Новое исследование, опубликованное в журнале The Journal of Neuroscience, демонстрирует, что когнитивные преимущества физических упражнений могут передаваться из поколения в поколение от дедов к внукам, что позволяет предположить, что когнитивные улучшения, вызванные физическими упражнениями, могут сохраняться на протяжении нескольких поколений.
Было показано, что упражнения повышают нейропластичность и улучшают когнитивные способности у разных видов, включая людей. Предыдущие исследования изучали межпоколенческую передачу этих преимуществ, в частности, от родителей к потомству. Однако степень, в которой эти эффекты могут передаваться за пределы первого поколения (трансгенерационное наследование), остается недостаточно изученной.
Элиза Чинтадо и ее коллеги заполнили этот пробел, исследовав, могут ли когнитивные улучшения, возникающие в результате физических упражнений, передаваться от поколения бабушек и дедушек к самцам мышей второго поколения.
Исследователи использовали три поколения мышей — F0 (дедушки), F1 (отцы) и F2 (внуки). Поколение F0 состояло из мышей-самцов C57BL/6J, которые были случайным образом распределены либо в группу упражнений, либо в контрольную группу с сидячим образом жизни. Группа упражнений проходила режим упражнений на беговой дорожке средней интенсивности в течение шести недель, сеансы состояли из бега со скоростью 1200 см/мин в течение 40 минут в день, пять дней в неделю.
Напротив, малоподвижная группа оставалась в своих домашних клетках без какой-либо физической активности. После завершения протокола упражнений сперма самцов F0 была собрана и использована для создания поколения F1 посредством экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), что гарантирует отсутствие материнских эффектов упражнений.
Поколение F1 состояло из малоподвижных самцов, полученных либо от тренируемых (F1RUN), либо от малоподвижных (F1SED) дедушек F0. Эти самцы F1 были дополнительно скрещены с использованием методов ЭКО для получения поколения F2, снова без какого-либо воздействия упражнений, тем самым поддерживая малоподвижное состояние на протяжении поколений. Всего в исследовании было использовано 23 самца мышей F2, включающих две группы: тех, что произошли от тренируемых дедушек (F2RUN, n=8), и тех, что произошли от малоподвижных дедушек (F2SED, n=15).
Когнитивные способности мышей F2 оценивались с помощью ряда поведенческих тестов, разработанных для оценки различных аспектов памяти и обучения. Они включали тест распознавания новых объектов (NOR) для измерения непространственной памяти, тест определения местоположения объекта (OL) для оценки пространственной памяти и тест на контекстуальное условно-рефлекторное страх (CFC) для оценки аверсивной памяти и дискриминационных способностей.
Кроме того, у мышей F2 была собрана ткань гиппокампа для гистологического исследования и секвенирования малых РНК с целью выявления дифференциально экспрессируемых микроРНК, что может дать представление о молекулярных механизмах, лежащих в основе любых наблюдаемых когнитивных различий.
Результаты показали, что мыши F2RUN, чьи деды занимались спортом, продемонстрировали значительно лучшую когнитивную производительность, чем мыши F2SED в нескольких тестах. В тесте NOR мыши F2RUN показали улучшенное кратковременное запоминание по сравнению с мышами F2SED. Аналогично, в тесте OL мыши F2RUN превзошли мышей F2SED в обнаружении тонких изменений в расположении объектов. Эти результаты свидетельствуют о том, что когнитивные преимущества упражнений, наблюдаемые в поколении F0, были переданы поколению F2, даже при отсутствии каких-либо упражнений в промежуточных поколениях.
Интересно, что хотя когнитивные улучшения были очевидны, не было никаких существенных различий между мышами F2RUN и F2SED в показателях взрослого гиппокампа нейрогенеза, таких как количество нервных стволовых клеток или незрелых нейронов. Это контрастирует с предыдущими результатами в поколении F1, где повышенный нейрогенез наблюдался у потомства тренируемых мышей.
Однако анализ микроРНК выявил 35 дифференциально экспрессируемых микроРНК в гиппокампе мышей F2RUN, при этом две специфические микроРНК (miRNA-144 и miRNA-298) демонстрируют надежную отрицательную корреляцию с когнитивными показателями. Эти результаты предполагают, что эпигенетические механизмы, потенциально опосредованные специфическими микроРНК, могут играть роль в трансгенерационной передаче когнитивных преимуществ, вызванных физическими упражнениями.
Заметным ограничением этого исследования является то, что оно в первую очередь было сосредоточено на самцах мышей и не изучало потенциальные половые различия в трансгенерационной передаче когнитивных преимуществ, вызванных упражнениями. Будущие исследования должны включать самок, чтобы определить, наблюдаются ли схожие эффекты между полами.
