Η επιγενετική του φόβου

Όταν κάποιος είναι πραγματικά φοβισμένος ή τραυματισμένος, μπορεί να πει ότι είναι "σημαδεμένος από τη ζωή". Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια μεταφορά, πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι ο φόβος μπορεί στην πραγματικότητα να αφήνει μόνιμα επιγενετικά σημάδια στο DNA σας, σημάδια που θα μπορούσατε ενδεχομένως να περάσετε στα παιδιά ή στα εγγόνια σας.

Ο φόβος είναι μια βασική βιολογική διαδικασία. Κατά την διάρκεια της ζωής ο καθένας το έχει βιώσει με τη μία ή την άλλη μορφή και όλοι φοβόμαστε διαφορετικά πράγματα. Από τον φόβο των φυσικών πραγμάτων όπως οι αράχνες, τα φίδια ή τους κλόουν ή και να φοβούνται το άυλο, όπως ο φόβος της οικειότητας και της αποτυχίας. Ασθένειες όπως το άγχος και η Διαταραχή Μετατραυματικού Άγχους (PTSD) σχετίζονται με αυξημένες αντιδράσεις φόβου. Ο φόβος μπορεί να διαμορφώσει τη ζωή μας και έχει μια πολύ ισχυρή επίδραση πάνω από την ψυχή μας, αλλά γιατί φοβόμαστε τα πράγματα, ακόμη και παράλογα; Βασίζεται αποκλειστικά στις εμπειρίες ενός ατόμου ή μπορεί να ισχυριστεί ότι είναι ένα κληρονομικό χαρακτηριστικό; 

Φύση ή ανατροφή
Μερικές φορές ο φόβος μαθεύεται. Σε ένα σημείο της ζωής μας, μπορεί να συναντήσουμε κάτι που μας κάνει να φοβόμαστε είτε λογικά είτε παράλογα. Για παράδειγμα, ένα παιδί που έρχεται σε επαφή με μια κυψέλη θυμωμένων μελισσών μπορεί να φοβάται τις μέλισσες μέχρι την ενηλικίωση.

Ο φόβος προκαλεί μια αντίδραση στρες, η οποία είναι το αποτέλεσμα των αντιδράσεων που συμβαίνουν στην περιοχή του εγκεφάλου που εμπλέκονται με το «fight or flight” συμπεριλαμβανομένου του υποθάλαμου και της αμυγδαλής. Ανάλογα με τη σοβαρότητα της ανταπόκρισης, η λειτουργία του εγκεφάλου μπορεί να μεταβληθεί με αποτέλεσμα αντιδράσεις μη φυσιολογικής συμπεριφοράς. Η σχετική μνήμη φόβου μπορεί να είναι οξεία ή παρατεταμένη, προκαλώντας άγχος, κατάθλιψη και ακόμη και PTSD. Πολλές από αυτές τις διαταραχές έχουν βρεθεί ότι σχετίζονται με διάφορους επιγενετικούς μηχανισμούς.
Σε ένα άρθρο που δημοσιεύεται στο Learning and Memory, οι συγγραφείς δηλώνουν: «Το στρες προκαλεί τόσο άμεση όσο και μακροχρόνια ψυχολογική, σωματική και συναισθηματική καταπόνηση σε ένα άτομο, οδηγώντας σε βαθιές νευροβιολογικές αλλαγές που επηρεάζουν τις μελλοντικές συμπεριφορικές αντιδράσεις. Ζωικά μοντέλα της έκθεσης στρες έχουν εντοπίσει επιγενετικές τροποποιήσεις σε βασικές περιοχές του εγκεφάλου (όπως ο μετωπιαίος φλοιός, ο ιππόκαμπος, και η αμυγδαλή» που είναι γνωστό ότι είναι υπεύθυνες τόσο για την έκφραση του άγχους, του σχηματισμού και της έκφρασης των αναμνήσεων φόβου.

