祖父运动,孙辈聪明?最新研究发现:小鼠实验中,运动的益处跨代传递!

学术   科学   2024-09-23 17:42   上海  

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近年来,关于运动对身体和大脑带来益处的研究不断深入。运动不仅有助于控制体重、增强免疫系统、降低慢性疾病的风险,还能提升记忆力和认知功能。近期发表于《Journal of Neuroscience》的研究进一步揭示了运动带来的更深远影响,表明运动的认知益处可以跨代传递。通过对小鼠进行了几代的行为学和遗传学分析,研究作者们J. Doe等发现,祖父辈的运动能够显著增强孙辈的认知能力。这一突破性研究不仅扩大了我们对运动益处的理解,也为运动干预提供了新的视角和启示。



研究背景


运动对于身体和认知功能的益处早已为人所知,能够帮助减重、增强免疫系统、降低慢性疾病风险,并提升记忆力和认知功能。已有研究表明,体育活动对认知能力的正面影响可以遗传给下一代。本次研究进一步探讨了运动的益处是否能跨代延伸,具体考察了祖父(F0)运动或不运动干预对二代(F2)雄性小鼠认知能力的影响。


研究发现


在这项研究中,美国哈佛医学院的科学家们关注了参与者从躺着到站起来后血压的变化,尤其是在站立后30秒和50秒时的收缩压变化。


研究意义


该研究首次验证了运动带来的认知益处不仅能遗传给后代,还能延伸至孙辈(F2代)。研究中,运动小鼠的孙辈表现出显著增强的短期和长期记忆能力、认知灵活性及目标定位能力。此外,研究还揭示了特定miRNAs在三代小鼠中一致表达,提示这些miRNAs或为跨代遗传效应的关键驱动因子,特别是miRNA-144和miRNA-298与认知能力呈显著负相关。


实验策略 


研究人员分别给予小鼠祖父(F0)运动和不运动干预,随后通过各类行为学实验(如旷场实验、新目标识别测试、目标定位测试等)评估二代(F2)小鼠的认知能力。进一步,对其海马区内的小RNA序列进行了分析,揭示了跨代遗传效应的潜在机制。

数据分析


图1:F2SED和F2RUN组小鼠行为学分析
图1展示了不同组别小鼠在行为学实验中的表现。F2SED组是久坐小鼠孙辈,F2RUN组是运动小鼠孙辈。旷场实验结果显示,两组小鼠在第一天和第二天的探索活动总体上没有显著差异,具体表现在以下几个方面:水平活动得分、垂直活动得分、活动总距离、活动时间,以及旷场中心地带和边缘地带的探索时间。


图2:海马神经组织学变化

图2分析了F2SED和F2RUN组小鼠在海马齿状回区域的组织学变化。通过比较神经干细胞数量、颗粒细胞层的细胞数、祖细胞数量和未成熟的新生神经元数量,结果显示两组之间并没有显著差异。尽管如此,值得注意的是,F0代锻炼会影响F1代成年海马神经的新生成过程。



图3:F0、F1和F2小鼠miRNA比较

图3揭示了不同代际间小鼠miRNA的表达变化,通过对海马区小RNA的序列分析,发现了35种差异表达的miRNA。在这些miRNA中,有15种的表达量下降,而另外20种则呈现上升趋势,其中miRNA-144和miRNA-298表达水平低与F2代认知能力显著增强呈负相关。



主要结论


研究表明,祖父辈的运动能通过miRNAs的调控,显著增强孙辈的认知功能。这一发现首次揭示了运动诱导的认知益处不仅能够代代相传,还能在多代人之间产生持久的积极影响。

讨论总结


在讨论部分,研究人员指出,运动带来的认知增强效果可以通过特定miRNAs跨代传递。值得注意的是,尽管在成年海马神经发生中,两组动物并未观察到明显差异,但F0代的运动干预会影响F1代成年海马神经的新生,从而间接影响F2代的认知表现。不同代际间miRNAs的表达一致性提示,这些miRNAs在跨代遗传中发挥了重要作用。

注:本公众号仅针对学术文献进行解读,无任何指导及建议

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