CZY TWOJA KONDYCJA MOŻE ZWIĘKSZYĆ MOC MóZGU DZIECI?

Według nowych badań przeprowadzonych w Niemczech, ojcowie mogą być w stanie przekazać zwiększoną zdolność uczenia się, która wynika z aktywności fizycznej i psychicznej, poprzez zmiany molekularne w ich nasieniu.

Sprawność fizyczna ojców może korzystnie wpływać na mózg ich dzieci.

W artykule opublikowanym w czasopiśmie Raporty komórkowenaukowcy z Niemieckiego Centrum Chorób Neurodegeneracyjnych (DZNE) i Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Getyndze, również w Niemczech, wyjaśniają, jak doszli do tego wniosku po zbadaniu myszy.

Odkryli, że ekspozycja na stymulujące środowisko z dużą ilością ćwiczeń nie tylko zwiększyła zdolność uczenia się u dorosłych samców myszy, ale także, że korzyść ta została odziedziczona przez ich potomstwo.

Dalsze testy ujawniły, że efekt był przenoszony przez zmiany w cząsteczkach RNA w plemnikach ojców.

Naukowcy zidentyfikowali dwie specyficzne cząsteczki mikroRNA - zwane miRNA212 i miRNA132 - jako głównie odpowiedzialne. MikroRNA to grupa cząsteczek, które kontrolują aktywność genów bez zmiany podstawowego DNA.

Nowe badanie dostarcza dalszych dowodów na „epigenetyczny” proces dziedziczenia, w którym umiejętności można przekazać następnemu pokoleniu bez angażowania DNA.

Dziedziczenie epigenetyczne

W swoim artykule starszy autor badania André Fischer, profesor na Wydziale Psychiatrii i Psychoterapii w DZNE, i jego współpracownicy podsumowują ostatnie dowody na „niegenetyczne mechanizmy” dziedziczenia.

Mechanizmy dotyczą powstającej dziedziny epigenetyki, w której naukowcy gromadzą coraz więcej dowodów na to, jak czynniki środowiskowe - takie jak styl życia i dieta - jednego pokolenia wpływają na rozwój biologiczny, zdrowie i choroby następnego pokolenia.

Mechanizmy epigenetyczne zmieniają ekspresję genów bez zmiany DNA. Wpływają na aktywność komórki, na przykład poprzez włączanie i wyłączanie genów oraz zmianę wzorców produkcji białek.

Ostatnie badania sugerują, że zmiany epigenetyczne mogą być przenoszone przez plemniki. Na przykład badania, które zostały niedawno zaprezentowane na konferencji, wykazały, że narażenie na łagodny stres trwający całe życie może zmienić plemniki u samców myszy w taki sposób, że kształtuje rozwój mózgu ich potomstwa.

Ćwiczenia i „plastyczność synaptyczna”

Prof. Fischer i współpracownicy zauważają, że wiadomo, że ćwiczenia fizyczne połączone z treningiem poznawczym - które nazywają „wzbogaceniem środowiskowym” - zmniejszają ryzyko różnych chorób, w tym tych, które atakują mózg.

W szczególności badania na szczurach i ludziach wykazały, że wzbogacenie środowiska może zwiększyć „plastyczność synaptyczną”, która określa, jak dobrze komunikują się komórki mózgowe i jest również uznawana za biologiczną podstawę uczenia się.

Jednak chociaż badania ujawniły również, że wychowywanie myszy w wzbogaconych środowiskach może prowadzić do zwiększonej plastyczności synaps u ich potomstwa, nie jest jasne, czy jest to również prawdą, jeśli ekspozycja ma miejsce dopiero w wieku dorosłym.

Ponadto mechanizm dziedziczenia zwiększonej plastyczności synaptycznej jest słabo poznany - zauważają autorzy.

Do swoich badań naukowcy wzięli dwie grupy samców myszy. Pozwolili jednej grupie doświadczyć wzbogacenia środowiska, które obejmowało dużo ćwiczeń, przez 10 tygodni, podczas gdy druga grupa pozostawała w „klatkach domowych”.

Odkryli, że w porównaniu z myszami w klatkach (kontrolnymi), myszy, które doświadczyły wzbogacenia środowiska, wykazywały „znaczący wzrost” aktywności synaps w hipokampie, który jest obszarem mózgu, który jest ważny dla uczenia się.

Korzyści są przekazywane przez RNA plemników

W następnej fazie badań naukowcy wzięli kolejne dwie grupy dorosłych samców myszy i poddali je temu samemu schematowi, z tym że po 10 tygodniach skojarzyli je z samicami umieszczonymi w domu.

Wyniki zespołu wykazały, że potomstwo samców myszy, które doświadczyło wzbogacenia środowiska w wieku dorosłym, również wykazywało zwiększoną aktywność synaps hipokampu w porównaniu z potomstwem samców kontrolnych.

Autorzy zauważają, że ponieważ matki nigdy nie doświadczyły wzbogacenia środowiska, korzyść musiała przejść przez ojców.

W dalszych eksperymentach wyodrębnili RNA ze spermy ojców i wstrzyknęli go do zapłodnionych mysich komórek jajowych.

Stwierdzono, że potomstwo z jaj zawierających RNA spermy myszy, które były narażone na wzbogacenie środowiska w wieku dorosłym, miało „zwiększoną plastyczność synaps i zdolność uczenia się” w porównaniu z potomstwem z jaj zawierających RNA nasienia myszy kontrolnych.

Naukowcy doszli do wniosku, że wzbogacenie środowiska lub bycie bardziej aktywnym fizycznie i psychicznie w wieku dorosłym może zwiększyć zdolności poznawcze u potomstwa i że jest to przekazywane przez RNA nasienia.

Korzystając z bardziej precyzyjnych wstrzyknięć RNA, zespół starał się następnie zidentyfikować dokładne cząsteczki RNA odpowiedzialne za epigenetyczne dziedziczenie zwiększonej zdolności uczenia się. Okazało się, że większość z nich stanowi miRNA212 i miRNA132.