Neuroscience

Makale Neuroscience and Biobehavioral Reviews

Makale  Environmental Health Perspectives

Makale Scientific Reports

Görseller Kübra Çelikbaş

Annenin Dokunuşu Yavrunun Beyin Gelişimini Destekliyor

***

Anasayfamızdan daha fazla sinirbilim yazısına ulaşabilir, podcast ve videolarımıza erişebilirsiniz.