父親的飲食會影響其精子和兒子健康
父親的精子會“記錄”下他的飲食偏好，進而影響其兒子的新陳代謝——這是6月6日發表于《自然》的一項研究得出的結論。
雄性小鼠的飲食會在其精子的某些RNA分子上留下印記。圖片來源：Pascal Goetgheluck/Science Photo Library
據《自然》報道，研究發現，雄性小鼠食用高脂肪飲食會提高它們精子中某些類型RNA的水平。食用這種不健康飲食的雄性小鼠的雄性后代會出現代謝問題，比如葡萄糖不耐受，這是糖尿病的一種特征。根據流行病學分析，身體質量指數（BMI）高的人類父親的兒子也表現出類似問題。
研究表明，母親可以將代謝特征傳遞給后代。至于父親，美國猶他大學醫學院生殖生物學研究員Qi Chen團隊在2016年發現，將高脂肪飲食的父親的精子RNA注入受精卵后，其會發育成代謝紊亂的小鼠。研究表明，父母飲食的連鎖反應不是由后代基因組的變化引起的，而是由他們的“表觀基因組”——懸掛在DNA上的化學標簽及其相關蛋白質集合的變化引起的。
在該研究中，雄性小鼠連續兩周食用高脂肪飲食。這種方案導致精子線粒體（細胞內產生能量的結構）中一種RNA的變化。受影響的分子被稱為轉移RNA，是將DNA轉錄成蛋白質過程中的中間產物。
與食用低脂飲食的小鼠相比，食用高脂肪飲食的小鼠的精子具有更多的片段化轉移RNA。這樣的RNA片段可以作為基因組的表觀遺傳學調節因子，例如，提高或降低某些線粒體基因的活性。
這項研究的主要作者、德國亥姆霍茲慕尼黑中心環境表觀遺傳學研究員Raffaele Teperino認為，研究結果是有道理的，高脂肪飲食會對線粒體造成壓力。當受到壓力時，線粒體會產生更多的RNA來產生更多能量。
未參與這項研究的Chen說，線粒體的反應是一種權衡。線粒體活性的增加使精子有足夠的活力游向卵子，但額外的線粒體RNA也會從父親傳給胚胎，改變胚胎從父親那里得到的信息，損害胚胎的健康。
此次，研究團隊不僅研究了細胞，還觀察了父親超重的人類和父親食用高脂肪飲食的小鼠的健康狀況。研究人員發現，在后一組中，約30%小鼠后代患有代謝紊亂。進一步的實驗表明，與低脂飲食的雄性小鼠的雄性后代相比，這些小鼠后代從父親那里獲得的線粒體tRNA要多得多。研究者還分析了3431名人類兒童的數據，發現受孕時，父親的BMI較高與后代代謝健康狀況較差有關。
該研究的一個技術限制是，一些實驗中使用的測序方法只檢測整個RNA分子。正因為如此，這項研究無法顯示碎片化的RNA是否是從父親轉移到胚胎。Teperino說：“我們假設碎片也被轉移了，但我們無法證明這一點。”
Chen特別感興趣的是，這項研究中的老鼠父親只會將代謝問題傳給雄性后代——這與他2016年發表的論文的結論一致。“這表明X精子和Y精子攜帶的信息不同。”他說，為什么X和Y精子會這樣做，是“未來研究的一個很好的問題”。
Chen說，這項研究意味著，如果你制造精子，“你應該吃得健康”，”健康與否會影響精子中攜帶的信息，進而影響后代”。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07472-3
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