Mohla by vaša kondícia zvýšiť mozgovú silu vašich detí?
Podľa nového nemeckého výskumu môžu byť otcovia schopní odovzdať zvýšenú schopnosť učenia, ktorá vyplýva z fyzickej a psychickej aktivity, prostredníctvom molekulárnych zmien v ich spermiách.
V článku publikovanom v časopise Správy buniek, vysvetľujú vedci z Nemeckého centra pre neurodegeneratívne choroby (DZNE) a Univerzitného lekárskeho centra Göttingen, tiež v Nemecku, ako k tomuto záveru dospeli po štúdiu myší.
Zistili, že vystavenie stimulujúcemu prostrediu s veľkým množstvom pohybu nielen zvýšilo schopnosť učenia sa u dospelých samcov myší, ale aj to, že túto výhodu zdedili ich potomkovia.
Ďalšie testy odhalili, že účinok sa prenášal zmenami molekúl RNA v spermiách otcov.
Vedci identifikovali ako primárne zodpovedné dve špecifické molekuly mikroRNA - nazývané miRNA212 a miRNA132. MicroRNA sú skupina molekúl, ktoré riadia génovú aktivitu bez zmeny podkladovej DNA.
Nová štúdia poskytuje ďalšie dôkazy o „epigenetickom“ procese dedenia, v ktorom je možné odovzdať zručnosti nasledujúcej generácii bez zapojenia DNA.
Epigenetické dedičstvo
Vo svojom príspevku hlavný autor štúdie André Fischer, profesor na katedre psychiatrie a psychoterapie na DZNE, a jeho kolegovia rekapitulujú nedávne dôkazy „genetických mechanizmov“ dedičstva.
Mechanizmy sa týkajú vznikajúcej oblasti epigenetiky, v ktorej vedci zhromažďujú čoraz viac dôkazov o tom, ako faktory životného prostredia - ako je životný štýl a strava - jednej generácie ovplyvňujú biologický vývoj, zdravie a choroby nasledujúcej generácie.
Epigenetické mechanizmy menia génovú expresiu bez zmeny DNA. Ovplyvňujú bunkovú aktivitu napríklad zapínaním a vypínaním génov a zmenou vzorcov produkcie proteínov.
Posledné štúdie naznačujú, že epigenetické zmeny sa dajú preniesť cez spermie. Výskum, ktorý bol nedávno predstavený na konferencii, napríklad ukázal, že vystavenie sa miernemu stresu po celý život môže zmeniť spermie u samcov myší takým spôsobom, že ovplyvňuje vývoj mozgu u ich potomkov.
Cvičenie a „synaptická plasticita“
Prof. Fischer a kolegovia poznamenávajú, že je známe, že fyzické cvičenie v kombinácii s kognitívnym tréningom - ktoré označujú ako „obohatenie životného prostredia“ - znižujú riziko rôznych chorôb vrátane tých, ktoré postihujú mozog.
Štúdie na potkanoch a ľuďoch predovšetkým preukázali, že obohatenie životného prostredia môže zvýšiť „synaptickú plasticitu“, ktorá určuje, ako dobre komunikujú mozgové bunky, a je tiež uznávaná ako biologický základ učenia.
Zatiaľ čo štúdie tiež odhalili, že chov myší v obohatenom prostredí môže viesť k zvýšeniu synaptickej plasticity ich potomkov, nie je jasné, či to platí aj vtedy, ak k expozícii dôjde až v dospelosti.
Okrem toho mechanizmus, ktorým sa dedí zvýšená synaptická plasticita, nie je dobre pochopený, uvádzajú autori.
Na svoju štúdiu vedci zobrali dve skupiny mužských myší. Jednej skupine umožnili po dobu 10 týždňov zažiť obohacovanie životného prostredia, ktoré zahŕňalo dostatok pohybu, zatiaľ čo druhá skupina zostávala v „domácich klietkach“.
Zistili, že v porovnaní s myšami v klietkach (kontroly), myši, ktoré prešli obohatením životného prostredia, vykazovali „významné zvýšenie“ synaptickej aktivity v hipokampe, čo je oblasť mozgu, ktorá je dôležitá pre učenie.
Výhoda sa prenáša prostredníctvom spermií RNA
V ďalšej fáze štúdie vedci odobrali ďalšie dve skupiny dospelých samcov myší a podrobili ich rovnakému režimu, ibaže po 10 týždňoch ich spárili so samicami v domácom klietke.
Výsledky tímu odhalili, že potomstvo samcov myší, ktoré v dospelosti zažili obohatenie životného prostredia, malo tiež zvýšenú synaptickú aktivitu v hipokampe v porovnaní s potomkami samčích kontrol.
Autori poznamenávajú, že keďže matky nikdy nezažili obohatenie životného prostredia, prínos sa musel preniesť cez otcov.
V ďalších experimentoch extrahovali RNA zo spermií otcov a vstrekli ju do oplodnených myších vaječných buniek.
Zistilo sa, že potomstvo z vajíčok so spermou RNA myší, ktoré boli v dospelosti vystavené obohateniu životného prostredia, malo v porovnaní s potomkami z vajíčok so spermou RNA z kontrolných myší „zvýšenú synaptickú plasticitu a schopnosť učenia“.
Vedci dospeli k záveru, že obohatenie životného prostredia alebo fyzická aktivita v mentálnom veku v dospelosti môže zvýšiť kognitívne schopnosti u potomkov a to sa prenáša prostredníctvom spermií RNA.
Pomocou presnejších injekcií RNA sa tím potom pokúsil identifikovať presné molekuly RNA zodpovedné za epigenetické dedičstvo zvýšenej schopnosti učiť sa. Zistili, že miRNA212 a miRNA132 tvorili väčšinu z nich.
"Prvýkrát naša práca konkrétne spája epigenetický jav s určitými mikroRNA."
Prof. André Fischer
