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细胞研究揭示父亲压力如何影响后代

2018-11-13 09:06来源:中国科学报

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  一个承受巨大压力的父亲会给孩子带来创伤。新研究表明,这是因为精子通过一种神秘的细胞间交流方式“学习”了父亲的经验,在此过程中,小泡从一个细胞分裂出来并与另一个细胞融合。

  这些从细胞中喷射出来的粒子携带着蛋白质、脂质和核酸,它们就像一个邮政系统,延伸到身体的所有部位,释放出被称为细胞外囊泡的小包裹。它们的内容物似乎是精心挑选的。美国马里兰大学医学院神经生物学家Tracy Bale说:“囊泡内的物质不仅决定了它从哪里来,还有它要去哪里,以及它到达那里后会做什么。”

  在近日于加州圣地亚哥举行的美国神经科学学会年会上,Bale等宣布了初步研究成果。他们展示了细胞外囊泡如何调节大脑回路,帮助诊断神经退行性疾病,以及如何改变精子进而破坏后代的大脑健康。

  Bale和同事做了一系列老鼠实验。给老鼠施加压力很容易,把它塞进一个无法动弹的管道里,弄湿它的床上用品或让它暴露在白噪音中,其压力荷尔蒙水平就会飙升,就像那些担心经济状况或面对持续工作压力的人一样。值得注意的是,如果一只小鼠的父亲承受了一段时间的压力,那么它对压力的生理反应也会明显不同。在某种程度上,“它们的大脑发育与父亲没有经历过压力的小鼠会有不同”。Bale实验室帮助建立小鼠模型的博士后Chris Morgan说。

  最大的问题首先是关于父亲生活环境的信息如何到达子宫。Morgan说,“毕竟,爸爸只在那里呆了一个晚上,甚至只有几小时。”“他的精子能承载此前的创伤记忆吗?”这个想法似乎是合理的,但也存在争议。因为DNA是如此紧密地挤在一个精子的细胞核中,“想到(细胞)会对环境中的任何事物作出回应真让人吃惊。”Bale实验室原博士生、现在纽约西奈山伊坎医学院做博士后的Jennifer Chan说。

  她推断,肯定有其他种类细胞的DNA会对环境变化做出反应,这些细胞可以将信息传递给精子细胞,并在受精时传递相关信息。她聚焦与发育中的精子相互作用的细胞群,它们会释放帮助精子生长和成熟的分子。它们还会分泌细胞外囊泡,Chan证明了正是这些囊泡的内容物与精子细胞融合,输入了此前父亲的压力记忆。

  并未参加这项研究的加州大学圣地亚哥分校神经科学家Robert Rissman说,这些发现“非常新颖,且有着深刻影响,尤其是当我们考虑到服兵役或其他工作环境可能带来的巨大压力时”。“我认为有必要更好地了解这种效应的特殊性,以及不同类型的压力源或压力源的强度如何调节这个系统。”

  (冯维维)

  《中国科学报》 (2018-11-12 第2版 国际)

[责编:毕孝斌]

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