Αν και μερικές φορές είναι καταστροφικές, ο φόβος είναι μια βιολογική ανάγκη επιβίωσης. Αλλά γιατί είναι ένα ποντίκι που δεν έχει δει ποτέ μια γάτα να φοβάται γι 'αυτό; Εάν ο φόβος είναι απλώς μια μαθησιακή απάντηση, το ποντίκι δεν πρέπει να δείχνει φόβο προς μια γάτα, αλλά αυτό δεν συμβαίνει πάντα. Για να κατανοήσουν καλύτερα τους μηχανισμούς του φόβου, οι επιστήμονες εστιάζουν την προσοχή τους στο πεδίο της επιγενετικής.

Η επιγενετική είναι η μελέτη της γονιδιακής έκφρασης που δεν περιλαμβάνει αλλαγές στην υποκείμενη αλληλουχία DNA. Κάθε κύτταρο στο σώμα περιέχει το ίδιο σύνολο γονιδίων, αλλά οι επιδράσεις που γίνονται στα γονίδια ενεργοποιούν και απενεργοποιούν συγκεκριμένα γονίδια που υπαγορεύουν τη λειτουργία των κυττάρων. Πολλές από αυτές τις επιγενετικες επιδράσεις πιστεύεται ότι επηρεάζονται σε μεγάλο βαθμό από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η διατροφή και το στρες και μπορεί να είναι υπεύθυνοι για τα πάντα, από τον καρκίνο έως την παχυσαρκία, καθώς και πολλές ψυχολογικές διαταραχές.

Μελετώντας την επιγενετική του φόβου

Η κατάσταση του φόβου χρησιμοποιείται για να μελετήσει τις συναισθηματικές επιδράσεις των στρεσογόνων παραγόντων σε ένα άτομο. Γενικά, ένα άτομο εκτίθεται σε κάτι όμορφο, όπως μια εικόνα ενός λουλουδιού, ενώ ταυτόχρονα εκτίθεται σε κάτι δυσάρεστο όπως το να τον καταβρέχουν με παγωμένο νερό. Τελικά, το άτομο μαθαίνει να συσχετίζει την καλοήθη εικόνα ενός λουλουδιού με το να εκτιθεται στο παγωμένο νερό. Η αποστροφή παραμένει ακόμη και όταν το άτομο εκτίθεται μόνο στο λουλούδι και όχι στο νερό. Το ξεκλείδωμα της βιολογικής διαδικασίας για το πώς αναπτύσσονται οι φόβοι και το πώς αυτές μας επηρεάζουν φυσικά μπορεί να βοηθήσει τις μελλοντικές γενιές με διαταραχές πανικού, άγχος και PTSD.
Μερικές μελέτες υποδεικνύουν ότι οι επιγενετικές αλλαγές που ο φόβος μπορεί να παράγει μπορεί να είναι τόσο επιζήμιες ώστε να μπορούν να μεταφερθούν από γενιά σε γενιά.
Σε μια μελέτη που διεξήχθη στο Πανεπιστήμιο Emory το 2014, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το περιβάλλον για να μελετήσουν τον αντίκτυπο που είχε στις μελλοντικές γενιές. Η μελέτη επικεντρώθηκε σε αρσενικά ποντίκια που τα εξέθεταν σε μια ιδιαίτερη μυρωδιά από μια ουσία, που ονομάζεται ακετοφαινόνη, εκθέτοντάς τα στη μυρωδιά πριν από την εισαγωγή μικρών ηλεκτρικών σοκ. Τα ζώα μάθαιναν σύντομα να συνδέουν τη μυρωδιά με πόνο και έδειξαν απαντήσεις φόβου ακόμη και χωρίς τον ηλεκτροσόκ. Αυτή η αντίδραση μεταδόθηκε στα παιδιά των ποντικιών και ακόμη και στα εγγόνια τους παρά τις γενιές που ποτέ δεν εκτέθηκαν στον ηλεκτροσόκ. Οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι τα χαμηλά επίπεδα DNA μεθυλίωσης στα γονίδια που είναι υπεύθυνα για την ανίχνευση της οσμής ευθύνονται για αυτή την αντίδραση.
Η μεθυλίωση του DNA εμφανίζεται όταν μια μεθυλομάδα προσκολλάται σε μια βάση κυτοσίνης στον κλώνο DNA. Πιστεύεται ότι υπάρχει μια σχέση μεταξύ της μεθυλίωσης του DNA και της γονιδιακής έκφρασης.

