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为探究父代代谢影响后代的机制，研究人员激活小鼠下丘脑 AgRP 神经元，发现其显著改变精子 sncRNA，揭示新调控机制。
在生命的传承过程中，父亲的健康状况竟然会对后代产生意想不到的影响。近年来，越来越多的研究发现，父代的饮食模式和肥胖情况，能够通过精子 RNA 中的表观遗传信号，传递给子代，影响他们的健康。然而，精子 RNA 修饰背后的具体机制却如同迷雾一般，复杂而神秘。在众多影响因素中，下丘脑 Agouti 相关肽（AgRP）神经元引起了科学家们的浓厚兴趣。它不仅是调节能量平衡的关键角色，而且在体重增加时会改变自身活性，其功能还涉及生殖和认知等多个重要生理过程。但在精子 RNA 修饰这个领域，AgRP 神经元究竟扮演着怎样的角色，一直是个未解之谜。
为了揭开这个谜团，来自西班牙 Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer 等机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Scientific Reports》杂志上，为我们理解父代代谢影响后代的机制打开了新的大门。
在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过立体定位手术，向 8 周龄的 AgrpCre/+和 Agrp+/+雄性小鼠下丘脑弓状核（ARH）双侧注射携带兴奋性 Designer Receptors Exclusively Activated by Designer Drugs（DREADD）的腺相关病毒（AAV），以此来激活 AgRP 神经元。之后，使用氯氮平 - N - 氧化物（CNO）对小鼠进行化学遗传学激活。实验结束后，通过心脏灌注、固定、冷冻保护等一系列操作，制备小鼠大脑切片进行 cFOS 免疫检测，以此来确认实验操作的准确性。对于精子相关研究，研究人员从小鼠附睾尾提取成熟精子，进行 RNA 提取、纯度评估，并构建小非编码 RNA（sncRNA）文库，利用 Illumina NextSeq2000 进行测序。最后，运用多种生物信息学工具和统计方法对测序数据进行深入分析。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 精子 sncRNA 的整体特征：在对测序数据进行分析后发现，对照组和 AgRP 神经元激活组小鼠精子中 sncRNA 的分布和生物类型相似。对照组小鼠精子中，微小 RNA（miRNA）占 32%，PIWI 相互作用 RNA（piRNA）占 14%，转移 RNA 衍生的小 RNA（tsRNA）占 15%，核糖体小 RNA（rsRNA）占 25%；激活组中，miRNA 占 33%，piRNA 占 16%，tsRNA 占 12%，rsRNA 占 22%。这表明 AgRP 神经元激活对精子 RNA 有效载荷的影响并非体现在整体 sncRNA 谱的广泛变化上。
- tsRNA 片段大小的变化：进一步研究发现，AgRP 神经元激活后，tsRNA 的片段大小出现了特异性改变。30bp、31bp（P 值 < 0.05）和 32bp（P 值 = 0.05）的 tsRNA 片段显著减少，约降低了 40%。研究人员推测，这可能是因为 AgRP 神经元激活影响了 tsRNA 的酶促加工途径，毕竟 tsRNA 是由成熟 tRNA 经特定酶加工产生的，而且附睾中存在丰富的核酸酶，具备快速进行 RNA 加工的能力。
- 差异表达的 sncRNA：通过差异表达分析，研究人员发现 AgRP 神经元激活后，精子中有 195 种 sncRNA 上调，45 种下调，约占总 sncRNA 池的 2%。在受影响的生物类型中，piRNA 占 26%，rsRNA 占 6%，tsRNA 占 6%，miRNA 占 2%，还有 60% 的差异表达 sncRNA 未被注释。值得注意的是，所有检测到的 tsRNA、miRNA 和 rsRNA 均下调，只有 piRNA 既有上调又有下调，显示出更为复杂的调控模式。
- 与其他研究的比较：研究人员将本次研究数据与之前三项关于短期和长期致肥胖饮食对精子 RNA 有效载荷组成影响的研究进行对比。结果发现，tsRNA - Ser - TGA - 5’和 tsRNA - Glu - TTC - 5’的改变在多项研究中均有出现，其他 tsRNA 如 tsRNA - Asp - GTC 和 tsRNA - Glu - CTC - 5’也呈现出相似的变化模式。这表明特定的 tsRNA 可能是对 AgRP 神经元激活和饮食变化产生生理反应的关键标记物或介质。此外，短期高脂饮食（HFD）和 AgRP 激活对精子 tsRNA 谱的影响更为相似，而长期西方饮食（WD）则产生不同的变化，这暗示了不同饮食干预和 AgRP 神经元激活背后存在不同的调控机制。
- miRNA 的功能分析：研究人员还对 miR - 486（a 和 b）进行了基因本体分析，发现其相关的许多生物学途径与生物调节和发育过程有关。这意味着虽然 miRNA 变化的重叠不太明显，但在早期发育阶段，这些变化的功能意义可能不容忽视。
在研究结论和讨论部分，研究人员首次证实了 AgRP 神经元激活会显著改变精子 sncRNA 有效载荷，特别是特定 tsRNA、miRNA 和 rsRNA 的下调，piRNA 则呈现出不同的变化模式。这些结果表明，肥胖对精子 RNA 组成的有害影响，可能部分是通过涉及 AgRP 神经元的共同上游调节机制来介导的。这一发现为下丘脑 AgRP 神经元介导的精子表观遗传信息调节提供了新的视角，揭示了父代代谢状态影响后代的潜在机制，为进一步研究代谢性疾病的跨代遗传提供了重要线索。不过，研究人员也指出，虽然本次研究取得了重要进展，但仍需要更多的验证方法来进一步加强这些观察结果，未来的研究可以深入探讨下丘脑 AgRP 神经元活动与精子 RNA 修饰之间的分子机制，明确介导这些 RNA 含量快速变化的精确途径。
