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Nature:母亲爱锻炼,孩子获益大

在人类,婴儿患先天性心脏病的风险与母亲的年龄有关联。随着年龄的增长这一风险增加。由于遗传突变而易患心脏病的小鼠也显示出相同的年龄相关性。


在一项发表于4月1日《自然》(Nature)杂志上的新研究中,华盛顿大学医学院的研究人员证实高龄母小鼠仅通过锻炼就可将后代罹患先天性心脏病的风险降低至年轻母小鼠后代的水平。这项研究还表明,先天性心脏病风险增高与母亲的年龄而非卵子的年龄有关。


人类或小鼠婴儿形成先天性心脏病的风险,是由于遗传自父母的基因与胚胎经历的环境效应之间复杂的相互作用所导致。众所周知,一些遗传突变可以提高孩子出现心脏缺陷的风险,他们的心脏或是形成异常的瓣膜、血管、心室,或心房室间有洞。但也有许多有着先天性心脏病家族史或是携带已知突变的人有着健康的心脏,并且高龄母亲通常都拥有健康的孩子。


论文的资深作者、儿科学副教授Patrick Y. Jay说:“在我的实验室中,我们对了解暴露于已知先天性心脏病病因之下(不论是遗传或环境因素)的一些个体可以免于患病,而另一些人则不能如此的原因感兴趣。我们对一种小鼠展开了研究,它们携带了可提高心脏缺陷风险的一种突变。这种突变最早是发现于人类之中。然而和人类一样,并不是每个携带这种突变的小鼠都会出现心脏缺陷。在过去的10年里,我们一直尝试阐明可能影响风险的遗传和环境因素。了解它们可以帮助我们开发出新的方法,在暴露于已知病因的情况下防止心脏缺陷。”


对应人类的观察结果,在过去的研究工作中Jay实验室证实,相比于年轻母小鼠,高龄母小鼠怀的幼崽发生先天性心脏病的比率要高一些。实验小鼠的其他变量,例如父亲的年龄或产仔数与风险差异不显示任何相关性。


Jay说:“传统观点认为,高龄母亲中看到的风险增高是由于卵子老化所致。因为女人所有的卵子都是在她还是胚胎时就已经生成了,有一种说法是经过几十年卵子变得不好了。但这方面的证据相当间接。在人类,你只能证实相关性,你不能确立因果关系。”


为了更细致地探究卵子老化这一问题,Jay和同事们完成了一个相对简单,但从前未被报道过的实验。


利用遗传上倾向于先天性心脏病发病率相对较高的小鼠开展研究,研究人员从高龄母鼠处取得卵巢,将它们移植到了年轻母鼠体内。同样地,他们将来自年轻母鼠的卵巢移植到了高龄母鼠体内。他们检测了后代以确定心脏病高发病率与母亲年龄或卵巢年龄的关系。


Jay说:“我们发现发病率确实与母亲的年龄相关。”


换句话说,有着衰老卵巢的年轻小鼠它们后代的心脏缺陷发病率低,与有着年轻卵巢的年轻小鼠相似。而有着年轻卵巢的高龄小鼠它们后代的心脏缺陷发病率高,与有着衰老卵巢的高龄小鼠相似。


Jay说:“从预防的角度来看这令人感到非常兴奋。相比于问题只与卵子老化相关,如果一些与母亲有关的东西促成了这一风险,但与卵巢无关,那么我们可以有更好地机会来改变这一风险——这是因为治疗成人比处理卵子或胚胎要容易得多。”


为了确定先天性心脏病年龄相关风险的可能驱动因子,Jay和他的研究小组检测了饮食。


“我们知道在人类肥胖和糖尿病可以促进先天性心脏病,以及提高随着年龄增长罹患代谢性疾病的风险。因此我们给予了小鼠高脂饮食。”


尽管变得肥胖并罹患上糖尿病,这些母鼠怀上更大心脏缺陷后代的风险并没有增高。仍然认为健康代谢有可能对健康胚胎发育极为重要,Jay和同事们接下来转向了锻炼。


“我们让小鼠进入转轮,就像你在宠物商店看到的那样,我们只是让母鼠跑动。”


这次,研究人员发现高龄母鼠后代心脏缺陷发病率从静坐的20%降低到锻炼的10%。但他们在年轻母鼠身上未看到锻炼的显著影响,不管它们的身体有没有活动发病率保持在10%左右。


Jay说,他们证实了无需终身锻炼也可以产生可衡量的利益。在分娩前锻炼至少3个月的高龄母小鼠可以看到与相当于人类青少年年龄起就锻炼的高龄母鼠一样的效应。Jay说,他们很高兴证实了针对母亲进行治疗或干预可以在携带致病突变后代中预防疾病这一观点。


他说:“我希望这项研究将改变研究人员思考先天性心脏病的方式。现在,这一领域将焦点都集中于胚胎——寻找遗传突变及阐明生物学看看它们对于心脏发育的影响。这一研究是重要且必要的,它开辟了一个全新的对话。”


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