Το πώς αντιδράμε στο στρες είναι επίσης ένας παράγοντας για το πώς αναπτύσσουμε το φόβο. Ορισμένοι επιγενετικοί παράγοντες είτε κληρονομήθηκαν από τους γονείς μας είτε οφείλονται σε εμπειρίες που έχουμε κατά την διάρκεια της ζωής, μπορούν να κάνουν ένα άτομο περισσότερο ή λιγότερο επιρρεπές στο άγχος και τον φόβο. Σε ένα πείραμα τα ποντίκια απομακρύνθηκαν από τη μητέρα τους νωρίς, αναδημιουργώντας αυτό που θα ήταν ένα μεγάλο τραύμα παιδικής ηλικίας στους ανθρώπους. Αυτά τα ποντίκια βρέθηκαν να έχουν αυξημένο φόβο και άγχος ως ενήλικες καθώς και τα τροποποιημένα πρότυπα μεθυλίωσης DΝΑ σε γονίδια απόκρισης στο στρες όπως CB1 και CRF2 στον φλοιό. Αυτά τα χαρακτηριστικά μεταδόθηκαν επίσης στις επόμενες δύο γενεές απογόνων, παρά το γεγονός ότι οι απόγονοί τους δεν ήταν ποτέ χωρισμένοι από τις μητέρες τους.

Σε άλλες μελέτες, ,οι απόγονοι των αρσενικών ποντίκων που εκτέθηκαν σε ακραίο στρες, αύξησαν την ανταπόκριση στο φόβο και παρουσίαζαν αυξημένα επίπεδα ορμονών του στρες, παρά το γεγονός ότι δεν βίωσαν ποτέ το αγχωτικό περιβάλλον που είχαν βιώσει οι πατέρες και οι παππούδες τους.
Αυτές δεν είναι οι μόνες μελέτες για να δούμε πώς επήλθε επιγενετική βλάβη κατά τη διάρκεια του τραύματος που επηρεάζει τις μελλοντικές γενιές. Το Ολοκαύτωμα ήταν ένα από τα πιο τραγικά και τραυματικά γεγονότα στην ανθρώπινη ιστορία. Οι επιζώντες αντιμετώπισαν μια ζωή επιπλοκών, συμπεριλαμβανομένων των χαμηλότερων επιπέδων κορτιζόλης, μιας ορμόνης που βοηθά το σώμα να επιστρέψει στο φυσιολογικό μετά το τραύμα. Είχαν επίσης χαμηλότερα επίπεδα ενός συγκεκριμένου ενζύμου που διασπά την κορτιζόλη, πιθανώς για να βεβαιωθεί ότι το σώμα δεν διασπά το ελάχιστο που είχαν. Τα παιδιά των επιζώντων βρέθηκαν επίσης ότι έχουν χαμηλότερα επίπεδα κορτιζόλης, αλλά υψηλότερα επίπεδα του ενζύμου που την διασπά.
Σύμφωνα με ένα άρθρο στο Scientific American "Το ένζυμο βρίσκεται συνήθως σε υψηλά επίπεδα στον πλακούντα για να προστατεύσει το έμβρυο από την κυκλοφορούσα κορτιζόλη της μητέρας. Εάν οι επιζώντες είχαν χαμηλά επίπεδα του ενζύμου στον πλακούντα, μια μεγαλύτερη ποσότητα κορτιζόλης θα μπορούσε να περάσει προς το έμβρυο, πράγμα που θα είχε ως αποτέλεσμα την ανάπτυξη υψηλών επιπέδων του ενζύμου για να προστατευθεί.
Εξαιτίας αυτού, πιστεύεται ότι τα παιδιά των επιζώντων του Ολοκαυτώματος έχουν μεγαλύτερη ευαισθησία στο άγχος.

