El estrs materno induce firmas epigenticas de enfermedades psiquitricas y neurolgicas en la descendencia.Zucchi FC 1 ,Yao Y , Ward, ID , Ilnytskyy Y , Olson DM , Benzies K , Kovalchuk I , Kovalchuk O , Metz GA .Datos del autor1 Departamento de Neurociencia de la Universidad de Lethbridge, Lethbridge, Alberta, Canad.

ResumenEl estado de gestacin es un perodo de especial vulnerabilidad a las enfermedades que afectan a la salud materna y fetal. El estrs durante la gestacin puede representar una poderosa influencia sobre la salud mental materna y la plasticidad cerebral y el desarrollo de la descendencia. Aqu nos muestran que el transcriptoma del feto, a travs de la regulacin del microRNA (miRNA), responde al estrs prenatal en asociacin con firmas epigenticos de enfermedades psiquitricas y neurolgicas. Ratas Embarazadas fueron sometidas al estrs desde el da 12 a 18 de gestacin, mientras que otros sirvieron como controles manipulados. Estrs gestacional en la presa interrumpe la conducta maternal parturienta y fue acompaado por los perfiles caractersticos miARN cerebro de la madre y su descendencia, y los perfiles transcriptmicos cerebrales alterados en la descendencia. En los cerebros descendencia, el estrs prenatal aumenta miR-103, que est implicada en patologas cerebrales y reduce su potencial objetivo gen Ptplb. El estrs prenatal reduce miR-145, un marcador de la esclerosis mltiple en seres humanos. El estrs prenatal tambin aumenta miR-323 y miR-98, que puede alterar las respuestas inflamatorias en el cerebro. Adems, el estrs prenatal aumenta miR-219, que dirige al gen Dazap1. Tanto el miR-219 y Dazap1 son marcadores putativos de la esquizofrenia y el trastorno afectivo bipolar en los seres humanos. Cambios transcriptmicos en la descendencia incluyen genes relacionados con el desarrollo, la gua axonal y neuropatologa. Estos hallazgos indican que el estrs prenatal modifica firmas epigenticos relacionados con la enfermedad durante los perodos crticos del desarrollo cerebral del feto. Estas observaciones proporcionan una nueva asociacin mecnica entre los factores de riesgo ambientales y genticos en la enfermedad psiquitrica y neurolgica.

El estado de gestacin es un perodo de especial vulnerabilidad para la madre y su descendencia. La experiencia de la angustia durante embarazo puede determinar crticamente la salud materna y alterar la fisiologa del cerebro y el comportamiento en la descendencia con consecuencias para toda la vida [1,2]. El estrs gestacional interrumpe los cuidados maternos posparto, lo que impide el desarrollo del cerebro y de comportamiento de la descendencia [3,4]. Se propuso que los efectos de la atencin materna se transmiten posiblemente a travs de las generaciones a travs de los mecanismos no-genmicos [3]. Estos mecanismos de transferencia incluyen la alteracin endocrina del medio gestacional, la conducta maternal y la programacin transgeneracional epigentica [5-9]. Por otra parte, el estrs gestacional influye directamente en el desarrollo del cerebro del feto y la programacin y funcin del eje hipotalmico-pituitario-adrenal (HPA) [10,11] para inducir cambios de larga duracin en la capacidad de respuesta de estrs [12] y, posiblemente, mayor vulnerabilidad a los trastornos psiquitricos, como la depresin y el trastorno afectivo bipolar [13-16] y la esquizofrenia [17-20]. La corteza prefrontal, en particular, es relevante en la salud mental y en los trastornos de la salud, que se pueden precipitar o exagerar porel estrs en el embarazo y el parto [21-23].

Cambios conductuales y fisiolgicos en las madres estresadas y su descendencia pueden estar vinculados a la expresin gnica alterada en el cerebro, que es regulada epigenticamente por la experiencia. Los cambios epigenticos, incluyendo la expresin de microARN (miARN) permiten ajustes rpidos en la expresin de genes sin alterar secuencias del nucletido. Alterada la expresin de miRNA se sugiri para cebar procesos de neuroplasticidad y fisiolgicos en respuesta a temprana medio ambiente [8,24] y la experiencia de estrs [7,25]. miRNA puede ser un componente crtico para mediar los efectos del estrs prenatal y la atencin materna en el desarrollo de la descendencia [26,27]. En particular, los genes miARN expresin se alteran en muchos y comunes trastornos psiquitricos y neurolgicos, como el trastorno bipolar, esquizofrenia, el autismo, la depresin y las enfermedades inflamatorias [28-33]. La mayora de estas condiciones comparten una sospecha de etiologa que incluye tanto la influencia de los orgenes perinatales adversos, as como una componente transcriptmico, lo que sugiere que la regulacin epigentica de la expresin de genes puede representar una caracterstica comn central en etiologa de la enfermedad individuo [34].

