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【生命科普】父亲的饮食会影响其精子和儿子健康
2024-06-14 浏览次数:

来源:中国科学报

作者:文乐乐 

 

父亲的精子会“记录”下他的饮食偏好,进而影响其儿子的新陈代谢——这是6月6日发表于《自然》的一项研究得出的结论。


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雄性小鼠的饮食会在其精子的某些RNA分子上留下印记。图片来源:Pascal Goetgheluck/Science Photo Library


据《自然》报道,研究发现,雄性小鼠食用高脂肪饮食会提高它们精子中某些类型RNA的水平。食用这种不健康饮食的雄性小鼠的雄性后代会出现代谢问题,比如葡萄糖不耐受,这是糖尿病的一种特征。根据流行病学分析,身体质量指数(BMI)高的人类父亲的儿子也表现出类似问题。

研究表明,母亲可以将代谢特征传递给后代。至于父亲,美国犹他大学医学院生殖生物学研究员Qi Chen团队在2016年发现,将高脂肪饮食的父亲的精子RNA注入受精卵后,其会发育成代谢紊乱的小鼠。研究表明,父母饮食的连锁反应不是由后代基因组的变化引起的,而是由他们的“表观基因组”——悬挂在DNA上的化学标签及其相关蛋白质集合的变化引起的。

在该研究中,雄性小鼠连续两周食用高脂肪饮食。这种方案导致精子线粒体(细胞内产生能量的结构)中一种RNA的变化。受影响的分子被称为转移RNA,是将DNA转录成蛋白质过程中的中间产物。

与食用低脂饮食的小鼠相比,食用高脂肪饮食的小鼠的精子具有更多的片段化转移RNA。这样的RNA片段可以作为基因组的表观遗传学调节因子,例如,提高或降低某些线粒体基因的活性。

这项研究的主要作者、德国亥姆霍兹慕尼黑中心环境表观遗传学研究员Raffaele Teperino认为,研究结果是有道理的,高脂肪饮食会对线粒体造成压力。当受到压力时,线粒体会产生更多的RNA来产生更多能量。

未参与这项研究的Chen说,线粒体的反应是一种权衡。线粒体活性的增加使精子有足够的活力游向卵子,但额外的线粒体RNA也会从父亲传给胚胎,改变胚胎从父亲那里得到的信息,损害胚胎的健康。

此次,研究团队不仅研究了细胞,还观察了父亲超重的人类和父亲食用高脂肪饮食的小鼠的健康状况。研究人员发现,在后一组中,约30%小鼠后代患有代谢紊乱。进一步的实验表明,与低脂饮食的雄性小鼠的雄性后代相比,这些小鼠后代从父亲那里获得的线粒体tRNA要多得多。研究者还分析了3431名人类儿童的数据,发现受孕时,父亲的BMI较高与后代代谢健康状况较差有关。

该研究的一个技术限制是,一些实验中使用的测序方法只检测整个RNA分子。正因为如此,这项研究无法显示碎片化的RNA是否是从父亲转移到胚胎。Teperino说:“我们假设碎片也被转移了,但我们无法证明这一点。”

Chen特别感兴趣的是,这项研究中的老鼠父亲只会将代谢问题传给雄性后代——这与他2016年发表的论文的结论一致。“这表明X精子和Y精子携带的信息不同。”他说,为什么X和Y精子会这样做,是“未来研究的一个很好的问题”。

Chen说,这项研究意味着,如果你制造精子,“你应该吃得健康”,”健康与否会影响精子中携带的信息,进而影响后代”。