במחקר שנערך לאחרונה שפורסם במטבוליזם של תאים, צוות מחקר שיתופי בראשותו של צ'ן-יו ג'אנג, שי צ'ן ודי-ג'ון צ'ן מאוניברסיטת נאנג'ינג, יחד עם טאו ג'אנג מהאוניברסיטה הרפואית נאנג'ינג, דיווחו על ממצאים פורצי דרך. מחקר זה מספק את העדויות הראשונות לכך ש- Sperm MicroRNAs פועלים כנשאים של מידע אפיגנטי, מה שמאפשר העברה בין -דורית של יכולת אימונים אבהית ובריאות מטבולית, ובכך מפעיל השפעות עמוקות על התפתחות הצאצאים.
לאורך ההיסטוריה האבולוציונית, יכולת האימון הייתה בסיסית להישרדות אנושית, כאשר אבותינו מסתמכים על ביצועים גופניים מתמשכים לציד, נדידה והתחמקות טורפים. עם זאת, עם כניסת החברה המודרנית, אורח החיים האנושי עבר שינויים דרמטיים. התנהגות בישיבה וחוסר פעילות גופנית הפכו לנורמה, מה שהופך את התרגיל להיראות פחות חיוני להישרדות. עם זאת, גוף מחקרים הולך וגדל מגלה כי היתרונות הביולוגיים של פעילות גופנית ממשיכים להשפיע באופן עמוק על בריאות האדם. פעילות גופנית לא רק משפרת כושר גופני אינדיבידואלי ופרופילים מטבוליים-להפחתת הסיכון למחלות כרוניות-אלא גם מפעילות השפעות עמוקות יותר על המאפיינים הפיזיולוגיים והמטבוליים של הדורות הבאים. עם זאת, המנגנונים שדרכם פעילות גופנית אבהית משפיעה על פנוטיפים של צאצאים נשארים מובנים בצורה לא טובה.
במחקר זה, המחברים מדגימים כי צאצאים שנמצאו על ידי אבות מאומנים בפעילות גופנית מראים יכולת הסתגלות מהותית ושיפרו פרמטרים מטבוליים בהשוואה לאלו מאבות ישיבה. באופן דומה, צאצאים של עכברים טרנסגניים עם ביטוי יתר ספציפי לשרירים של קולטן המופעל על ידי פרוקסיזום-משפר מקשים γ Coactivator-1α (PGC-1α)-A משפר מפתח של תפקוד המיטוכונדריאלי מראים גם סיבולת טראנית מטבולית, אפילו בהיענותו של ה- PGC-1-TANSGO. ראוי לציין כי הזרקת RNAs של זרע קטנים מאבות שהופעלו לזיגוטות רגילות משחלת פנוטיפים מאומנים בפעילות גופנית בצאצאים ברמות התנהגותיות, מטבוליות ומולקולריות. מבחינה מכנית, גם אימוני אימונים וגם ביטוי יתר של PGC-1α בשרירים משפצים מחדש את פרופיל ה- MicroRNA הזרע, המדכא ישירות את הקולטן גרעיני Corepressor 1 (NCOR1), אנטגוניסט פונקציונלי של PGC-1α, במאמנס מוקדם, ובכך תכנת מחדש רשתות תמלוליות לקידום ביולוגיזם מיטוכונדריאלי. בסך הכל, מחקר זה קובע תפקיד סיבתי עבור PGC-1α אבהי, מיקרו-גרנאות זרע ו- NCOR1 עוברי בתיווך העברת פנוטיפים הנגרמים על ידי אימון והתאמות מטבוליות לצאצאים.
המשמעות המדעית של ממצאים אלה מודגשת להלן:
(1) מבהיר את המנגנון המולקולרי של ירושה פנוטיפ הנגרמת על ידי פעילות גופניתו לאחר ההפריה, MicroRNAs זרע מכוונים ל- NCOR1 בעוברים מוקדמים, איפוס רשתות ויסות גנים ותכנות מחדש של התפתחות עוברית. זה יוזם "אפקט פרפר" אשר בסופו של דבר מעצב מחדש פנוטיפים של צאצאים. במסגרת זו, PGC-1α אבהי, מיקרו-גרנאות זרע ו- NCOR1 עוברי מהווים מסלול מולקולרי קוהרנטי דרכו מועברים סיבולת הנגרמת על ידי אימון והתאמה מטבולית לדור הבא באמצעות ציר רגולטורי בין-דורי.
(2) הרחבת התפקיד של מיקרו -רנ"א: מהתוך פנים ואיתות בין -מינים לתקשורת בין -דורית. מיקרו -רנ"א מוכרים כמולקולות איתות ניידות המתווכות תקשורת בין תאים, רקמות ואפילו על פני מינים. מחקר זה מגלה כי מיקרו -רנ"א זרע גם מאפשרים מכתבים לאורך דורות. ממצאים אלה מרחיבים את ההבנה של פונקציות MicroRNA ומראים כי ניתן לקידוד חוויות חיים וחשיפות סביבתיות במיקרו-רנ"א זרע כמידע אפיגנטי, המאפשרים תקשורת חוצה דורות.
(3) תרומה לשיפור הבריאות והכושר בדור הבא. בעידן בו חוסר פעילות גופנית ואורח חיים בישיבה קשורים לסיכונים מוגברים של השמנת יתר ומחלות כרוניות, מחקר זה מדגים כי פעילות גופנית אבהית יכולה לשפר את ההומאוסטזיס הגלוקוזית בצאצאים על ידי קידום ספיגת הגלוקוז בשריר השלד. תוצאות אלה מדגישות את החשיבות של פעילות גופנית אבהית לפני ההתעברות, ומציעות אסטרטגיה רציונלית וחסכונית לשיפור בריאות הדורות הבאים ועוזרים לשבור את מעגל השמנת יתר בין-דורית ומחלות כרוניות.