Aqu proporcionamos un vnculo entre la experiencia gestacional adversa y la reprogramacin epigentica del transcriptoma mediante miRNA en los cerebros de las presas grvidas y sus cras. El estrs materno altera la conducta materna antes del parto y los patrones miARN cerebrales de expresin en la corteza frontal, una regin implicada en el cuidado de la madre, toma de decisiones y las respuestas de estrs. Estos cambios traducidos al descendiente alteran firmas miARN relacionados a la enfermedad. Nuestras observaciones permiten proponer un mecanismo por el que la experiencia gestacional modula la expresin de genes con consecuencias fenotpicas posiblemente de larga vida en la descendencia.

Materiales y METODOS

1. Diseo Experimental

Las ratas hembra destacaron durante el final de la gestacin y su no estresados contrapartes embarazadas [Estrs (n = 9) vs. no estrs (n = 6) Grupos] fueron analizados en cuanto a su comportamiento antes del parto. Tres represas adicionales por grupos de estrs y la No-estrs fueron sacrificados el da del parto (de 1 a 5 horas despus del parto) y la corteza frontal se diseccion para el para el anlisis de la microRNAome (miRNAome). Un cachorro macho de cada uno de estas seis presas se utiliz para anlisis de la expresin de los genes miARN(n = 3 para cada estrs prenatal y grupos no estrs). Este estudio se centr en la corteza frontal de las presas, debido a la su correlacin con rasgos cognitivos y relacionados con el estrs, y todo cerebro de cras recin nacido de sexo masculino. Para investigar los efectos epigenticos del estrs materno en la descendencia, los cerebros de hombres el perodo prenatal estresado (grupo prenatal estresado) y no estresados ( grupo prenatal no estresado) ratas recin nacidas se recogieron para el anlisis de miRNAome y transcriptoma.

2. Los animales

Veintin cronometrada embarazadas nulparas femenina largo Evans ratas, criados y criadas en el vivero local se utilizaron. Las hembras se combina con un hombre durante una hora por da hasta el apareamiento ocurri. El embarazo de las ratas fue confirmada por el aumento de peso Once das ms tarde. Ratas embarazadas fueron alojados individualmente desde da 19 de gestacin hasta el parto y grabada por un vdeo de infrarrojos sistema de vigilancia (CCTV Cmaras, Panasonic, EE.UU.).

3. Declaracin de tica

Todos los procedimientos se realizaron de acuerdo con el directrices del Consejo Canadiense de Cuidado de Animales y aprobado por la Universidad de Lethbridge Bienestar Animal Comit (# 0803 ) .

4. Procedimientos Estrs

Gestacional . Ratas temporizado embarazadas se destacaron dos veces al da desde el da 12 de gestacin a da 18. Dos factores estresantes , la moderacin de la cuerpo durante 20 minutos [ 35-37 ] y la natacin forzada en agua a la habitacin temperatura durante 5 min [ 38-39 ] se aplicaron diariamente. Restriccin ocurrido en la maana y de natacin forzada en la tarde horas .

5. Anlisis de preparto materna Comportamiento

Conducta materna se anot en las presas grvidas 19-18 horas antes de la entrega de la primera cra. Tail persiguiendo comportamiento las presas se puntu como un indicador de la preparatoria materna la actividad y la atencin [ 40,9 ] . La cantidad de tiempo dedicado dedica a persiguiendo (segundo) y la manipulacin de la cola y el nmero total de rotaciones se midieron como se describe anteriormente [ 9 ] .

6. coleccin Tejido Cerebro.

Entre 1 y 5 horas despus del parto, las presas y su descendencia recibi una dosis letal de pentobarbital( Euthansol 100 mg / kg; CDMV Inc. , Que'bec , Canad). Las ratas fueron rpidamente corteza decapitada y frontal de las madres y los cerebros enteros de los recin nacidos fueron disecados y flash-congelados de ARNm y miARN anlisis.

7. miARNARNm y Anlisis de Expresin

7.1. La extraccin de RNA. ARN total fue extrado de las presas y los cerebros de ratas recin nacidas utilizando la solucin de reactivo TRI reactivo TRI (Aplicada Biosystems, Foster City, CA) de acuerdo con el fabricante de protocolo.

