Stress trifft härter als Kopfverletzungen: Der überraschende genetische Einfluss von Herausforderungen im frühen Leben

Eine an Ratten durchgeführte Untersuchung legt nahe, dass früh im Leben erlebter Stress die Gehirnentwicklung erheblich beeinflussen und möglicherweise mehr Gene beeinflussen kann als Kopftraumata in der Kindheit. Dieser Stress könnte zu langfristigen Gesundheits- und Verhaltensproblemen wie erhöhtem Risikoverhalten führen, was die Bedeutung einer frühzeitigen Intervention bei negativen Kindheitserfahrungen unterstreicht.

Als die Forscher untersuchten, ob Stress im frühen Leben die Auswirkungen einer Kopfverletzung in der Kindheit auf die spätere Gesundheit und das spätere Verhalten verschlimmerte, stellten die Forscher überrascht fest, dass Stress in einer Tierstudie den Aktivierungsgrad von viel mehr Genen im Gehirn veränderte als diese veränderten durch eine Kopfverletzung.

Es ist bekannt, dass Kopfverletzungen bei Kindern häufig vorkommen, häufig als Folge von Stürzen, und mit Stimmungsstörungen und sozialen Schwierigkeiten verbunden sein können, die sich später im Leben entwickeln. Auch negative Kindheitserlebnisse sind sehr häufig und können das Risiko für Krankheiten, psychische Erkrankungen und Drogenmissbrauch im Erwachsenenalter erhöhen.

Adverse Childhood Experiences (ACEs) beziehen sich auf potenziell traumatische Ereignisse, die in der Kindheit passieren. ACEs können Gewalt, Missbrauch und das Aufwachsen in einer Familie mit Problemen der psychischen Gesundheit oder Substanzmissbrauch beinhalten. Solch toxischer Stress durch ACEs kann die Gehirnentwicklung verändern und die Reaktion des Körpers auf Stress beeinflussen. ACEs werden mit chronischen Gesundheitsproblemen, psychischen Erkrankungen und Substanzmissbrauch im Erwachsenenalter in Verbindung gebracht. ACEs können jedoch verhindert werden.

Die ACE-Prävention kann Kindern und Erwachsenen auch dabei helfen, Folgendes zu erreichen und aufrechtzuerhalten:

„Aber die Art und Weise, wie diese beiden Faktoren interagieren können, muss noch verstanden werden“, erklärte die leitende Studienautorin Kathryn Lenz, außerordentliche Professorin für Psychologie an der Ohio State University. „Wir wollten verstehen, ob eine traumatische Hirnverletzung, die in frühen Stresssituationen erlebt wird, die Reaktion auf die Hirnverletzung verändern kann. Mithilfe eines Tiermodells können wir die Mechanismen erforschen, durch die diese beiden Faktoren die Gehirnentwicklung beeinflussen könnten.“

Laut Lenz zeigt diese erste Versuchsreihe an Ratten, dass das Potenzial von Stress im frühen Leben, zu lebenslangen gesundheitlichen Folgen zu führen, möglicherweise nicht vollständig erkannt wird.

In Lenz‘ Worten: „Wir entdeckten eine außerordentlich größere Anzahl von Genen, die aufgrund unserer Stressmanipulation im frühen Leben unterschiedlich exprimiert wurden als bei der Manipulation traumatischer Hirnverletzungen.“ Stress ist unglaublich stark und wir sollten die Auswirkungen von frühem Stress auf das sich entwickelnde Gehirn nicht unterschätzen. Es wird oft übersehen, obwohl es sich um ein kritisches Problem der öffentlichen Gesundheit handelt.“

Das Team präsentierte Forschungsergebnisse am 12. November 2023 auf der Neuroscience 2023, einer jährlichen Veranstaltung der Society for Neuroscience.

