Wat een muizenstudie kan betekenen voor kinderen met een neuropsychiatrische aandoening.

Daar is hij weer, het nature versus nurture debat. Deze discussie, die al vele jaren gaande is, wakkert altijd de nodige discussies aan. In een recent onderzoek, waarvan de publicatie vorige week verscheen in Science, is zo’n nature versus nurture kwestie onder de loep genomen. De onderzoekers hebben aangetoond dat de mate waarin muizenmoeders voor hun jongen zorgen invloed heeft op de neurologische ontwikkeling van hun jongen en ook hun gedrag beïnvloedt als ze volwassen zijn. Het blijkt dat veranderingen op DNA-niveau, beïnvloed door hoeveel moederliefde de jongen krijgen, hiervoor verantwoordelijk zijn.

Omgeving bewerkt DNA
De onderzoekers hebben het effect van de eerste levenservaringen zoals moederliefde tijdens de vroege ontwikkeling van babymuizen op breinplasticiteit onderzocht. Hierbij hebben ze gekeken naar het aantal L1 retrotransposons, het type retrotransposons dat het meeste voorkomt (zie kader). Met name in de hippocampus, een hersengebied dat we linken aan geheugen en emotie, was het aantal L1 retrotransposons verhoogd in jongen met een moeder die ze minder verzorgden. Maar dit bleek niet in alle hersengebieden, zoals de frontale kwab, zo te zijn. In tegenstelling tot dit soort hersengebieden is de hippocampus nog volop in ontwikkeling tijdens de eerste weken na de geboorte, wat het extra gevoelig maakt voor stimulerende omgevingsfactoren. In de frontale kwab bijvoorbeeld, bleek het aantal retrotransposons niet beïnvloedbaar door de mate waarin de moeders voor hun jongen zorgden. Dit duidt erop dat de veranderde hoeveelheid L1 retrotransposons in de hippocampus veroorzaakt moet zijn door omgevingsfactoren. Wanneer alleen genetische factoren dit proces beïnvloeden, zouden het aantal L1 retrotransposons in alle gebieden vergelijkbaar moeten zijn.

Retrotransposons
Veranderingen in het DNA kunnen op verschillende manieren ontstaan, dit kan bijvoorbeeld door retrotransposons. Een retrotransposon is een stukje DNA dat zichzelf vermeerdert en soms op een andere plek in het DNA weer kan invoegen. Op deze manier worden de vermeerderde stukjes DNA gemobiliseerd. Als deze stukjes DNA beschadigen of niet compleet zijn, mobiliseren ze niet en blijven ze in de celkern zweven. Dit gehele proces kan overal in het lichaam optreden, dus ook in de hersenen.

Stiefmoeders
Daarnaast is het effect van moederliefde gecontroleerd door genetisch identieke babymuizen bij verschillende moeders te plaatsen. Hierdoor kregen sommige jongen een moeder die ze sterk verzorgde en sommige jongen een moeder die ze minder verzorgde. Opnieuw was het aantal L1 retrotransposons verhoogd in de jongen die minder zorg kregen van een moedermuis.

Epigenetica

Epigenetica past het DNA niet aan, maar beïnvloedt de mate waarin het DNA afgelezen kan worden. Epigenetica kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat DNA strak opgerold in de celkern ligt en daardoor niet afgelezen en dus niet gebruikt kan worden.

Leesbaarheid van het DNA
Ook maten de onderzoekers de hoeveelheid L1 retrotransposons in beide groepen vanaf de geboorte herhaaldelijk. Het bleek dat er geen verschil was tussen de baby’s van verschillende moeders op de eerste dag na de geboorte. Maar na verloop van tijd ontstond er een steeds groter verschil tussen babymuizen van sterk verzorgende moedermuizen en minder verzorgende moedermuizen. Ook dit versterkt de gedachte dat vroege levenservaringen zoals moederliefde effect hebben op het DNA van de kinderen. Deze gedachte werd bevestigd toen er nog beter op DNA-niveau gekeken werd. Er bleken namelijk epigenetische veranderingen op te treden (zie kader). Zo zorgt veel moederliefde ervoor dat het DNA strak opgerold blijft en het DNA niet af te lezen is. Bij babymuizen met moeders die ze minder verzorgen zagen de onderzoekers dat het DNA wat losser in de celkern lag, waardoor het juist goed af te lezen is. Dit geeft mechanismen in de celkern de mogelijkheid om meer retrotransposons te maken.

Al met al lijkt het er dus op dat, in ieder geval wat betreft de hoeveelheid moederliefde, nurture nature kan beïnvloeden. Zo ontstaat er genetische diversiteit tussen hersencellen, die functie kan bevorderen, maar misschien ook kan bijdragen aan neuropsychiatrische aandoeningen. We weten bijvoorbeeld dat zich op DNA-niveau ook epigenetische veranderingen voordoen bij kinderen die verwaarloosd worden. Onderzoek bij onderliggende mechanismen in muizen is de eerste vertaalslag naar de mens. Wanneer we deze complexe mechanismen begrijpen, is de eerste stap richting een behandeling gezet.