Las muestras de las presas El estrs y de Prenatal subrayan ratas recin nacidas se compararon con los controles no estresado (presas y los recin nacidos del grupo No-estrs) para la investigacin de los efectos de la gestacin estrs en las presas, y el estrs prenatal en los recin nacidos en el cerebro miRNAome y transcriptoma.

7.2. microarraysmiARN. Se analiz la expresin de miRNA utilizando la tecnologa de microarray realizado por Ciencias LC (Houston, TX) como se describe anteriormente [41,42]. Los datos fueron analizados por primero restando el fondo y entonces la normalizacin de las seales utilizando un filtro LOWESS (localmente ponderado de regresin) [43]. Los objetivos de genes putativos para miRNAs expresadas diferencialmente por el estrs Se hicieron bsquedas en el tratamiento mediante anlisis computacional (TargetScan, Instituto Whitehead para la Investigacin Biomdica, MIT, Cambridge, MA), que proporciona una lista de objetivos de genes predichos y relacionados procesos biolgicos.

7.3. Cuantitativo en tiempo real PCR (QRT-PCR). A fin de que validar miRNAs moduladas por el estrs gestacional en las presas, y estrs prenatal en los recin nacidos determinado por microarrays, que realizado QRT-PCR anlisis de ocho regulados diferencialmente miRNAs [44]. Las mismas muestras utilizadas para el anlisis de microarrays tambin se utilizaron para la validacin de QRT-PCR (n = 3 por grupo, tres repeticiones por muestra). Se analizaron las siguientes miRNAs (59 a 39): MIRR-181 y miR-186 (presas); miR-103, miR-151, miR-323, miR-145, miR-425, miR-98 (recin nacidos). Se utiliz U6 snRNA como un control de referencia para el clculo de la relacin de expresin. Los Se llev a cabo la generacin de ADNc a partir de las muestras de ARN total utilizando M-MuLV la transcriptasa reversa, NEB # M0253S (Nuevo Inglaterra Biolab, Ipswich, MA; vase la Tabla 1 para cebadores RT). QRTPCR reacciones se llevaron a cabo con Bio-Rad CFX96TMRealTime PCR Systems, utilizando SsoFast TM EvaGreenHSupermix (BioRad, Mississauga, ON) de premezcla de reaccin aadido a los ADNc plantillas y cebadores especficos, de acuerdo con el fabricante de protocolo (vase la Tabla 1 para la referencia imprimacin). Un volumen total de 12 ml se utiliz, con 2,5 ml de cDNA plantilla, 400 nM cebador directo, 400 Nm cebador inverso, y 6 ml de SsoFast TM EvaGreenHSupermix (Bio-Rad, Mississauga, ON). Diluciones ptimas y Las temperaturas fueron adaptados para cada reaccin miARN QRT-PCR.

7.4. El anlisis de microarrays de expresin gnica. El estrs prenatal efectos sobre la expresin gnica global fueron evaluados por microarray la tecnologa. Tambin se utilizaron muestras utilizadas para los anlisis miRNAome para la investigacin transcriptoma (n = 3 por grupo). ARN total fue purific usando el RNA total RNeasy limpiar protocolo (Qiagen, Manchester, Reino Unido). RNA de muestras se sometieron a pruebas de Bioanalyzer Eucariota Total RNA Nano Chip (Agilent, Mississauga, ON). Los microarray protocolo utilizado aqu permite el anlisis simultneo de perfiles globales de expresin de ARNm. Anlisis de microarrays (sonda sntesis, hibridacin, y escaneado) se realiz con un protocolo estndar Illumina plataforma [45].

8. Los anlisis estadsticosLos anlisis estadsticos de comportamiento maternal se realizaron conStatview versin de software 5.0 (SAS Institute, 1998). Comportamientodatos fueron normalizados por transformacin de raz cuadrada para ajustarse a unCurva de histograma de la distribucin gaussiana normal. Anlisis dede la varianza (ANOVA) y Student t-tests fueron utilizados paracomparaciones entre grupos. Un valor de p menor de 0,05 fue elegido como nivel de significacin. Todos los datos se presentan como media 6error estndar de la media (SEM). El anlisis estadstico de miARNy mRNAmicroarrays de datos se realiz mediante la prueba t entregrupos. Se calcularon los T- valores para cada miARN o ARNm , conp-valores por debajo de un p- valor crtico ( 0.01 ) seleccionada para el anlisis de conglomerados.Los anlisis de agrupacin utiliza un mtodo jerrquico y mediavinculacin y la distancia euclidiana mtricas [46]. La relativa miARNniveles se cuantificaron mediante el Administrador de Bio Rad CFX en elvalidacin de QRT -PCR.