Κανονικά ένα τραυματικό συμβάν δεν γίνεται τίποτε άλλο παρά από μια κακή μνήμη. Μπορούμε να έχουμε αρνητικές αντιδράσεις όταν εκτίθεμεθα στα πράγματα που μαθαίνουμε να φοβόμαστε, αλλά αν είμαστε εκτεθειμένοι σε αυτούς τους παράγοντες πίεσης χωρίς αρκετή αρνητική επίδραση, ο φόβος αυτός διαλύεται σε μια διαδικασία που ονομάζεται εξαφάνιση. Για παράδειγμα, αν το παιδί που φοβόταν τις μέλισσες ήταν γύρω από τις μέλισσες πολλές φορές χωρίς να πέσει θύμα, μπορεί να χάσει τον φόβο του. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο η θεραπεία έκθεσης είναι δημοφιλής για άτομα με φοβίες.

Μερικές φορές ο εγκέφαλος δεν επεξεργάζεται αυτές τις μνήμες σωστά. Όταν συμβαίνει αυτό, μπορούν να αναπτυχθούν διαταραχές πανικού, άγχος και PTSD. Το Εθνικό Ινστιτούτο Ψυχικής Υγείας περιγράφει το PTSD ως εξής:

"Μια διαταραχή που αναπτύσσεται σε μερικούς ανθρώπους που έχουν βιώσει ένα συγκλονιστικό, τρομακτικό ή επικίνδυνο γεγονός. Είναι φυσικό να αισθάνεστε φοβισμένοι κατά τη διάρκεια και μετά από μια τραυματική κατάσταση. Ο φόβος προκαλεί πολλές αλλαγές σε δευτερολεπτα στο σώμα για να βοηθήσει στην υπεράσπιση του κινδύνου ή στην αποφυγή του. Αυτή η αντίδραση "μάχης ή πτήσης" είναι μια τυπική αντίδραση που αποσκοπεί στην προστασία ενός ατόμου από βλάβες. Σχεδόν όλοι θα βιώσουν μια σειρά αντιδράσεων μετά το τραύμα, αλλά οι περισσότεροι άνθρωποι αναρρώνουν από τα αρχικά συμπτώματα φυσικά. Όσοι εξακολουθούν να αντιμετωπίζουν προβλήματα μπορεί να διαγνωστούν με PTSD. Τα άτομα που έχουν PTSD μπορεί να αισθάνονται φοβισμένα ακόμα και όταν δεν βρίσκονται σε κίνδυνο. "

Τα άτομα που πάσχουν από PTSD έχουν συμπτώματα όπως άγχος και άλλες διαταραχές και μπορούν να αναπτύξουν κατάθλιψη και τα συμπτώματα μπορεί να είναι εξουθενωτικά. Υπολογίζεται ότι 5% ή 13 εκατομμύρια άνθρωποι υποφέρουν από κάποια μορφή αυτής της διαταραχής στη διάρκεια της ζωής τους.

Μερικές μελέτες έχουν βρει ότι επιγενετικοί παράγοντες όπως η μεθυλίωση του DNA είναι παρόντες σε αυτούς που έχουν διαγνωστεί με PTSD. Μία μελέτη συγκεκριμένα διαπίστωσε ότι η μειωμένη μεθυλίωση της περιοχής του υποδοχέα των γλυκοκορτικοειδών (NR3C1-1F) στο περιφερικό αίμα των βετεράνων με PTSD σε σύγκριση με τους βετεράνους χωρίς PTSD. Η περιοχή αυτή θεωρείται σημαντική για τη ρύθμιση του στρες.

Όλοι όσοι αντιμετωπίζουν φόβο ή τραύμα δεν αναπτύσσουν PTSD. Οι ερευνητές εξετάζουν το πώς ο φόβος και η μνήμη παίζουν ρόλο στην ανάπτυξη αυτής της διαταραχής και προσπαθούν να καταλάβουν εάν η επιγενετική έχει δυνατότητες για τη θεραπεία της PTSD, των διαταραχών άγχους και πανικού.

