《Behavioural Brain Research》：Maternal Exercise During Pregnancy Mitigates Behavioral and Morphological Deficits Induced by Early-Life Stress
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孕期运动可缓解母婴分离诱导的子代神经行为异常，改善海马体形态及BDNF表达，提示其神经保护作用。
Jansen Fernandes | Eduardo Alves da Silva | Glauber Menezes Lopim | Christiane Gimenes | Kil Sun Lee | Ricardo Mario Arida
圣保罗联邦大学，保罗斯塔医学院，生理学系，神经生理学实验室，巴西圣保罗
摘要
母体分离（MS）是一种广泛使用的早期生活压力模型，会导致后代出现长期的行为和神经生物学变化。孕期母体运动被认为是一种非药物策略，可以抵消这些不良影响。怀孕的Wistar大鼠被分为两组：一组是久坐不动的，另一组可以自由使用跑步轮。后代被分为四个实验组：久坐不动且未经历母体分离的母亲所生的后代（SedMS?）、久坐不动但经历了母体分离的母亲所生的后代（SedMS+）、运动且未经历母体分离的母亲所生的后代（ExMS?）以及运动且经历了母体分离的母亲所生的后代（ExMS+）。行为评估从出生后第90天（P90）开始，在成年期进行，包括开放场地测试、高架十字迷宫测试、强迫游泳测试和情境恐惧条件反射测试。通过各向同性分离技术对海马体进行形态学分析，以量化神经元和非神经元细胞的数量。通过染色质免疫沉淀（ChIP）技术检测表观遗传变化，使用抗乙酰化组蛋白H3和H4抗体，并扩增bdnf基因的IV和VI外显子。母体分离增加了类似抑郁的行为并损害了海马体依赖的记忆，而母体运动可以减轻这些效应。母体分离还增加了海马体中的非神经元细胞数量并减少了神经元细胞数量，而孕期运动则逆转了这些变化。在检测的bdnf基因位点上，各组之间没有发现显著的组间差异。孕期母体运动可以缓解早期生活压力引起的行为和形态学缺陷，支持其在保护海马体完整性和功能方面的神经保护作用。尽管没有检测到显著的表观遗传变化，但这些发现表明，母体体育活动可能是减轻早期生活逆境长期神经生物学后果的有希望的干预措施。
引言
早期生活经历在塑造神经发育和行为方面起着重要作用，母体照顾是决定后代健康和认知功能的关键因素[1]、[2]。母体分离（MS）被广泛用作早期生活压力的实验模型，因为它模拟了破坏母婴关系的不良条件，导致成年后持续的神经生物学和行为变化[3]、[4]。母体分离与神经精神障碍（包括焦虑、抑郁和认知障碍）的易感性增加有关，这些障碍通过神经炎症、下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的失调以及突触可塑性的改变来发挥作用[3]、[4]。
母体分离影响后代神经发育的一个关键机制是诱导神经炎症反应，这会改变神经递质代谢并损害突触可塑性，尤其是在与记忆和情绪调节相关的大脑区域（如海马体）[6]、[7]。这种由压力引起的神经炎症与促炎细胞因子水平升高、氧化应激以及调节关键神经营养因子（如脑源性神经营养因子（bdnf）表达的表观遗传修饰有关[8]、[9]。bdnf基因在神经元存活、突触可塑性和认知过程中起着关键作用，其失调与动物模型和人类研究中的认知缺陷和情绪障碍有关[10]。
孕期母体运动被认为是一种非药物干预措施，能够增强后代对早期生活压力的神经发育韧性。研究表明，孕期母体运动可以增加后代海马体中的bdnf水平、神经元和非神经元细胞的绝对数量[11]，以及成年后的神经发生[12]。此外，孕期运动还被证明可以调节后代海马体中的表观遗传标记，包括全局DNA甲基化和组蛋白乙酰化，这两者都已知可以调节与神经可塑性、情绪调节和记忆形成相关的基因表达[13]、[14]、[15]。
