《细胞》子刊：运动的好处能通过胎盘传给宝宝！科学家发现，小鼠运动会刺激胎盘分泌SOD3，改善子代肝脏代谢功能丨科学大发现( 二 ) 磨牙|夜晚|肚子|睡觉磨牙|医生

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▲只有处于妊娠期且有运动训练的母鼠来源血清能够显著增加肝母细胞AMPK的磷酸化水平
随后利用LC-MS/MS技术分析运动母鼠的血清，并结合GO数据库筛选能通过胎盘屏障的蛋白。最终筛选出4种胎盘中高表达的蛋白，而其中只有超氧化物歧化酶3（SOD3）这一蛋白被发现可增加AMPK磷酸化[10]。
紧接着他们检测不同状态母鼠血清中的SOD3蛋白，发现运动训练可增加普通饲料和高脂饮食（HFD）喂养的妊娠母鼠血清SOD3水平。相反，饮食和运动均不影响非妊娠雌性动物的SOD3水平。
有趣的是，运动仅增加胎盘和滋养层细胞的SOD3表达。同时母鼠运动也增加了胎鼠血清中SOD3的水平。
以上数据说明，母体运动能显著增加胎盘SOD3分泌到母体与胎儿血液中。

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▲运动组母鼠及胎儿血清中的SOD3蛋白含量均增加
研究人员利用重组SOD3蛋白处理小鼠及人肝母细胞，发现TET、IDH和葡萄糖代谢基因的mRNA表达均增加，且SOD3处理能够逆转HFD对肝脏基因表达的抑制作用。
而SOD3处理后，胚胎肝母细胞葡萄糖代谢基因CpG岛的5-mC水平下降，5-hmC水平增加。不过，TET1和TET2敲低会显著减弱SOD3诱导的肝母细胞肝脏代谢基因表达。
此外，SOD3处理也增加了小鼠和人肝母细胞中AMPKα磷酸化，同样，用AMPK抑制剂化合物C处理细胞可阻断SOD3的作用。
这些结果表明SOD3通过AMPK-TET轴介导的DNA去甲基化促进肝脏代谢基因表达。
随后该团队在敲除SOD3基因的动物模型中进行验证，发现胎盘特异性SOD3缺失后，母鼠运动对子代的有益影响也消失了。
同时他们通过细胞实验发现维生素D受体（VDR）信号是诱导胎盘SOD3表达的必要条件。

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▲敲除SOD3基因的动物模型实验发现，胎盘特异性SOD3缺失后，母鼠运动对子代的有益影响也消失了
最后，该团队收集孕妇在不同妊娠阶段的血清，发现妊娠晚期血清SOD3水平显著高于妊娠早期和中期，并与胎盘重量呈正相关，妊娠期运动的孕妇血清中SOD3蛋白含量上升，其胎盘中SOD3 mRNA的表达也显著上升。

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▲妊娠期运动的孕妇血清中SOD3蛋白含量上升，其胎盘中SOD3 mRNA的表达也显著上升
由此证明，母体运动通过维生素D受体信号通路上调胎盘中SOD3蛋白表达和分泌，从而激活胎儿肝脏细胞内AMPK/TET通路，引发了胎儿肝脏中葡萄糖代谢基因启动子的去甲基化，进而改善胎儿的代谢功能，影响子代健康。
该研究团队发现的母体运动上调的胎盘SOD3表达与子代肝脏代谢变化之间的交互影响，为改善人类整体代谢健康提供了新的机制假说。
在未来的研究发展下，或许能够为阻断代谢性疾病向下一代的传播带来新的治疗手段。
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参考文献：
1.Kusuyama J, Alves-Wagner AB, Conlin RH, et al. Placental superoxide dismutase 3 mediates benefits of maternal exercise on offspring health [published online ahead of print, 2021 Mar 19]. Cell Metab. 2021;S1550-4131(21)00111-X. doi:10.1016/j.cmet.2021.03.004.
2.Zheng Y, Ley SH, Hu FB. Global aetiology and epidemiology of type 2 diabetes mellitus and its complications. Nat Rev Endocrinol. 2018;14(2):88-98. doi:10.1038/nrendo.2017.151.
3.Glastras SJ, Chen H, Pollock CA, Saad S. Maternal obesity increases the risk of metabolic disease and impacts renal health in offspring. Biosci Rep. 2018;38(2):BSR20180050. Published 2018 Mar 29. doi:10.1042/BSR20180050.
4.Carter LG, Lewis KN, Wilkerson DC, et al. Perinatal exercise improves glucose homeostasis in adult offspring. Am J Physiol Endocrinol Metab. 2012;303(8):E1061-E1068. doi:10.1152/ajpendo.00213.2012.
5.Stanford KI, Takahashi H, So K, et al. Maternal Exercise Improves Glucose Tolerance in Female Offspring. Diabetes. 2017;66(8):2124-2136. doi:10.2337/db17-0098.