Resultados

El estrs gestacional Interrumpe preparto maternaComportamiento junto con los perfiles de miARNPreparto cola materna comportamiento persiguiendo fue anotado frameby marco de las cintas de vdeo jaula de sitio. Durante la observacin periodo, presas Estrs pasaron significativamente menos tiempo que no el estrspresas dedicadas a la cola persiguiendo comportamientos, como horizontalrotaciones (F (1,13) = 5.35 , p, 0,05 ; Figura 1 ) . Adems, el estrs gestacional redujo el nmero de rotaciones, aunque en un grado no significativo (F (1,13) = 4.43, p = 0.055).

Figura 1. Estrs gestacional interrumpe materna antes del parto behaviour. Time dedicado involucrado en comportamientos persiguiendo la cola y la nmero de rotaciones realizadas en 19-18 horas antes de la entrega (todos los datos transformados a raz cuadrada). Estrs gestacional se redujo el tiempo gastado en las actividades de la cola de persecucin y el nmero de rotaciones, lo que indica reduccin de la actividad preparatoria materna (n = 6 controles no estrs, n = 9 estrs gestacional). * p # 0,05, mean6SEM. doi: 10.1371 / journal.pone.0056967.g001

Alteraciones conductuales preparto inducida por el estrs se acompaa de expresin alterada miRNA en la corteza frontal de las presas Desde miRNAs en animales inhiben principalmente traduccin de metaARNm , disminuye los niveles de miRNA debera dar lugar a una mayortraduccin de ARNm , mientras que los aumentos en los niveles de miRNA resultadoinhibicin de la traduccin (Figura 2A) . Un total de 342 miRNAs fueronexpresado diferencialmente en respuesta al estrs gestacional ( Stressvs.Nonstressgroups ) . En total, 195 miRNAs se downregulated y 147miRNAs se upregulated . Estrs gestacional downregulatedabundancia de miR- 329 ,miR- 380 , miR- 20a y miR- 500 (todop # 0,05 ; Figura 2B- C). El estrs tambin dio lugar a disminuciones importantes en let - 7c ,miR- 23b , miR- 181 , y las cantidades miR186 . A la inversa , el estrsupregulatedmiR- 24-1 . Los objetivos de genes putativos de estos miRNAsestaban relacionados con neuropatologas , neurotransmisin , hormonalesregulacin , factores neurotrficos , respuesta al estrs , el estrs oxidativo ymetabolismo (Figura 2C ) . miR- 181 y miR -186 fueron elegidos paraverificacin mediante QRT-PCR anlisis . Regulacin a la baja de ambosmiRNAs por el estrs gestacional se confirm (Figura 2D) .

Figura 2. Estrs gestacional induce diferencial miARN expresin en la corteza frontal. Un, vista general esquemtica de miARN biognesis pathways.B, mapa de calor representacin de miRNAs diferencialmente regulados, segn lo observado por microarraysanalysis.C, Mesa de genes diana para miRNAs modulada por el estrs gestacional (miR-329, miR-380, miR-20a y miR-500; p # 0,05), y su implications.D fisiolgica, grupo relacin Expresin promedios de miRNAs como observados por QRT-PCR anlisis (p # 0,05). Tenga en cuenta que el estrs prenatal downregulated miR-181 y miR-186 expresin en el corteza frontal. Anlisis miARN se realizaron en represas que mostr caractersticas de comportamiento representativos (n = 3 por grupo, tres repeticiones por de la muestra). Todos los datos se presentan como mean6SEM. doi: 10.1371 / journal.pone.0056967.g002

