Систем в регуляции генетических процессов 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Систем в регуляции генетических процессов



Представления о взаимодействии нервной и эндокринной систем

в регуляции генетических процессов на уровне целого организма сло-

жились в 50-60-х годах в исследованиях видного отечественного ге-

нетика М.Е. Лобашева и его последователей В.В. Пономаренко и

Н.Г. Лопатиной [98]. Согласно данным представлениям, каждый ге-

нетический 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 кото-

рой этот процесс происходит, и далее — систем клеток, ткани, орга-

на и, наконец, организма.

Каждая из систем реагирует на внешние по отношению к ней

факторы как целое. В результате такого контроля протекание различ-

ных генетических процессов в разных клетках организма в пределах

созданных в эволюции механизмов оказывается адаптивным по отно-

шению к внешней среде и взаимосвязанным для разных клеток и си-

стем организма.

Ведущую роль в установлении взаимосвязи генетических процес-

сов на уровне целостного организма играет взаимодействие нервной

и эндокринной систем. Это взаимодействие настолько согласованно,

что иногда говорят о единой нейроэндокринной системе, подразуме-

вая объединение нервной и эндокринной систем в процессах регуля-

ции жизнедеятельности организма.

Нейроэндокринная регуляция есть результат взаимодействия нервной и

эндокринной систем. Она осуществляется благодаря влиянию высшего веге-

тативного центра мозга — гипоталамуса — на расположенную в мозге желе-

зу — гипофиз, образно именуемую «дирижером эндокринного оркестра». Ней-

роны гипоталамуса выделяют нейрогормоны (рилизинг-факторы), которые,

поступая в гипофиз, усиливают (либерины) или тормозят (статины) биосин-

тез и выделение тройных гормонов гипофиза. Тройные гормоны гипофиза, в

свою очередь, регулируют активность периферических желез внутренней сек-

реции (щитовидной, надпочечников, половых), которые в меру своей активно-

сти изменяют состояние внутренней среды организма и оказывают влияние

на поведение.

 

Гипотеза нейроэндокринной регуляции процесса реализации ге-

нетической информации предполагает существование на молекуляр-

ном уровне общих механизмов, обеспечивающих как регуляцию ак-

тивности нервной системы, так и регуляторные воздействия на хро-

мосомный аппарат. При этом одной из существенных функций нервной

системы является регуляция активности генетического аппарата по

принципу обратной связи в соответствии с текущими нуждами орга-

низма, влиянием среды и индивидуальным опытом. Другими слова-

ми, 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 ак-

тивности в клетках роговицы глаза может возникать по условно-рефлектор-

ному принципу, т.е. в ответ на условный сенсорный стимул, ранее связанный

с болевым раздражителем.

Схема эксперимента была такова. У мышей вырабатывали оборонитель-

ный условный рефлекс на световой сигнал, подкрепляемый электрическим

током. Под действием электрического тока в роговице глаза уменьшается

частота делений ядра клетки (митозов) и вызванных рентгеновским излуче-

нием структурных изменений (аберраций) хромосом. После выработки ус-

ловного рефлекса изолированное действие условного раздражителя (свето-

вого 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 ми-

тозов, ни на частоту хромосомных аберраций [98].

Регулирующую роль нервной активности в реализации генети-

ческой информации подтвердили также исследования Л.В. Крушинс-

кого с сотрудниками [87]. Они установили, что проявление ряда ге-

нетически детерминированных поведенческих актов зависит от уров-

ня возбуждения ЦНС. Экспериментально была выявлена отчетливая

положительная связь между общей возбудимостью животного, про-

явлением и степенью выраженности генетически обусловленных обо-

ронительных рефлексов у собак. Иначе говоря, при низкой возбуди-

мости нервной системы определенные генетически детерминирован-

ные 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 пока-

зано, что сенсорная стимуляция, обучение, двигательная тренировка

и другие воздействия, повышающие возбудимость нервной системы,

сопровождаются увеличением содержания РНК в нервной ткани. Ус-

тановлено также, что экспрессия генов у животных может меняться в

зависимости от степени информационного разнообразия окружаю-

 

щей среды: она тем выше, чем более обогащенной в ходе развития

является среда (28].

Таким образом, имеются основания полагать, что нервное воз-

буждение, вызванное воздействиями среды, может существенно вли-

ять на активность генов клеток, тканей, органов и организма в целом.

Главным, хотя, возможно и не единственным, звеном, осуществ-

ляющим взаимодействие между ЦНС и генетической системой, явля-

ются гормоны. Во-первых, уровень активности гормонов зависит от

функционального состояния ЦНС. Как уже отмечалось, взаимодей-

ствие гипоталамуса и гипофиза обеспечивает ЦНС возможность вли-

ять на уровень гормонов, которые производятся железами внутренней

секреции (надпочечниками, щитовидной, половыми). Во-вторых, гор-

моны рассматриваются как специфические индукторы функциональ-

ной активности генов [34, 105]. Экспериментально установлена воз-

можность гормональной регуляции экспрессии и активности генов.

Гормоны выступают в качестве посредников в регуляции транскрип-

ции генов. Иначе говоря, гормоны, хотя, возможно, и не только они,

служат материальным связующим звеном между ЦНС (мозгом) и ген-

ной системой организма.

Особенно наглядно роль гормонов в регуляции генной активности

выступает в исследованиях влияния эмоционального стресса на гене-

тические процессы.

Стресс представляет собой неспецифическую реакцию, обусловливаю-

щую привлечение энергетических ресурсов для адаптации организма к но-

вым условиям. При действии стрессогенного стимула сигналы из анализа-

торных отделов коры поступают в гипоталамус. Гипоталамус передает сиг-

нал гипофизу, в результате чего возрастает синтез гормонов и их выброс в

кровь. Существуют три основные «эндокринные оси», участвующие в реакци-

ях такого типа: адрено-кортикальная, соматотропная и тироидная. Они связа-

ны с активизацией надпочечников и щитовидной железы. Показано, что эти

оси могут быть активизированы посредством многочисленных и разнообраз-

ных 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 дви-

жения, существенно изменяется способность к воспроизведению по-

томства. Причем, как оказалось, мыши различных генетических ли-

ний 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 отноше-

нии воспроизводительной функции. Иными словами, животные, бо-

лее продуктивные в обычных условиях, становятся менее продуктив-

ными 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 гор-

монов коры надпочечников (кортикостероидного комплекса) на экс-

прессивность и проявляемость (пенетрантность) некоторых конкрет-

ных генов у мышей. Имеются также доказательства влияния некото-

рых гормонов, в первую очередь стероидов, на активность генома в

мозге. Исследователи полагают, что возникшие при стрессе под влия-

нием гормонов изменения генной активности могут наследоваться.

По мнению Д. К. Беляева, совокупность этих данных свидетель-

ствует о наличии прямой и обратной связи между мозгом и генами.

Ключевая роль здесь принадлежит стрессу, играющему роль внутрен-

него механизма регуляции наследственной изменчивости и эволюци-

онного процесса. По отношению к организму как к целому стресс

выступает в качестве фактора, изменяющего активность генома. Стрес-

сирование модифицирует и интегрирует деятельность четырех уров-

ней: генного, эндокринного, нервного и психического. С точки зре-

ния Д.К. Беляева, эмоциональный стресс является важнейшим регу-

лятором активности генов не только в индивидуальном развитии, но

и в эволюции.



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-01-26; просмотров: 184; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 44.204.65.189 (0.044 с.)