Cada vez más, los científicos se han dado cuenta de que el ADN no es la única forma en que un padre puede transmitir los rasgos a su descendencia. Los eventos experimentados por un padre a lo largo de la vida también pueden tener un impacto.
Ahora, los investigadores de la Universidad de Pensilvania han demostrado a nivel molecular cómo el estrés modifica el esperma de un ratón macho de tal manera que afecta la respuesta de su descendencia al estrés. Este cambio se imparte epigenéticamente, o por un medio diferente al código de ADN,por moléculas llamadas microARN o miR.
El trabajo, dirigido por Tracy L. Bale, profesora de neurociencia en la Facultad de Medicina Veterinaria de Penn y la Facultad de Medicina Perelman, proporciona pistas importantes para comprender cómo las experiencias de la vida de un padre pueden afectar el desarrollo cerebral y la salud mental de sus hijos a través de un sistema puramente biológicoy no medios de comportamiento.
"Es notable para mí que el estrés aparentemente leve en un ratón macho desencadenaría este cambio masivo en la respuesta de microARN y que eso se conectaría al curso del desarrollo de su descendencia", dijo Bale.
Ella colaboró en el trabajo con los estudiantes de posgrado Ali B. Rogers y Christopher P. Morgan y el especialista en investigación N. Adrian Leu de Penn Vet. El documento aparecerá en Actas de la Academia Nacional de Ciencias .
En una investigación anterior, el laboratorio de Bale había demostrado que los ratones machos que estaban estresados, antes de ser criados, por medio de cambiar jaulas o exponerlos a un olor de depredador a orina de zorro, tenían crías con una respuesta amortiguada al estrés.En comparación con los espermatozoides de los padres estresados con sus homólogos no estresados, encontraron una mayor expresión de nueve miR en los animales estresados. A diferencia de otros tipos de ARN, los miR no codifican una proteína; en cambio, sirven para silenciar o degradar ARN mensajeros específicos,evitando que se traduzcan en proteínas.
"Solo mostrar que los niveles eran diferentes no lo hace relevante o interesante", dijo Bale. "Queríamos averiguar si tenían un papel causal".
Para averiguarlo, el equipo microinyectó los nueve miR en cigotos de ratón, que luego se implantaron en ratones hembra normales que los portaban como sustitutos. También incluyeron grupos de control en los que los cigotos recibieron una inyección simulada o una inyección de un solo miRCuando la descendencia se hizo adulta, los investigadores examinaron su respuesta al estrés, tal como lo habían hecho en su estudio de 2013.
"Los resultados se asignaron directamente a lo que habíamos mostrado antes", dijo Bale.
Cuando se sometió a un estrés leve, en este caso, restringido brevemente, la descendencia que surgió de los cigotos que recibieron las inyecciones de multi-miR tuvo niveles más bajos de cortisona en comparación con la descendencia en los grupos de control. Los ratones en el multi-miREl grupo de inyección también tuvo cambios significativos en la expresión de cientos de genes en el núcleo paraventricular, una región del cerebro involucrada en dirigir la regulación del estrés, lo que sugiere cambios generalizados en el desarrollo neurológico temprano.
Finalmente, los investigadores intentaron determinar cómo los miR estaban llevando a cabo este efecto después de la fertilización. Debido a que se sabe que los miR apuntan y degradan el ARNm, el equipo observó el ARNm materno almacenado, un paquete genético que está contenido en el óvulo cuandose fusiona con los espermatozoides y existe solo por un breve período de tiempo para dirigir el desarrollo cigótico temprano.
"La gente solía pensar que debido a que el ARNm materno almacenado se traduce durante el desarrollo inicial de dos y cuatro células, la madre tiene mucho que decir en esas primeras etapas y el padre no tiene nada que decir", dijo Bale ".Pero pensamos que tal vez estos miR espermáticos podrían estar atacando ese ARNm materno y dirigiendo qué ARNm se traducen ".
Los investigadores inyectaron nuevamente miRs en cigotos y realizaron inyecciones de control, pero esta vez incubaron los cigotos durante ocho horas y luego amplificaron el ARN en cada célula individual para buscar niveles de expresión génica. Descubrieron que, de hecho, el multi-miRLa inyección parecía estar atacando el ARNm materno, lo que resultó en una reducción de esos niveles de ARNm en comparación con las inyecciones de control. Los genes involucrados específicamente en la remodelación de la cromatina se vieron especialmente afectados.
Bale sospecha que cuando un hombre experimenta estrés puede desencadenar la liberación de miR contenidos en los exosomas de las células epiteliales que recubren el epidídimo, el sitio de almacenamiento y maduración de los espermatozoides entre los testículos y los conductos deferentes. Estos miR pueden incorporarse ala esperma madura y el desarrollo de influencia en la fertilización.
El siguiente paso para el grupo, incluida la estudiante graduada de Penn Vet, Jen Chan, que se está haciendo cargo del proyecto, es examinar qué factores ascendentes podrían conducir a la liberación de exosomas y miR y si una intervención, como proporcionar enriquecimiento a los hombres estresados o unrecompensa, podría evitar que transmitan una respuesta de estrés anormal a la próxima generación.
También esperan estudiar el papel de los miR en humanos para discernir si algunos pueden variar en respuesta al estrés de manera similar a los ratones.
El trabajo fue apoyado por el Instituto Nacional de Salud Mental.
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Materiales proporcionado por Universidad de Pennsylvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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