Die Forscher lösten bei neugeborenen Ratten Stress aus, indem sie sie 14 Tage lang täglich vorübergehend von ihren Müttern trennten, um die Auswirkungen negativer Kindheitserlebnisse nachzuahmen. Am 15. Tag, was bei Ratten dem Kleinkindstadium entspricht, erlitten sowohl gestresste als auch nicht gestresste Ratten entweder eine erschütterungsähnliche Kopfverletzung unter Narkose oder keine Kopfverletzung. Zum Vergleich wurden diese drei Bedingungen – Stress allein, Kopfverletzung allein und eine Kombination – an nicht gestressten, unverletzten Ratten gemessen.

Michaela Breach, die Erstautorin der Studie und Doktorandin in Lenz‘ Labor, analysierte Veränderungen der Genexpression in der Hippocampusregion der Gehirne der Tiere später in der Jugendperiode mithilfe der Einzelkern-RNA-Sequenzierung.

Die Bedingungen von Stress allein und Stress in Kombination mit einer traumatischen Hirnverletzung (TBI) zeigten bemerkenswerte Ergebnisse. Beide Erkrankungen aktivierten Bahnen in erregenden und hemmenden Neuronen, die mit der Plastizität zusammenhängen, der Fähigkeit des Gehirns, sich an verschiedene Veränderungen anzupassen, typischerweise um Flexibilität zu gewährleisten, aber gelegentlich auch zu unerwünschten Ergebnissen führen, wenn die Veränderungen maladaptiv sind.

Breach schlug vor, dass dies „ein Hinweis darauf sein könnte, dass das Gehirn eine neue Phase der Verletzlichkeit durchlebt oder in dieser Phase aktiv Veränderungen durchläuft, die letztendlich spätere Lebensdefizite programmieren.“

Beide Erkrankungen beeinflussten auch Signale im Zusammenhang mit Oxytocin, einem Hormon, das mit mütterlichem Verhalten und sozialen Bindungen verbunden ist. Während Stress allein und in Kombination mit TBI den Oxytocin-Weg aktivierte, wurde er durch eine Hirnverletzung allein gehemmt.

„Da sowohl Stress als auch TBI mit abnormalem Sozialverhalten verbunden sind, haben wir diese unterschiedlichen Auswirkungen bei den Oxytocin-Signalen festgestellt“, sagte Breach. „Dies zeigt, dass die Wirkung von Stress die Art und Weise beeinflussen kann, wie TBI das Gehirn verändert, da sich das Ergebnis der kombinierten Behandlung von dem TBI an sich unterschied.“ Da Oxytocin an der Reaktion und Reparatur von Stress beteiligt ist, könnte es ein interessanter Modulator für zukünftige Studien sein.“

In Verhaltenstests, die an Ratten durchgeführt wurden, die das Erwachsenenalter erreicht hatten, war es wahrscheinlicher, dass Ratten, die frühem Stress ausgesetzt waren, häufig offene Räume betreten – ein Verhalten, das normalerweise auf die Anfälligkeit der Nagetiere gegenüber Raubtieren schließen lässt.

„Insgesamt deutet dies darauf hin, dass sie später im Leben möglicherweise mehr Risiken eingehen, was mit menschlichen Daten übereinstimmt, die zeigen, dass Stress im frühen Leben das Risiko für bestimmte Erkrankungen wie ADHS erhöhen kann, die durch Risikoverhalten oder Substanzstörungen gekennzeichnet sein können. “, sagte Breach.

Die Verhaltensdaten, die auf schädliche Auswirkungen von Stress im frühen Leben hinweisen, liefern einen weiteren Beweis für die Notwendigkeit, negative Kindheitserlebnisse anzugehen, sagte Lenz.

„Dinge wie soziale Unterstützung und Bereicherung können die Auswirkungen von Stress im frühen Leben abfedern – das wurde in Tiermodellen und bei Menschen gezeigt“, sagte sie. „Ich glaube nicht, dass man genug betonen kann, wie schädlich frühe Stressfaktoren sein können, wenn man nicht mit ihnen umgeht.“

Weitere Co-Autoren sind Ethan Goodman, Jonathan Packer, Ale Zaleta Lastra, Habib Akouri, Zoe Tapp-Poole, Cole Vonder Haar, Jonathan Godbout und Olga Kokiko-Cochran.