El estrs prenatal Modula cerebro miRNAome yTranscriptoma en ratas recin nacidasAnlisis de la miRNAome cerebro del recin nacido (Prenatal stressVs.No el estrs grupos Figura 3) muestra un total de 336 miRNAsexpresado diferencialmente en respuesta al estrs prenatal, incluyendo131 miRNAs cuya abundancia fue downregulated y 205miRNAs que se upregulated. Los miRNAs diferencialmenteregulado por el estrs prenatal incluye miR-23a (arriba), el miR-129-2(Arriba), el miR-361 (hacia abajo), let-7f (arriba), el miR-17-5p (abajo), el miR-98 (arriba),miR-425 (hacia abajo), el miR-345-5p (abajo), el miR-9 (arriba), miR216-5p(Arriba), el miR-667 (arriba), y miR-505 (hacia abajo) (Figura 3). Por otra parte,No se encontraron cambios significativos en la expresin debido a estrs prenatalen el miR-103 (hacia abajo), el miR-151 (hacia abajo), y miR-219-2-3p (arriba). Losobjetivos de genes putativos de estos miRNAs incluye genes relacionados conbiognesis miARN, la apoptosis, patologas del cerebro, la neurotransmisin, el neurodesarrollo, la regulacin hormonal, neurotrficofactores, la angiognesis cerebral, sealizacin celular, respuesta al estrs, ymetabolismo (Figura 3B).

Figura 3. Estrs prenatal modula el cerebro miRNAome en los hijos recin nacidos de sexo masculino. A, mapa de calor representacin de diferencialmente regulada miARN segn lo observado por microarraysanalyses.B, Mesa de genes diana putativos para miRNAs moduladas (miR-103, miR-151, miR-y 219-2-3p; p # 0,05) y su functions.C fisiolgica, los promedios de grupo cociente expresin de miRNAs como observados por QRT-PCR anlisis (p # 0,05). Cerebros enteros de los recin nacidos nacidos de vacas muestran en las Figuras 1 y 2 (n = 3 por grupo, tres repeticiones por muestra; 1 cra por presa) se utilizaron. Todos los datos se presentan como mean6SEM. doi: 10.1371 / journal.pone.0056967.g003

A partir de los miRNAs regulados por estrs prenatal (grupos StressVs.Nonstress ), segn lo observado por anlisis de microarrays , el siguientelos candidatos fueron seleccionados para su verificacin por QRT-PCR anlisis :miR- 151 , miR- 145 , miR- 425 (todo hacia abajo) y miR - 103 , miR- 323 ,miR- 98 (arriba) (Figura 3C ) .

Anlisis global de la expresin gnica revel que 39 genes estabandownregulated por el estrs prenatal en los cerebros de ratas recin nacidas (ms de 2 veces el cambio ; Abhd14a , Argbp2 , CD47 , RGD1559704 ,LOC310926 , Klf10 , Nsmce2 , RGD1309216 , Gramd1b , Itpr1 , Tst , animales Pfkm ,Vps11 , Echs1 , Zswim5 , RGD1309388 , Tmem176b, CIB1 , Sfxn5 , CLN8 , Gucy1b3, Flii, Txnl4b, LDHA, RGD1561179, Zfp216, Ptplb, Galntl4,Pdia5, HERC1, RGD1305557, RGD1303003, RGD1305514, Aph1a,Visa, Clpb, RGD1563963, Snx1, GSTM1) y 47 genes se upregulated(Ms de 2 veces el cambio; P4HB, RGD1560212, RGD735065,LOC498346, Rps3a, LOC497732, Wbp11, Taf9b, RGD1560975,LPAR1, Rnf7, LOC500829, CHP, LOC300760, Pgrmc1, LOC500398,LOC688712, Cd2bp2, RGD1561219, RGD1565840, RGD1560186,LOC497745, LOC497720, LOC500344, Mcts1, RGD1564956,LOC498644, Rala, Sfrs6, Mrlcb, Ptn, Sfrs5, HDAC2, LOC500533,LOC501553, Dazap1, Fem1b, RGD1563431, Cct4, Rbbp7,RGD1308165, ACSL4, Ppp1r14b, LOC498449, Usmg5, RGD1560729).

Los procesos biolgicos afectados por estos genes incluyen la metilacin del ADN, el neurodesarrollo, la neurotransmisin, la respuesta inmune,factor de crecimiento, la diferenciacin celular, la diferenciacin neuronal, axnorientacin, la apoptosis, la vigilancia del ARNm, la traduccin, especfica del cerebromembraneprotein, proteinprocessing, respuesta al estrs, el desarrollo,ciclo celular, la desintoxicacin, la neuropatologa, mantenimiento estructural,la transcripcin, la sealizacin celular y el metabolismo (Figura 4A).