Scarred For Life: The Epigenetics of Fear

When someone is truly scared or traumatized, they might say they were “scarred for life”. While this might seem like a metaphor, recent studies show that fear might actually leave permanent epigenetic marks on your DNA, marks you could potentially pass down to your children or grandchildren.

Fear is a basic biological process. In their lifetime everyone has experienced it in one form or another, and we are all afraid of different things.  From fear of physical things like spiders, snakes or clowns to fear the intangible like fear of intimacy and failure. Diseases such as anxiety and Post Traumatic Stress Disorder (PTSD) are associated with heightened fear responses.  Fear can shape our lives and has a very powerful hold over our psyche, but why do we fear things, even irrationally? Is it based solely on an individual’s own experiences or could fear be an inherited trait?

Nature or Nurture

Sometimes fear is learned.  At one point in our lives, we may come across something that conditions us to be afraid either rationally or irrationally.  For example, a child who comes into contact with a hive of angry bees might be afraid of bees well into adulthood.

Fear produces a stress response which is the result of reactions occurring in the area of the brain involved with “fight or flight” including the hypothalamus and the amygdala. 5 Depending on the severity of the response, brain functioning may be altered resulting in abnormal behavior responses.  The associated fear memory can be acute or prolonged causing anxiety, depression, and even PTSD. Many of these disorders have been found to be associated with various epigenetic mechanisms.

In an article published in Learning and Memory, the authors state, “Stress elicits both immediate and long-lasting psychological, physical, and emotional strain on an individual, leading to profound neurobiological changes that impact future behavioral responses. Animal models of stress exposure have identified epigenetic modifications in key brain areas known to be critical components of the circuitry responsible for both the expression of anxiety and formation and expression of fear memories, such as the frontal cortex, hippocampus, and amygdala” 1

Although it is sometimes damaging, fear is a biological necessity for survival. A mouse that is not afraid of a cat might not last as long as the mouse that is. But why is a mouse who has never seen a cat afraid of it? If fear is solely a learned response the mouse should show no fear towards a cat, but that is not always the case. It is understood that fear responses are naturally hardwired into the brains of certain species making them a necessary evolutionary trait.  To better understand the mechanisms of fear, scientists are focusing their attention on the field of epigenetics.

Epigenetics is the study of gene expression that does not involve changes to the underlying DNA sequence. Every cell in the body contains the same set of genes, but marks made on genes turn on and off particular genes that dictate cell function. Many of these epigenetic marks are believed to be heavily influenced by environmental factors such as diet and stress and may be responsible for everything from cancer to obesity, as well as numerous psychological disorders.

Studying the Epigenetics of Fear

Fear conditioning is used to study the emotional effects of stressors on a subject. Generally, a subject is exposed to something benign, like a picture of a flower while simultaneously being exposed to something unpleasant like being doused in ice cold water. Eventually, the subject learns to associate the benign picture of a flower with being doused in water. The aversion stays through even when the subject is exposed to just the flower and not the water. Unlocking the biological process of how fears develop and how they affect us physically may help future generations with panic disorders, anxiety, and PTSD.

Some studies suggest that the epigenetic changes fear can produce might be so impactful it can be passed down through generations.

In a study performed at Emory University in 2014, researchers used fear conditioning to study the impact it had on future generations. The study trained male mice to fear a particular scent called acetophenone by exposing them to the smell before introducing small electric shocks. The animals soon learned to associate the smell with pain and exhibited fear responses even without the electroshock.   This reaction was passed down to the mice’s children and even their grandchildren despite those generations never being exposed to the electroshock.  The researchers claim low DNA Methylation levels on the genes responsible for sensing the odor is too blame.(2,3)

DNA methylation occurs when a methyl group attaches to a cytosine base on the DNA strand. It is believed that there is a relationship between DNA methylation and gene expression. Highly methylated DNA is associated with a gene being suppressed.

