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Title

Herencia intergeneracional de los efectos del ejercicio físico sobre el aprendizaje y la memoria. Mecanismos celulares y moleculares

AuthorsRodríguez McGreevy, Kerry
AdvisorTrejo, José L. ; Fontán Lozano, Ángela
Issue Date16-Dec-2019
PublisherUniversidad Autónoma de Madrid
AbstractPhysical exercise produces positive effects in the brain. This study shows that paternal physical activity influences cerebral physiology and the cognition of their offspring. To analyse intergenerational inheritance of the positive effects of exercise, three patrilineal strategies were implemented: firstly, litters of sedentary fathers were compared to litters of the same fathers after physical exercise; secondly, the litters of sedentary fathers were compared to the litters of other exercised fathers; Finally, it was found that intergenerational transmission took place through the germ pathway using in vitro fertilization techniques and embryo transfer. After behavioural assessment, it was found that physical exercise had positive effects on learning and memory of the exercised fathers and their offspring. The analysis of mitochondrial physiology in the hippocampus suggested a specific reprogramming of mitochondrial physiology of the hippocampus in the offspring of running fathers. Due to its close relationship with learning and memory, as well as exercise, Adult Hippocampal Neurogenesis (AHN) was analyzed. The results showed an increase in the proliferation of the dentate gyrus cells of the hippocampus in both the exercised fathers and their offspring. By means of the differential expression analysis of the adult hippocampus of exercised fathers and their offspring, it was possible to identify significant differentially expressed genes in the hippocampus. However, no genes common to both generations were found, suggesting that different hippocampal gene expression change profiles are found behind the same cognitive phenotype. Functional genomic analysis revealed that physical exercise affects the expression of genes associated with the synaptic transmission of the hippocampus, while, in the offspring, it alters genes associated with the regulation of transcription of the hippocampal cells. In addition, this analysis showed numerous sets of enriched genes related to cell cycle and cell proliferation, mitochondria, growth factors, metabolism and microRNAs, both in exercised fathers and in their offspring. Finally, no differences were found in the sperm DNA methylation of exercised fathers. These results suggest that there are other epigenetic mechanisms involved, such as histone modification or non-coding RNAs. Since, in the functional genomic analysis, numerous sets of enriched genes related to genes associated with micro RNAs in the hippocampus were found, micro RNAs could be behind intergenerational transmission.
El ejercicio físico produce efectos positivos en el cerebro. El presente trabajo demuestra que la actividad física paterna influye en la fisiología cerebral y la cognición de su descendencia. Para analizar la herencia intergeneracional de los efectos positivos del ejercicio, se implementaron tres estrategias patrilineales: primero, se compararon camadas de padres sedentarios con las camadas de los mismos padres tras realizar ejercicio físico; segundo, se compararon las camadas de padres sedentarios con las camadas de otros padres ejercitados; finalmente, se comprobó que la transmisión intergeneracional tuvo lugar a través de la vía germinal mediante técnicas de la fertilización in vitro y trasferencia embrionaria. Tras la evaluación de la conducta, se comprobó que el ejercicio físico tuvo efectos positivos en el aprendizaje y la memoria de los padres ejercitados y su descendencia. El análisis de la fisiología mitocondrial en el hipocampo sugirió una reprogramación específica de la fisiología mitocondrial del hipocampo en la descendencia de padres corredores. Debido a su estrecha relación con el aprendizaje y la memoria, así como con el ejercicio, se analizó la Neurogénesis Hipocampal Adulta (NHA). Los resultados mostraron un aumento en la proliferación de células del giro dentado del hipocampo tanto en los padres ejercitados como en sus crías. Mediante el análisis de expresión diferencial del hipocampo adulto de padres ejercitados y sus crías, se pudo identificar genes significativamente diferencialmente expresados en el hipocampo. No obstante, no se hallaron genes comunes a ambas generaciones, lo que sugiere que detrás de un mismo fenotipo cognitivo se encuentran perfiles de cambio de expresión génica hipocampal diferentes. El análisis genómico funcional reveló que realizar ejercicio físico afecta a la expresión de genes asociados a la transmisión sináptica del hipocampo, mientras que, en la descendencia, altera genes asociados a la regulación de la transcripción de las células hipocampales. Además, este análisis mostró numerosos conjuntos de genes enriquecidos relacionados con la proliferación y ciclo celular, las mitocondrias, los factores de crecimiento, el metabolismo y los micro ARNs, tanto en padres ejercitados como en su descendencia. Por último, no se hallaron diferencias en la metilación del ADN del esperma de padres ejercitados. Estos resultados sugieren que hay otros mecanismos epigenéticos involucrados como la modificación de histonas o ARNs no codificantes. Dado que, en el análisis genómico funcional se encontraron numerosos conjuntos de genes enriquecidos relacionados con genes asociados a micro ARNs en el hipocampo, los micro ARNs podrían estar detrás de la transmisión intergeneracional.
DescriptionMemoria de Tesis doctoral presentada por Kerry Rodríguez McGreevy, para obtener el doctorado (Mención en Anatomía, Histología y Neurociencia) por la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), realizada bajo la dirección de Dr. José Luis Trejo Perez y Dra. Ángela Fontán Lozano .-- 415 pages
URIhttp://hdl.handle.net/10261/211240
Appears in Collections:(IC) Tesis
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