尽管有这些证据，但目前尚不清楚母体运动是否能够完全抵消早期生活压力引起的行为、形态学和表观遗传变化。鉴于海马体在记忆和情绪调节中的关键作用，本研究旨在探讨孕期母体运动是否能够减轻母体分离对行为、海马体细胞组成以及bdnf基因组蛋白乙酰化的不良影响。由于性别差异会影响对早期生活压力和母体运动的神经生物学反应[05, 12]，本研究专注于雄性后代，以减少可能干扰行为和分子分析的激素变异。
实验对象
实验对象
实验对象为来自医学和生物学实验模型开发中心（CEDEME）的3个月大的Wistar大鼠。所有动物都被饲养在聚丙烯笼中，可以自由摄取食物和水，处于温度为22°C ± 2°C、光照时间为12小时（早上7:00开启灯光）的受控环境中。成年雄性和雌性大鼠一起饲养约5天以诱导妊娠。交配期间，雌性大鼠与雄性大鼠按2:1的比例保持接触，直到
开放场地测试
为了评估运动能力和探索行为，使用了开放场地测试。双向MANOVA分析显示，大鼠在边缘区域的移动情况（图2A；组效应：F (1, 36) = 0.4539, p = 0.5048；产后处理效应：F (1, 36) = 0.08892, p = 0.7673；组×产后处理交互作用：F (1, 36) = 0.07026, p = 0.7925）以及中心区域的移动情况（图2B；组效应：F (1, 36) = 0.0, p > 0.9999；产后处理效应：F (1, 36) = 0.5891, p = 0.4478；组×产后处理交互作用：
讨论
本研究旨在探讨孕期母体运动是否能够减轻早期生活压力（由母体分离引起）对成年后代的行为、形态学和表观遗传结果的不利影响。我们的研究结果表明，虽然母体分离会对情绪和记忆产生负面影响，但妊娠期的母体运动可以减轻这些缺陷，这表明孕期运动具有潜在的神经保护作用。然而，某些行为
行为结果
母体分离是一种公认的早期生活压力模型，会破坏母婴关系，导致长期的神经生物学变化，包括增加对焦虑、抑郁和认知障碍的易感性[3]、[4]。然而，其对探索行为和类似焦虑行为的影响尚不一致。一些研究表明，母体分离会导致开放场地测试中的探索行为减少和高架十字迷宫中的防御行为增加[18]、[19]
形态学结果
海马体是调节应激反应、情绪和记忆的关键区域，对早期生活压力非常敏感。在我们的研究中，母体分离导致海马体中的非神经元细胞数量增加，这表明可能存在神经炎症反应。这一发现与证据一致，即母体分离会激活小胶质细胞并促进促炎细胞因子（如IL-1β、IL-6和TNF-α）的释放，这些因子会
表观遗传调节
表观遗传修饰（如DNA甲基化和组蛋白乙酰化）在调节环境因素（包括早期生活压力）引起的基因表达中起着重要作用。例如，大量证据表明，母体分离会导致海马体中长期的表观遗传变化，特别是影响bdnf基因的表达。
研究表明，母体分离会降低bdnf基因exon I处的组蛋白H3乙酰化水平[29]，并增加bdnf基因exon IV处的乙酰化组蛋白H3和H4的水平[19]
结论
本研究表明，母体分离会导致后代出现长期的行为和形态学变化，特别是增加类似抑郁的行为，损害海马体依赖的记忆，并改变海马体的细胞组成。这些发现进一步强调了早期生活压力会破坏神经发育过程，从而导致后期的情绪和认知缺陷。重要的是，我们的结果突出了
资助
本研究得到了巴西高等教育人员培训协调委员会（CAPES-PRINT #88881.310490/2018-01和001）、国家科学技术发展委员会（CNPq #302689/2022-2）以及圣保罗州研究基金会（FAPESP #2022/10696-1）的支持。
作者贡献声明
Eduardo Alves da Silva： 数据可视化、软件使用、资源管理、方法学设计、数据分析、数据整理。Jansen Fernandes： 文章撰写——审稿与编辑、初稿撰写、验证、项目管理、方法学设计、研究实施、数据分析、概念构思。Ricardo Mario Arida： 文章撰写——审稿与编辑、数据可视化、验证、项目管理、资金筹集、概念构思。Kil Sun Lee： 文章撰写——审稿与编辑、数据可视化
利益冲突声明
作者声明没有与本研究相关的财务或非财务利益冲突。
致谢
作者感谢医学和生物学实验模型开发中心（CEDEME, UNIFESP）的技术人员们在动物护理和实验程序方面提供的帮助。同时，我们也感谢生理学系的同事们在实验设计和分析过程中提供的宝贵意见。
利益冲突
作者声明与本研究无关的任何财务或非财务利益冲突。
