KAN DIN KONDITION öKA DINA BARNS HJäRNKRAFT?

Fäder kanske kan förmedla den förbättrade inlärningsförmågan som kommer från att vara fysiskt och mentalt aktiva genom molekylära förändringar i deras spermier, enligt ny forskning från Tyskland.

Fädernas fysiska kondition kan gynna deras barns hjärnkraft.

I en artikel publicerad i tidskriften Cellrapporter, förklarar forskare från det tyska centrumet för neurodegenerativa sjukdomar (DZNE) och University Medical Center Göttingen, också i Tyskland, hur de kom till denna slutsats efter att ha studerat möss.

De fann att exponering för en stimulerande miljö med mycket träning inte bara ökade inlärningsförmågan hos vuxna hanmöss utan också att denna fördel ärvdes av deras avkomma.

Ytterligare tester visade att effekten fördes vidare genom förändringar i RNA-molekyler i fädernas spermier.

Forskarna identifierade två specifika mikroRNA-molekyler - kallade miRNA212 och miRNA132 - som huvudansvariga. MicroRNA är en grupp av molekyler som kontrollerar genaktivitet utan att ändra det underliggande DNA.

Den nya studien ger ytterligare bevis för en "epigenetisk" arvsprocess där färdigheter kan överföras till nästa generation utan att involvera DNA.

Epigenetiskt arv

I sin uppsats sammanfattar seniorstudieförfattaren André Fischer, professor vid Institutionen för psykiatri och psykoterapi vid DZNE, och hans kollegor de senaste bevisen för "icke-genetiska mekanismer" för arv.

Mekanismerna gäller det framväxande området epigenetik, där forskare samlar mer och mer bevis på hur miljöfaktorer - som livsstil och diet - av en generation påverkar biologisk utveckling, hälsa och sjukdom hos nästa generation.

Epigenetiska mekanismer förändrar genuttryck utan att förändra DNA. De påverkar cellaktiviteten genom att till exempel slå på och av gener och ändra mönster för proteinproduktion.

Nya studier tyder på att epigenetiska förändringar kan överföras genom spermier. Forskning som nyligen presenterades vid en konferens visade till exempel att exponering för en livstid av mild stress kan förändra spermier hos hanmöss på ett sådant sätt att det formar hjärnans utveckling hos deras avkomma.

Motion och ”synaptisk plasticitet”

Prof. Fischer och kollegor noterar att fysisk träning i kombination med kognitiv träning - som de kallar "miljöanrikning" - är känd för att sänka risken för olika sjukdomar, inklusive de som påverkar hjärnan.

I synnerhet har studier på råttor och människor visat att miljöanrikning kan öka "synaptisk plasticitet", vilket avgör hur bra hjärnceller kommunicerar och erkänns också som den biologiska grunden för lärande.

Men medan studier också har avslöjat att uppfödning av möss i berikade miljöer kan leda till förbättrad synaptisk plasticitet hos sina avkommor, är det inte klart om detta också är sant om exponeringen bara sker i vuxenlivet.

Dessutom är mekanismen genom vilken den ökade synaptiska plasticiteten ärvs dåligt förstådd, notera författarna.

För sin studie tog forskarna två grupper av hanmöss. De tillät en grupp att uppleva miljöanrikning, som inkluderade mycket träning, i tio veckor, medan den andra gruppen stannade i "hemmaburar".

De upptäckte att jämfört med burburna möss (kontrollerna) visade mössen som upplevt miljöanrikning en "signifikant ökning" av synaptisk aktivitet i hippocampus, vilket är ett område i hjärnan som är viktigt för inlärning.

Fördelen förmedlas genom spermierna

I nästa fas av studien tog forskarna ytterligare två grupper av vuxna hanmöss och satte dem genom samma behandling, förutom att de efter 10 veckor parade ihop dem med hemburade honor.

Teamets resultat avslöjade att avkomman till de manliga mössen som hade upplevt miljöanrikning i vuxenlivet också hade ökad hippocampus synaptisk aktivitet jämfört med avkommorna till manliga kontroller.

Författarna noterar att eftersom mödrarna aldrig hade upplevt miljöanrikning måste fördelen ha gått över fäderna.

I ytterligare experiment extraherade de RNA från fädernas spermier och injicerade det i befruktade musäggceller.

Det upptäcktes att avkomma från ägg med spermierna från möss som hade utsatts för miljöanrikning under vuxenlivet hade "förbättrad synaptisk plasticitet och inlärningsförmåga" jämfört med avkommor från ägg med spermierna RNA från kontrollmöss.

Forskarna drog slutsatsen att miljöanrikning, eller att vara mer fysiskt och mentalt aktiv, i vuxenlivet kan öka kognitiv förmåga hos avkommor, och att detta överförs genom spermierna.

Med hjälp av mer exakta injektioner av RNA försökte teamet sedan identifiera de exakta RNA-molekyler som är ansvariga för den epigenetiska arvet av den förbättrade inlärningsförmågan. De fann att miRNA212 och miRNA132 stod för det mesta.