Figura 4. estrs prenatal altera el transcriptoma del cerebro en los hijos recin nacidos de sexo masculino. A, La expresin gnica diferencial global en los cerebros de prenatalmente subrayado objetivos rats.PtplbandDazap1are nacidos de miR-103 y miR-219, respectively.B, agrupacin de anlisis de la expresin gnica mostraron grupos de animales estresados y no el estrs, a excepcin de una animal.C no estresado, estrs prenatal elevada expresin de miR-103, que coincide regulacin a la baja de su potencial targetPtplb (media 6SEM). Cerebros completos de los recin nacidos nacidos de vacas que se muestran en las Figuras 1 y 2 eran analizadas (n = 3 por grupo, tres repeticiones por muestra; 1 cra por DAM). doi: 10.1371 / journal.pone.0056967.g004

Clusteringanlisis de la expresin gnica revel grupos de animales fromPrenatalstressandNon-stressgroups, a excepcin de un animal de THENON-estrsgrupo (Figura 4B).Entre los genes modulados por el estrs prenatal con funcin enprocesos metablicos, los genePtplbwasdownregulated.Ptplbis unobjetivo putativo de miR-103, que se upregulated de prenatalestrs (Figura 4C). Adems, Dazap1was upregulated porprenatal stress.Dazap1is un gen relacionado con la vigilancia de mRNA, es decir,regulacin de la expresin de genes, que es un objetivo putativo para miR-219.

Discusin

Los orgenes de la salud y la enfermedad se han convertido en untema de inters actual . Aunque es ampliamente aceptado que la perodo perinatal representa una etapa de especial vulnerabilidad parael cerebro en desarrollo, los mecanismos causales y largo plazoconsecuencias de la programacin perinatal son poco conocidos.

Aqu nos muestran que la regulacin epigentica travs miARNrepresenta un paso crtico en la expresin gnica inducida por el estrs y esacompaado por los rasgos de comportamiento caractersticos y maternasanlogos de la firma psiquitrica y neurolgica humanaenfermedad.El cerebro en desarrollo es particularmente vulnerable a la adversacondiciones intrauterinos y responde a medio endocrino alteradocon la reprogramacin del hipotlamo-pituitario-adrenal(HPA) y conductuales y fisiolgicos asociados respuestas[47,48]. Estos cambios endocrinos pueden tener importantes implicaciones para la vulnerabilidad a los trastornos mentales. El estrs deda gestacional de 12 a 18 en ratas corresponde a la segundatrimestre del embarazo en los seres humanos, que se piensa que es el msperodo sensible para influir en la morfologa de la descendencia cerebro [49] ydeterminar la salud mental en la edad adulta [50,51]. Nuestros hallazgos indicanque el estrs materno puede afectar perodos crticos del desarrollo neurolgico del feto a travs de la regulacin dinmica de miRNA, tanto en elmadre y su descendencia.

El estrs gestacional Interrumpe preparto maternaComportamiento Junto con epigentica Re-programacinComportamiento maternal preparto, como persecucin de la cola ycomportamientos de rotacin, pueden ser el reflejo de las actividades preparatorias.Los preparativos incluyen la construccin del nido, que aumentan durantela ltimas 24 horas anteriores al parto [52]. Desde aproximadamente la misma horaPor supuesto se encontr para el comportamiento persecucin de la cola [9], el presentehallazgos sugieren que las actividades preparatorias son sensibles a la maternaestrs. La falta de actividad observado en presas estresados puede reflejar unafalta de motivacin, un componente central de la depresin-comocomportamiento vinculado a las experiencias estresantes [53,54]. Si antes del partoactividades son algo predictivo de la atencin materna postparto[55,26,3], incluso un cambio de comportamiento moderado de la madrecomportamiento puede potencialmente tener consecuencias significativas paradesarrollo de las cras.

Hallazgos conductuales en presas estresadas fueron acompaados poralterado los perfiles epigenticos en la corteza frontal, incluyendoregulacin a la baja de miR-181b. La familia miR-181 es particularmenteenriquecido en el cerebro y est implicado en los trastornos del espectro autista[56], la esquizofrenia [57], la enfermedad de Alzheimer [58], en el que sonencontrado principalmente para ser upregulated. Downregulation de miR-181contribuye a la demencia asociada al VIH acelerado en opiceosabusadores [59]. A nivel celular, el miR-181 regula la apoptosisfactores tales como bcl-2 en astrocitos. Downregulation de miR-181fue demostrado tener efectos protectores contra la apoptosis ydisfuncin mitocondrial [60]. Estrs gestacional tambin downregulated miR-186 en la corteza frontal materna, que est en contrastea la regulacin al alza encontrado en la corteza frontal, el hipocampo, ycerebelo en ratas macho [25]. Los presentes hallazgos no permitendibujo de una relacin causal entre el fenotipo conductualy cambios epigenticos, sin embargo, alteran la expresin de miRNA enla corteza frontal materna puede tener relevancia para pregnancyrelated cambios mentales y emocionales en las madres estresadas.

