Növelheti fitneszed a gyerekek agyadatát?
Az apák a spermiumuk molekuláris változásai révén képesek továbbadni azt a fokozott tanulási képességet, amely fizikailag és mentálisan aktív.
A folyóiratban megjelent cikkben Cella jelentések, a német neurodegeneratív betegségek központjának (DZNE) és a szintén németországi Göttingeni Egyetem Orvosi Központjának kutatói elmagyarázzák, hogyan jutottak erre a következtetésre az egerek tanulmányozása után.
Megállapították, hogy a sok mozgással járó stimuláló környezetnek való kitettség nemcsak a felnőtt hím egerekben növelte a tanulási képességet, hanem azt is, hogy ezt az előnyt utódaik örökölték.
A további vizsgálatok azt mutatták, hogy a hatást az apák spermiumának RNS-molekuláiban bekövetkezett változások adták át.
A kutatók két specifikus mikroRNS molekulát azonosítottak - miRNA212 és miRNA132 -, amelyek elsősorban felelősek. A mikroRNS-ek egy olyan molekulák csoportja, amelyek a génaktivitást az alapul szolgáló DNS megváltoztatása nélkül szabályozzák.
Az új tanulmány további bizonyítékokat szolgáltat az „epigenetikus” öröklődési folyamatról, amelyben a készségeket a DNS bevonása nélkül át lehet adni a következő generációnak.
Epigenetikus öröklés
Írásukban André Fischer, a DZNE Pszichiátriai és Pszichoterápiás Tanszékének professzora, vezető tanulmánya és munkatársai összefoglalják az öröklés „nem genetikai mechanizmusainak” legújabb bizonyítékait.
A mechanizmusok az epigenetika feltörekvő területére vonatkoznak, amelyben a tudósok egyre több bizonyítékot gyűjtenek arra vonatkozóan, hogy az egy generáció környezeti tényezői - mint például az életmód és az étrend - hogyan befolyásolják a következő generáció biológiai fejlődését, egészségét és betegségeit.
Az epigenetikus mechanizmusok megváltoztatják a génexpressziót anélkül, hogy megváltoztatnák a DNS-t. A gének be- és kikapcsolásával, valamint a fehérjetermelés mintázatának megváltoztatásával befolyásolják a sejtek aktivitását.
A legújabb tanulmányok azt sugallják, hogy az epigenetikus változások a spermiumokon keresztül továbbadhatók. Például egy konferencián nemrégiben bemutatott kutatás kimutatta, hogy az életen át tartó enyhe stressznek való kitettség megváltoztathatja a hím egerek spermáját, oly módon, hogy ez alakítja utódaik agyi fejlődését.
Gyakorlat és „szinaptikus plaszticitás”
Fischer professzor és munkatársai megjegyzik, hogy a kognitív edzéssel kombinált testmozgás - amelyet "környezeti gazdagításnak" neveznek - ismerten csökkenti a különféle betegségek kockázatát, beleértve az agyat is érintő betegségeket.
Különösen patkányokon és embereken végzett vizsgálatok igazolták, hogy a környezeti dúsítás fokozhatja a „szinaptikus plaszticitást”, amely meghatározza az agysejtek kommunikációját, és a tanulás biológiai alapjaként is elismert.
Bár a tanulmányok azt is feltárták, hogy az egerek felnevelése dúsított környezetben fokozott szinaptikus plaszticitást eredményezhet utódaikban, nem világos, hogy ez igaz-e akkor is, ha az expozíció csak felnőttkorban következik be.
Ezenkívül a megnövekedett szinaptikus plaszticitás öröklődésének mechanizmusa rosszul ismert - jegyzik meg a szerzők.
Vizsgálatukhoz a tudósok két hím egércsoportot vettek fel. Hagyták, hogy az egyik csoport 10 hétig megtapasztalja a környezeti gazdagodást, amely rengeteg testmozgást tartalmazott, míg a másik csoport „házi ketrecekben” maradt.
Felfedezték, hogy a ketrecbe helyezett egerekhez (a kontrollokhoz) képest a környezeti dúsulást tapasztalt egerek a szinaptikus aktivitás „jelentős növekedését” mutatták a hippokampuszban, amely az agynak a tanulás szempontjából fontos területe.
Az előny a spermium RNS-en keresztül terjed
A vizsgálat következő szakaszában a kutatók újabb két felnőtt hím egércsoportot vettek át, és ugyanazon kezelési rend szerint hajtották végre őket, azzal a különbséggel, hogy 10 hét múlva házi ketrecben lévő nőstényekkel pározták őket.
A csapat eredményei azt mutatták, hogy azoknak a hím egereknek az utódai, akik felnőttkorukban gazdagodtak a környezetben, szintén megnövekedett hippocampalis szinaptikus aktivitással rendelkeznek, összehasonlítva a hím kontroll utódjaival.
A szerzők megjegyzik, hogy mivel az anyák soha nem tapasztalták a környezet gazdagodását, az előnyöknek az apákon kell átadniuk.
A további kísérletek során kivonták az RNS-t az apák spermiumából, és megtermékenyített egér petesejtekbe injektálták.
Felfedezték, hogy azoknak az egereknek a spermium-RNS-ével rendelkező utódainak, akik felnőttkorukban környezeti gazdagodásnak voltak kitéve, „fokozott a szinaptikus plaszticitás és a tanulási képesség”, összehasonlítva a kontroll egerek spermium-RNS-ével rendelkező peték utódaival.
A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a környezettel való gazdagodás, vagy a fizikai és szellemi aktivitás felnőtt korban történő növelése fokozhatja az utódok kognitív képességét, és ezt a spermium RNS-en keresztül továbbadják.
Az RNS pontosabb injekcióinak felhasználásával a csapat megpróbálta azonosítani a fokozott tanulási képesség epigenetikus öröklődéséért felelős pontos RNS-molekulákat. Megállapították, hogy a miRNA212 és a miRNA132 teszi ki a legtöbbet.
"Munkánk először először egy epigenetikus jelenséget kapcsol össze bizonyos mikroRNS-ekkel."
Prof. André Fischer
