Aktuelle Ernährungsmedizin 2013; 38(S 01): S12-S15
DOI: 10.1055/s-0032-1332816
Übersicht
© Georg Thieme Verlag KG Stuttgart · New York

Biochemie der Seele

Epigenetische Effekte durch psychischen StressBiochemistry of the MindEpigenetic Effects Owing to Psychological Stress
D. Spengler
Max-Planck-Institut für Psychiatrie, München
› Author Affiliations
Further Information

Publication History

Publication Date:
12 March 2013 (online)

Zusammenfassung

Toxischer Stress kann lebenslange Spuren im Gehirn hinterlassen, die das Risiko für Angst und Depressionen sowie für Herz-Kreislauf-Krankheiten erhöhen. Vor allem in kritischen Zeitfenstern während der prä- und neonatalen Entwicklung reagiert der Organismus sensibel auf Stress. Er führt zur anhaltenden Hyperaktivität der zentralen Stressachse, charakterisiert durch eine erhöhte Cortisol-Sekretion unter Ruhebedingungen und eine Überexpression des Stresshormons Vasopressin (AVP). DNA-Analysen zeigen eine starke Beteiligung epigenetischer Mechanismen. Im Vergleich zu Kontroll-Mäusen hatten gestresste Tiere ein dauerhaft verändertes Methylierungsmuster von Stressgenen in Gehirnregionen, die für die Stressregulation zuständig sind. Dabei verursacht die Demethylierung des AVP-Gens eine lebenslange Überproduktion dieses Hormons. Diese Überexpression ist zunächst reversibel (Soft-wiring), bevor sie mittels DNA-Methylierungen festgeschrieben wird (Hard-wiring). Daraus ergibt sich die Forderung, bei toxischem Stress frühzeitig therapeutisch einzugreifen, um den Übergang von Soft- in Hard-wiring zu verhindern.

Abstract

Toxic stress can leave lifelong traces in the brain, which increase the risk for anxiety and depression as well as cardiovascular disease. The human reacts sensitively to stress, especially within certain time windows during prenatal and neonatal development. This leads to sustained hyperactivity of the central stress axis, characterized by increased secretion of cortisol under resting conditions and overexpression of the stress hormone vasopressin (arginine vasopressin, AVP). DNA analyses have shown substantial involvement of epigenetic mechanisms. Compared with control mice, stressed mice had a permanently altered methylation pattern of stress genes in the cerebral regions that are responsible for stress regulations. Demethylation of the AVP gene triggers lifelong overproduction of the hormone. This overexpression is initially reversible (soft wiring) before it is encoded via DNA methylations (hard wiring). This means that in case of toxic stress, early therapeutic intervention is needed in order to prevent the transition from soft wiring into hard wiring.

 
  • Literatur

  • 1 de Kloet ER, Joëls M, Holsboer F. Stress and the brain: from adaptation to disease. Nat Rev Neurosci 2005; 6: 463-475
  • 2 Holsboer F. The corticosteroid receptor hypothesis of depression. Neuropsychopharmacology 2000; 23: 477-501
  • 3 Lupien SJ, McEwen BS, Gunnar MR et al. Effects of stress throughout the lifespan on the brain, behaviour and cognition. Nat Rev Neurosci 2009; 10: 434-445
  • 4 Fox SE, Levitt P, Nelson CA. How the timing and quality of early experiences influence the development of brain architecture. Child Dev 2010; 81: 28-40
  • 5 Shonkoff JP, Philips DA ed. From Neurons to Neighborhoods. The Science of Early Childhood Development. 4th. ed. Washington, D.C.: National Academic Press; 2000
  • 6 Gluckman PD, Hanson MA, Cooper C et al. Effect of in utero and early-life conditions on adult health and disease. N Engl J Med 2008; 359: 61-73
  • 7 Spork P. Der Zweite Code. EPIGENETIK – oder Wie wir unser Erbgut steuern können. 2nd. ed. Reinbek bei Hamburg: Rowohlt Verlag; 2009
  • 8 Allis CD, Jenuwein T, Reinberg D ed. Epigenetics. Cold Spring Harbor, New York: Cold Spring Harbor Laboratory Press; 2007
  • 9 Hoffmann A, Spengler D. DNA memories of early social life. Neuroscience 2012; doi: DOI: 10.1016/j.neuroscience. 2012.04.003
  • 10 Murgatroyd C, Spengler D. Epigenetic programming of the HPA axis: early life decides. Stress 2011; 14: 581-589
  • 11 Murgatroyd C, Spengler D. Epigenetics of early child development. Front Psychiatry 2011; 2: 1-15
  • 12 Hoffmann A, Spengler D. The lasting legacy of social stress on the epigenome of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis. Epigenomics 2012; 4: 431-444
  • 13 Murgatroyd C, Patchev AV, Wu Y et al. Dynamic DNA methylation programs persistent adverse effects of early-life stress. Nat Neurosci 2009; 12: 1559-1566
  • 14 Murgatroyd C, Wu Y, Bockmühl Y et al. Genes learn from stress: How infantile trauma programs us for depression. Epigenetics 2010; 5: 194-199
  • 15 Menger Y, Bettscheider M, Murgatroyd C et al. Sex differences in brain epigenetics. Epigenomics 2010; 2: 807-821
  • 16 Murgatroyd C, Spengler D. Genetic variation in the epigenetic machinery and mental health. Curr Psychiatry Rep 2012; 14: 138-149