El estrs prenatal altera miARN firmas en la descendenciaEl estrs prenatal modifica la expresin de genes que son fundamentales parael desarrollo del cerebro y la plasticidad, incluyendo la apoptosis, la neurotransmisin, factores neurotrficos, y la sealizacin celular. Uno en particularhallazgo interesante es la regulacin al alza de miR-103 y regulacin a la baja de sus destinatarios gen putativo cerebros Ptplbin. miR-103 esenriquece en la corteza [61] y su expresin aumenta duranteneurodesarrollo, en particular la diferenciacin celular [62,63] y traduccin [64]. En el cerebro maduro, sin embargo, la regulacin positiva demiR-103 puede suprimir la sntesis de BDNF en los seres humanos [65] ypromover procesos neuropatolgicos en un modelo de ratn deEnfermedad de Alzheimer [66]. En consecuencia, la adversidad perinatal puedeaumentar el riesgo de deterioro cognitivo [67,68] y elevar elvulnerabilidad de las neuronas colinrgicas [69]. Altered miR-103expresin en el cerebro en desarrollo, por tanto, puede contribuir acambios cognitivos en la edad adulta. El objetivo gen putativo de miR-103, Ptplb, es esencial para la biosntesis de tirosina fosfatasa-comomiembro de b, que est implicado en una amplia gama de neuronalfunciones, incluyendo la formacin de sinapsis [70], trastornos que implicanla corteza frontal como la enfermedad de Alzheimer [71,72] yesquizofrenia [73]. mediada por miR-103 ofPtplbtranslation inhibicin puede contribuir a alteraciones en la conducta y neuronalplasticidad en prenatalmente subray descendencia.

Otro do, miR-219 y su gen putativo targetDazap1wereupregulated por el estrs prenatal en los recin nacidos, lo que sugiere paralelointerferencia regulador en la expresin gnica. Cabe destacar que el miR-219 puedeestar implicados en la patologa de la esquizofrenia y bipolartrastornos afectivos [30], los cuales estn estrechamente vinculados aestrs prenatal [20,18] y alterado la actividad del eje HPA [74,14,16].miR-219 modula la plasticidad sinptica excitatoria a travs de Nmethyl-D-aspartato (NMDA), los receptores de glutamato [28,75]. La alteracin en la funcin del receptor NMDA mediante la regulacin de miR-219resultados en el comportamiento hyperlocomotor aberrante en ratones [28]. Por lo tanto,estrs a travs de la regulacin de miR-219 podra interferir con la plasticidad neuronal del desarrollo y comportamiento.

Otros cambios en los perfiles de miARN incluidos miR-323, quemodula las interacciones husped-patgeno, como los que participan enVIH-1 [76] y la Influenza A H1N1 [31]. miR-323 se une a laGen del virus PB1 y puede ayudar en la defensa contra los virusreplicacin [31] y por lo tanto tienen funciones de proteccin contra la vulnerabilidad stressinduced a patgenos [77,78]. Por el contrario, recienteevidencia apunta hacia el miR-323 como un regulador positivo de Wnt /cadherina sealizacin para regular al alza los mecanismos proinflamatoriosy potenciar la migracin celular, proliferacin y adhesin en elpatognesis de la artritis reumatoide [79,80]. Por otra parte,estrs prenatal tambin upregulated miR-98 expresin, quemodula la respuesta inmune a travs de vas de citoquinas [81],y fue demostrado que regular a la baja la produccin de la citoquina proinflamatoria IL-10 en los macrfagos [82]. Tanto el miR-323y miR-98 regulacin al alza en los cerebros de prenatalmente destac la descendenciapuede indicar un estado proinflamatorio alterada en el cerebro. Por el contrario, en general se supone que el estrs prenatal aumenta elvulnerabilidad a los trastornos del sistema inmune [83], que tambin pueden aplicarse ael cerebro [84]. Sin embargo, en lnea con efectos potencialmente protectoresde miR-323 sobrerregulacin, estudios en ratones han descubierto tambin queestrs materno puede mejorar la inmunidad anti-viral, por ejemplo, porpromover la proteccin contra el virus del herpes simple [85,86]. Esposible que estos miARN cambios parcialmente mediar una defensivarespuesta frente a las infecciones agudas en los recin nacidos.