How we react to stress is also a factor to how we develop fear.  Certain epigenetic factors either inherited from our parents or experiences early in life can make a person more or less susceptible to stress and fear.  In one experiment mice were removed from their mother’s early on, recreating what would be a major childhood trauma in humans. Those mice were found to have heightened fear and anxiety as adults as well as altered DNA methylation patterns on stress-response genes such as CB1 and CRF2 in the cortex. These traits were also passed down to the next two generations of offspring despite the fact their offspring were never separated from their mothers.  (6,7)

In other studies, male mice exposed to extreme stress had their offspring experience heightened fear response and increased stress hormone levels despite never experiencing the stressful environment their fathers and grandfathers had endured.

These are not the only studies to look at how epigenetic damage occurred during trauma affecting future generations.  The Holocaust was one of the most tragic and traumatic events in human history.  Survivors faced a lifetime of complications including having lower levels of cortisol, a hormone that helps the body return to normal after trauma.  They also had lower levels of a particular enzyme that breaks down cortisol, probably to make sure the body didn’t break down what little they had. The children of survivors were also found to have lower cortisol levels, but higher levels of the enzyme that breaks it down.

According to an article in Scientific American “The enzyme is usually present in high levels in the placenta to protect the fetus from the mother’s circulating cortisol. If pregnant survivors had low levels of the enzyme in the placenta, a greater amount of cortisol could make its way to the fetus, which would then develop high levels of the enzyme to protect itself.”4

Because of this, it is thought that children of Holocaust survivors have a higher sensitivity to stress.

When Fear Goes Wrong

Normally a traumatic event becomes nothing more than a bad memory. We may have negative reactions when exposed to the things we learn to fear, but if we are exposed to those stressors without a negative impact enough, that fear dissipates in a process called extinction. For example, if the child who was afraid of bees was around bees multiple times without being stung he might lose his fear. This is why exposure therapy is popular for people with phobias.

Sometimes the brain does not process those memories correctly.  When that occurs, panic disorders, anxiety, and PTSD can develop. The National Institute of Mental Health describes PTSD as:

“a disorder that develops in some people who have experienced a shocking, scary, or dangerous event. It is natural to feel afraid during and after a traumatic situation. Fear triggers many split-second changes in the body to help defend against danger or to avoid it. This “fight-or-flight” response is a typical reaction meant to protect a person from harm. Nearly everyone will experience a range of reactions after trauma, yet most people recover from initial symptoms naturally. Those who continue to experience problems may be diagnosed with PTSD. People who have PTSD may feel stressed or frightened even when they are not in danger.”

People with PTSD experience symptoms such as anxiety, flashbacks and can develop depression and symptoms can be debilitating. An estimated 5% or 13 Million people suffer from some form of this disorder in their lifetime.

Some studies have found that epigenetic factors such as DNA methylation are present in those diagnosed with PTSD. One study in particular found that reduced methylation of the glucocorticoid receptor (NR3C1-1F) region in the peripheral blood of veterans with PTSD compared to veterans without PTSD. This region is thought to be important for regulation of stress.

Not everybody who experiences fear or trauma develops PTSD.  Researchers are looking into how fear and memory play a part in the development of this disorder and are trying to figure out if epigenetics holds a potential for treating PTSD, anxiety and panic disorders.

  1. Blouin AM, Sillivan SE, Joseph NF, and Miller CA. The potential of epigenetics in stress-enhanced fear learning models of PTSD, Learning & Memory, vol. 23(10):576-86 (2016)
  2. Dias BG, Ressler KJ. Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations, Nature Neuroscience vol, 17: 89–96 (2014)
  3. Callaway E. Fearful memories haunt mouse descendants, Nature, 1 Dec 2013
  4. Rodriguez T. Descendants of Holocaust Survivors Have Altered Stress Hormones, Scientific American, 1 March 2015
  5. What Part of the Brain Controls Emotions?. Healthline , 2018.
  6. Franklin TB, Russig H, Weiss IC, Gräff J, Linder N, Michalon A, Vizi S, Mansuy IM. Epigenetic transmission of the impact of early stress across generations, Biological Psychiatry, vol.68(5):408-15 (2010)

Yeshurun S, Hannan AJ.Transgenerational epigenetic influences of paternal environmental exposures on brain function and predisposition to psychiatric disorders, Molecular Psychiatry, March 2018