Nature子刊:母乳可编程后代的记忆力

【字体: 时间:2013年12月03日 来源:生物通

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  哺乳动物用乳汁喂养自己的后代,但母乳可不只是单纯的营养源,它还能帮助年幼的动物应对未来的挑战。最新研究显示,鼠妈妈可以通过改变母乳中的细胞因子水平,来促进其后代的记忆力。

  

生物通报道:哺乳动物用乳汁喂养自己的后代,但母乳可不只是单纯的营养源,它还能帮助年幼的动物应对未来的挑战。最新研究显示,鼠妈妈可以通过改变母乳中的细胞因子水平,来促进其后代的记忆力。

Weill Cornell医学院的刘秉方(音译Bingfang Liu)发现,如果雌性小鼠缺乏一种TNF蛋白,它们乳汁中的细胞因子水平就比较低,细胞因子是参与免疫应答启动的化学物质。如果幼鼠食用这种缺乏细胞因子的乳汁,就会长出更大的海马体(海马体是大脑中涉及空间记忆的部分)。结果使这些幼鼠能够更好的完成迷宫,记住物体的所在位置,这种影响一直持续到小鼠成年后。

TNF是免疫系统的一部分,我们认为它可以作为一种环境感应器,对压力或食物供给等条件进行应答,”领导这一研究的Miklos Toth说。“通过TNF,母鼠可以将后代的认知能力,与自己所经历的环境条件匹配起来。”这一研究于十二月一日发表在Nature Neuroscience杂志上。

TNF(肿瘤坏死因子α)是免疫系统的一个关键部分,高水平的TNF可以帮助机体抵御感染。近来科学家们发现,大脑中也存在低水平的TNF

为了检测TNF水平对学习和记忆的影响,Toth的研究团队构建了完全缺乏TNF的小鼠模型。最初,这些TNF缺陷型小鼠表现正常。但研究人员很快发现,它们的后代拥有更好的空间记忆力。

“将幼鼠体内的TNF去除,丝毫无损于它们的记忆,” Toth说。“但如果对母鼠这样做,就会对其后代产生深远的影响。这完全出乎我们的意料。”

研究人员还发现,TNF缺陷型母鼠喂养的幼鼠记忆力更佳,即使这些幼鼠是正常母鼠的后代。这说明,TNF的影响不是在子宫内形成的。研究显示,TNF缺陷型小鼠的乳汁中,至少有五种细胞因子水平特别低。

当幼鼠饮用这种乳汁后,海马体会产生更多的神经元,突触基因的活性增强。研究人员将上述五种细胞因子混合在一起给幼鼠喂食,结果减少了幼鼠海马体的神经元生长,这些幼鼠的记忆力也处于正常水平。

当母鼠处于艰难环境中时,体内的TNF水平下降。而这使它们的后代拥有更好的空间记忆,这也许能帮助幼鼠寻找稀缺的资源。Toth指出,记忆力增强需要更多能量,在不必要的情况下并没有太大优势,因此母乳的适应性编程很重要。目前,研究人员准备在实验室中模拟环境压力,以进一步分析这一机制。

目前,还无法断言人类中是否也存在上述机制。不过Toth认为,这一机制应该是进化保守的。他指出,如果TNF的确影响人类记忆,那么多半是在子宫内起作用,而不是通过母乳。

研究人员还强调,炎症性肠病或风湿性关节炎的患者常常服用抑制TNF的药物,此前这些药物对孕妇来说并没有禁忌,而新研究标明这类药物可能会对下一代产生影响。

不过,Texas大学的免疫学家Roberto Garofalo认为,人类乳汁中的TNF可能并没有生物活性,因为乳汁中同时含有可以失活TNF的可溶性受体。

 

(生物通编辑:叶予)

生物通推荐原文摘要:

Maternal hematopoietic TNF, via milk chemokines, programs hippocampal development and memory

Tumor necrosis factor α (TNF) is a proinflammatory cytokine with established roles in host defense and immune system organogenesis. We studied TNF function and found a previously unidentified physiological function that extends its effect beyond the host into the developing offspring. A partial or complete maternal TNF deficit, specifically in hematopoietic cells, resulted in reduced milk levels of the chemokines IP-10, MCP-1, MCP-3, MCP-5 and MIP-1β, which in turn augmented offspring postnatal hippocampal proliferation, leading to improved adult spatial memory in mice. These effects were reproduced by the postpartum administration of a clinically used anti-TNF agent. Chemokines, fed to suckling pups of TNF-deficient mothers, restored both postnatal proliferation and spatial memory to normal levels. Our results identify a TNF-dependent 'lactrocrine' pathway that programs offspring hippocampal development and memory. The level of ambient TNF is known to be downregulated by physical activity, exercise and adaptive stress. We propose that the maternal TNF–milk chemokine pathway evolved to promote offspring adaptation to post-weaning environmental challenges and competition.

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