Tambin se sugirieron respuestas alteradas a los retos inmunes durante el desarrollo temprano de la patognesis de la esclerosis mltiple(MS) [29]. Mientras que el miR-145 tiene un papel regulador en la embrionariala diferenciacin neuronal en ratas [87], tambin es diferencialmenteexpresado en pacientes humanos afectados-MS, proporcionando as unapotencial marcador epigentico de esta condicin [29]. El actualhallazgos muestran que el estrs prenatal downregulates cerebro miR-145, comooposicin a su regulacin al alza en las clulas de la sangre humana en MS [29]. Desdela herencia representa un factor de riesgo propuesto para MS [88], a principiosexperiencias adversas pueden traducir influencias ambientales enfirmas epigenticos afectan a la plasticidad neuronal y lapredisposicin a la enfermedad neurolgica en la edad adulta [89,90].

A pesar de la reprogramacin epigentica continua a lo largo de uncurso de la vida [91-93], huellas epigenticos primeros pueden persistir hasta la tardevida [94-96]. Por ejemplo, la modificacin epigentica en las clulas somticaspuede perpetuar durante toda la vida por mitosis estable [5,96]. Loscorteza frontal, en particular, puede ser relativamente resistente a la epigenticareprogramacin por influencias ambientales vida til en comparacina otras reas del cerebro, como se indica por la corteza del desarrollo humanomapas [97]. Por lo tanto, la programacin perinatal por patrones persistentes enregulacin miARN puede contribuir a psiquitrica y neurolgicacondiciones en la vida posterior.

Integracin Materno Fetal fisiolgica yCaractersticas epigenmicosLos efectos del estrs prenatal han sido bien caracterizados conrespecto a los perodos crticos en el desarrollo temprano [98,99,90]. Losnaturaleza y duracin del estrs materno probable determinan larespuestas fisiolgicas y epigenmicos en la descendencia, sin embargo,el tiempo de gestacin del factor estresante puede representar un particularinfluencia crucial en el desarrollo del cerebro y la maduracin [100]. EsTodava no est claro exactamente cmo la respuesta endocrina al estrs maternoprogramas el epigenoma de su descendencia. Se sabe queniveles de glucocorticoides excesivas pueden cruzar la proteccin enzimticabarrera de la placenta para llegar al cerebro del feto [101]. Aqu,niveles elevados de glucocorticoides puede, a travs de la regulacin dinmicade la expresin de los genes miARN, alterar la expresin de genes crticosinvolucrado en la organizacin del cerebro dimorfismo sexual [90]. Adems, se ha demostrado recientemente que el estrs psicolgico eninfluencias edad adulta miARN central de expresin [25]. Estos directaefectos del estrs en el cerebro mircoRNAome puede al menos en partecontribuir a una huella epigenmico en el cerebro de la madre ycontribuir a la plasticidad cortical y remodelacin neuromorphological que es caracterstico para el cerebro post-parto [102].

Conclusiones

Aqu proporcionamos evidencia de una posible relacin entre gestacin a la experiencia adversa y epigentica re-programacin a travs alteracin de la expresin del ARN en los cerebros de las presas grvidas y su descendencia. Estrs gestacional leve interrumpido comportamiento en el presa parturienta y mi RNAs alterados en la corteza frontal, unaregin involucrada en la atencin materna, la toma de decisiones, y el estrs respuestas, y reguladores epigentica de la expresin gnica en el newborn. Los presentes hallazgos proponen un mecanismo por el que la experiencia gestacional modula la expresin de genes con posibles consecuencias fenotpicas. Debido miRNAs han sido reconocido como biomarcadores importantes de los estados de enfermedad en los seres humanos,su regulacin dinmica por el estrs propone una va teraputica prometedora para la intervencin de la predisposicin a la enfermedad en al riesgo embarazos.

AgradecimientosLos autores agradecen a ErinFalkenberg, MajkenVilliger y Danyel J.Oliveira para obtener ayuda con los procedimientos experimentales, y el Dr. JodyFilkowski para comentarios sobre el manuscrito.

Autor AportesConcebido y diseado los experimentos: FCRZ gasm. Realizado los experimentos: FCRZ YY IDW YI. Analizados los datos: FCRZ YY IDW YI.Contribuido reactivos / materiales / herramientas de anlisis: IK Aceptar gasm. Escribi lapapel: FCRZ YY KB Organismos IK gasm.