父亲的饮食影响精子及其儿子的健康

一項針對小鼠和人類的研究表明，父親的精子記錄了他的飲食——這種記錄會影響其兒子的代謝。
研究發現，給予雄性小鼠高脂肪飲食會提高其精子中某些類型的RNA水平。研究還顯示，這些飲食不健康的雄性小鼠的雄性後代出現了代謝問題，如葡萄糖不耐受，這是糖尿病的一個特徵。根據流行病學分析，體重指數（BMI）較高的男性父親的兒子也表現出類似的問題。

該研究於6月6日發表在《自然》雜誌上。

寫在精子中的信息

研究表明，母親可以將代謝特徵傳給後代。而對於父親，猶他大學醫學院（University of Utah School of Medicine）鹽湖城生殖生物學研究員陳奇（Qi Chen）及其團隊在2016年顯示，注入高脂飲食父親的精子RNA的受精小鼠卵子發育成代謝紊亂的小鼠。研究表明，父母飲食的連鎖效應是由其後代“表觀基因組”——DNA及其相關蛋白上的化學標籤的集合——的變化引起的，而不是其基因組的變化。

在《自然》研究中，雄性小鼠連續兩週食用高脂飲食。研究作者發現，這種飲食方式導致精子線粒體中的一種RNA類型發生變化——線粒體是細胞內產生能量的結構。受影響的分子稱為轉移RNA，它們是將DNA轉錄為蛋白質過程中的中間產物。

特別是，食用高脂肪食物的小鼠的精子中含有比低脂飲食小鼠更多的短片段轉移RNA。這些RNA片段可以作為基因組的表觀遺傳調節器——例如，調節某些線粒體基因的活性。

受壓的線粒體

研究結果是合理的：高脂飲食會對線粒體造成壓力，研究的主要作者、德國慕尼黑亥姆霍茲中心（Helmholtz Center Munich）環境表觀遺傳學研究員Raffaele Teperino說。當線粒體受壓時，會產生更多的RNA以產生更多的能量。

陳奇（未參與此研究）說，線粒體的反應是一種權衡。線粒體活動的增加為精子提供了足夠的動力游向卵子，但額外的線粒體RNA也會從父親傳遞給胚胎，改變胚胎從父親那裡獲得的信息，並損害其健康。

Teperino的團隊不僅研究了細胞，還研究了父親體重過重的人的健康狀況和食用高脂肪食物的小鼠的健康狀況。研究人員發現，後者群體中約有30%出現代謝紊亂。進一步的實驗表明，這些小鼠後代從父親那裡繼承了更多的線粒體tRNA，而低脂飲食小鼠的兒子則沒有。研究人員還分析了3431名兒童的數據，發現受孕時父親BMI較高與後代代謝健康狀況較差有關。

片段證據

該研究的一個技術限制是用於某些實驗的測序方法只能檢測完整的RNA分子。因此，該研究無法證明這些片段RNA是否從父親傳遞給胚胎。Teperino說：“我們假設這些片段也被傳遞了，但我們無法證明這一點。”

研究中小鼠父親只將代謝問題傳遞給男性後代，這一點與他自己2016年的論文一致，這一點特別引起了陳奇的興趣。他說：“這表明X精子和Y精子攜帶了不同的信息。”為什麼X和Y精子會這樣做，“這是未來研究的一個非常好的問題。”

陳奇說，這項研究意味著，如果你製造精子，“你應該健康飲食。這會影響你精子中攜帶的信息，也會影響你的後代。”

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-024-01623-2