摘要：一项新研究表明，当怀孕大鼠食用富含高果糖玉米糖浆的饮食时，其后代表现出明显的学习和记忆障碍，且这种障碍持续到成年期。该研究揭示，产前果糖暴露直接改变了神经干细胞(NSCs)，这些是负责神经发生(产生新脑细胞)的基础主细胞。
通过分析胎儿大脑，研究人员发现，孕妇高果糖饮食引入了独特的表观遗传变化(控制基因活性的DNA化学标记)，这些变化有效地抑制了正常大脑发育所需的基因，形成了对母体营养的永久性"生物记忆"。
关键事实
- 成年认知缺陷：母亲在怀孕期间摄入高果糖玉米糖浆的成年大鼠在标准学习和记忆空间导航测试中表现明显差于对照组，证明这种损伤在出生后长期存在。
- 受损的神经发生结构：在果糖暴露的大脑中，特别是在控制记忆存储和处理的区域，神经干细胞产生新的功能性神经元的能力严重减弱。
- 干细胞功能关闭：当研究人员直接分离和检查神经干细胞时，他们发现了一系列结构缺陷：细胞分裂率急剧下降，分化为功能性神经元的能力受损，细胞的整体基因表达谱严重失调。
- 表观遗传疤痕：为了追踪短暂的产前饮食如何造成永久性的成年缺陷，研究团队绘制了表观遗传图谱。他们发现产前果糖暴露在胎儿NSCs的DNA上留下了独特、不可磨灭的化学标记。这些标记在成年后仍保持锁定状态，永久抑制了构建脑组织所需的基因。
- 修复损伤：在一个引人注目的验证步骤中，研究人员使用分子工具在受损的神经干细胞内部人工恢复正常的基因表达。一旦表达水平恢复正常，暴露于高果糖的干细胞就恢复了健康、自然的分裂和生成新神经元的能力。
- 对孕产妇护理的警示：虽然还需要进一步的人体临床测试来验证人类NSCs是否以相同方式对环境饮食压力源做出反应，但这些发现建立了一个明确的警示框架。这表明胎儿干细胞保留了母亲饮食的直接分子记录，显示短暂的怀孕饮食如何永久重写大脑发育。
来源：国际干细胞研究学会(ISSCR)
孕妇怀孕期间的营养失衡可能对后代的健康状况和疾病易感性产生长期影响。因此，孕妇通过含糖食品和饮料摄入高果糖与后代糖尿病和心血管疾病的易感性增加，以及神经和认知障碍相关。
目前，早期生命暴露于果糖如何在细胞和分子层面上产生如此长期影响尚不完全清楚。
在《干细胞报告》杂志最近发表的一篇论文中，日本藤田医科大学医学院的吉田洋哉(Hiroya Yamada)团队发现，当大鼠在出生前通过母亲摄入高果糖玉米糖浆时，成年大鼠在学习和记忆测试中的表现受损。
此外，那些大鼠大脑中参与学习和认知的特定区域的神经发生，即神经干细胞(NSCs)产生新神经元的过程，也减少了。此外，山田的研究小组发现NSCs在高果糖暴露后出现了明显变化，包括细胞分裂减少、新神经元生成受损以及基因表达改变。为了解释为什么产前高果糖暴露对NSCs有如此长期的影响，研究人员分析了所谓的表观遗传变化，这些是控制基因活性的DNA化学印记。
值得注意的是，产前高果糖暴露在胎儿NSCs中引入了独特的表观遗传变化，这些变化持续到成年期，并使对成人神经发生重要的基因活性失调。恢复这些基因的正常表达改善了高果糖暴露的NSCs的功能。
这项研究说明了早期生活暴露于不利环境(例如不平衡的母体营养)如何通过改变NSCs中基因活性的表观遗传调控，对大脑发育和功能产生长期影响。重要的是，尽管人群中的流行病学研究显示了类似的关联，但仍需要进一步研究来测试人类NSCs是否以类似方式受到高果糖和其他环境压力源的影响。
"我们的研究表明，神经干细胞可能会保留怀孕期间母体营养的生物记忆，"山田博士说。"这有助于解释短暂的产前饮食失衡如何导致大脑发育和功能的长期变化。"
关键问题解答：
问：母亲在怀孕期间饮用含糖饮料如何导致孩子多年后出现记忆问题？
答：这项研究表明，孩子发育中的脑干细胞就像分子记录本，记录了母体营养的"生物记忆"。当怀孕母亲摄入高水平的高果糖玉米糖浆时，会在胎儿神经干细胞内部触发永久性的表观遗传修饰，这些是附着在DNA上的化学标记。这些化学疤痕一直保持锁定状态直至成年，持续阻止主细胞正常分裂，削弱大脑产生新的功能性记忆神经元的能力。
问：什么是"表观遗传变化"，为什么在本研究中如此重要？
答：可以把DNA想象成一个包含无数食谱的巨型图书馆，基因就是单独的食谱。表观遗传变化不改变食谱的实际文字，但它们像厚重的回形针一样夹住某些页面，阻止细胞阅读它们。山田博士的团队发现，产前果糖暴露在神经干细胞需要构建健康大脑的确切食谱上放置了人工化学夹子。因为这些回形针不会随着婴儿成长而被清除，成年大脑永久缺乏正常学习和记忆跟踪所需的工具。
问：高果糖暴露造成的神经损伤是否可以修复？
答：令人振奋的是，在细胞层面上答案是肯定的。在一个关键的验证实验中，山田博士的研究团队分离出受损的、暴露于果糖的神经干细胞，并使用实验室干预人工解开被沉默的基因，恢复它们的正常表达谱。一旦这些特定的神经发生基因被重新激活，受损的干细胞完全恢复，立即重新获得健康分裂和生成全新神经元的能力，为靶向治疗修复开辟了令人兴奋的未来途径。
关于这项遗传学和神经发育研究新闻
作者：Kym Kilbourne
来源：国际干细胞研究学会(ISSCR)
联系人：Kym Kilbourne – ISSCR
图片：图片由藤田医科大学医学院的Itsu ki Kageyama和Hiroya Yamada提供
原始研究：开放获取
"神经干细胞作为通过表观遗传机制介导产前饮食压力的潜在媒介"，作者Eiji Munetsuna等，《干细胞报告》，DOI:10.1016/j.stemcr.2026.102996
摘要：
神经干细胞作为通过表观遗传机制介导产前饮食压力的潜在媒介
健康和疾病的发育起源(DOHaD)假说表明，发育过程中的环境暴露可诱导长期健康影响，但这种持久性的细胞起源仍不清楚。
在这里，我们提出神经干细胞(NSCs)可能发展出异常特性并持续存在，可能涉及将母体饮食压力与神经认知障碍联系起来的表观遗传机制。在母体高果糖玉米糖浆摄入的大鼠模型中，后代表现出海马依赖性记忆缺陷和神经发生减少。来自胎儿和青少年海马体的NSCs表现出持续的功能障碍和转录组失调。
从机制上讲，胎儿NSCs中DNA甲基转移酶3A的短暂下调与分泌型磷蛋白1的持续抑制相关，该蛋白编码细胞内骨桥蛋白(iOPN)。iOPN过表达部分恢复了NSC功能，支持潜在的因果联系。我们的研究提出了一个DOHaD框架，其中具有持久改变的干细胞可能保留早期生活压力的表观遗传痕迹，对器官系统和疾病风险有影响。
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