Science：缺乏母爱竟会改变宝宝大脑基因，影响脑部神经元发育，可能影响孩子一生
2018-03-29 代丝雨 奇点网
近期，顶级期刊《科学》发表了一项关于幼年生长环境与基因关系的最新研究，来自SALK研究所Fred Gage教授团队的研究者们发现，出生后短时间内母亲的看护竟然能够大幅度影响脑部神经元的基因组变化
记得以前看过一部世界设定很奇妙的动画，其中一个情节讲到，人类对环境的适应能力是非常强的，为了保证机体最大程度的生存，人类会自行改变外表特征以适应环境。
当然了，像动画里那样肉眼可见的十分明显的变化，是出于艺术创作的夸张，但是我们要承认，DNA确实不像我们想象的那样稳如泰山。实际上，在我们的一生中，有许许多多的契机，会导致基因组产生变化，让体细胞和体细胞之间具有不一样的基因组。这样的变化，从我们一出生就开始了。
近期，顶级期刊《科学》发表了一项关于幼年生长环境与基因关系的最新研究，来自SALK研究所Fred Gage教授团队的研究者们发现，出生后短时间内母亲的看护竟然能够大幅度影响脑部神经元的基因组变化！被母鼠忽视的小鼠脑部海马体会存在更多的L1转座子，这将导致它们的海马神经元产生更多的突变，进而影响大脑的发育，可能与抑郁症、精神分裂症等神经疾病的发展有关。
Fred Gage教授
SALK高层变动，老爷子现在是代理所长
说到转座子大家可能会比较陌生。转座子是一类比较“活泼”的重复基因，它们会“主动”移动到其他的基因位点，有时还会夹带一些意想不到的功能基因一同转移，人类基因组45%都是由转座子来源的重复序列组成的。
最初，人类是在细菌等微生物中发现转座子的，这些小小的“跳跃基因”会夹带着耐药基因从一个耐药菌转移到噬菌体，又转移到另一个细菌里，可给人类添了大麻烦。现在超级细菌这么猖獗，转座子“功”不可没。
本项研究中提到的L1转座子则是转座子大家族中格外出挑的一个，它自己的序列就已经占到人类和小鼠整个基因组的17%了。L1是一种反转录转座子，它转录产生的mRNA通过反转录酶的作用再度变回DNA并不断入侵到基因组其他的区域，真是像感染一样疯狂传播。这种插入是随机的。试想一下，插到无关的位点还好，要是万一插在了哪个重要功能基因中间、引起基因突变，那么这个神经细胞可就算“废了”。
为了搞清楚来自妈妈的关怀到底会对这些基因组中的捣蛋分子有什么影响，研究者们进行了一项实验。他们统计了一批小鼠出生两周内亲代对子代的关怀程度，并对小鼠宝宝的大脑进行了检测。
和人类一样，小鼠中也是有对宝宝关怀备至的妈妈，也有对宝宝不管不问的妈妈。母爱强烈的鼠妈会更愿意和宝宝待在一起，给它们舔舔毛、布置一下舒适的小家。
对数据分析的结果显示，鼠妈花在宝宝身上的时间，居然和鼠宝大脑海马中L1拷贝数存在直接的相关性，花的时间越少，L1拷贝数就越多！而且这种现象只出现在了海马部分，像前额叶啊、心脏啊这样的地方，则没有这种关联。进一步的基因对比也显示，这种现象并不是鼠妈遗传给鼠宝的，而是由出生后的环境所导致的。
对比太鲜明了，别人家的妈……
这就很令人惊讶了，后天环境竟然会对基因产生这么大的影响吗？研究者决定掺和一下小鼠的家庭生活。为了让鼠妈更“爱”宝宝，研究者采取了一种“失而复得”的方式，让鼠妈每天和鼠宝分开3个小时。可能是出于补偿心理吧，这些鼠妈确实对宝宝更加关注、更加爱护了。
结果就是，这些被人为增加关爱的鼠宝，脑部L1转座子还真的就比那些孤单寂寞的鼠宝要少得多了！
随后研究者还尝试了让母爱充沛的鼠妈和比较冷漠的鼠妈交换宝宝照顾，结果也是说明，鼠宝海马中的L1拷贝数，只和小鼠出生后得到的关爱多少有关，和亲生爸妈是没关系的。
（数据图局部）三组分别为：爱宝组、不爱宝组、强行爱宝组
那这是为啥呢？来自妈妈的看护怎么就能影响这么大！研究者标记了小鼠大脑中新神经元发生的情况，发现组间并没什么差异，小鼠们神经元发育的速度还是差不多的。那就得考虑一下表观遗传的影响了，毕竟以前也有研究报道过母亲的看护能够影响大脑的甲基化水平[2，3]。
在L1与转录抑制蛋白YY1结合的位点上，研究者发现了显着的甲基化差异。受到看护更少的鼠宝，结合位点的甲基化水平有明显的下降。进一步研究发现，一种甲基转移酶DNMT3a的表达也有显着的减少。这种变化很可能增加了L1转座子“跳跃”的活性，让它更容易复制和扩散。
YY1结合点的甲基化水平特异性下降
和其他甲基化酶相比，DNMT3a水平变化较为明显
研究者猜测，缺失母亲的关怀会给鼠宝带来比较大的精神压力，这会导致对L1甲基化的影响。
这让小编想起了另一项研究，婴幼儿和照顾者之间亲密接触的程度会影响宝宝基因的甲基化。在出生四年后对宝宝进行检测，发现缺乏照顾的宝宝表观遗传进展是比较缓慢的，研究者认为这是不利于宝宝的健康成长的[4]。
遗憾的是，表观遗传尚且还有很多未知之谜，我们目前还不知道这样的变化到底会怎样影响机体的发育。毕竟大脑至关重要，来自幼年的创伤，与成年后的抑郁、精神分裂症的疾病都有着密不可分的关系。研究者也很期望了解清楚这背后的作用机制，这样就可以发展出相应的干预策略。
研究交给科学家，宝妈宝爸们一定不要忘了多关爱宝宝啊~
原始出处：Tracy A. Bedrosian, Carolina Quayle, Nicole Novaresi, Fred. H. Gage. Early life experience drives structural variation of neural genomes in mice. Science, 2018; 359 (6382): 1395 DOI: 10.1126/science.aah3378
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