《Nature》精子靠什么吸引卵细胞？父亲孕前饮食至关重要

研究人员发现，父亲在怀孕前的饮食对孩子的健康有很大影响：一个肥胖的精子征服了卵母细胞，并通过传递饮食诱导的表观遗传信息来照亮卵母细胞。

　　

一项新的研究表明，怀孕前父亲的饮食会影响孩子的健康，这表明关注父亲的健康和饮食可以预防后代的代谢性疾病。

慕尼黑亥姆霍兹大学(Helmholtz Munich)“环境表观遗传学”研究小组的负责人Raffaele Teperino博士和他的团队探索了父亲在怀孕前的饮食如何影响孩子的健康。该研究集中于精子中存在的特定小RNA分子，称为线粒体tRNA片段(mt-tsRNAs)。这些RNA通过控制基因表达，在健康性状的代际传递中起着至关重要的作用。

在他们的研究中，研究人员使用了来自LIFE Child队列的数据，其中包括来自3000多个家庭的信息。分析表明，父亲的体重会影响孩子的体重和对代谢性疾病的易感性。这种影响独立于其他因素，如母亲的体重、父母的遗传或环境条件。

父亲的饮食影响孩子

为了验证他们的分析结果，研究小组随后在小鼠身上进行了实验。这些小鼠被喂食高脂肪食物，即脂肪含量高于正常饮食的食物。这对动物的生殖器官有影响，包括附睾。附睾是男性生殖系统中新形成的精子成熟的地方。Raffaele Teperino说:“我们的研究表明，在小鼠附睾中暴露于高脂肪饮食的精子会导致后代患代谢性疾病的倾向增加。”

为了加深研究结果，研究小组在实验室进行了进一步的研究。他们通过体外受精(在试管中受精)创造了胚胎。当Teperino的团队使用高脂肪饮食小鼠的精子时，他们发现这些早期胚胎精子中的mt-tsRNAs显著影响基因表达。这反过来又会影响后代的发育和健康。

“我们的假设是，在生命过程中获得的表型，如糖尿病和肥胖，是通过表观遗传机制代代相传的，这项研究加强了这一假设。在这里，表观遗传学充当了环境和基因组之间的分子联系，甚至跨越了代际界限。这不仅发生在母系，而且正如我们的研究结果所表明的那样，也发生在父系，”这项研究的合著者、亥姆霍兹慕尼黑大学的研究主任Martin Hrabě de Angelis教授解释说。

希望成为父亲的男子的预防性保健

亥姆霍兹慕尼黑研究人员的研究结果强调了怀孕前父亲健康的作用，并提供了预防性保健的新方法“我们的研究结果表明，希望成为父亲的男性应该得到更多的关注，应该为此制定计划，特别是在饮食方面，”Teperino说。“这可以降低儿童患肥胖症和糖尿病等疾病的风险。”

父亲的间接影响

线粒体通常被认为是细胞的能量发电站。它们有自己的DNA，独立于细胞核中的DNA。这种线粒体DNA (mt-DNA)通过中间的mt-RNA在线粒体中产生蛋白质，通常由母亲遗传给后代。以前，人们认为父亲在后代线粒体的基因组成中没有任何作用。

然而，最近的研究表明，在受精过程中，精子携带mt-RNA片段(“mt-tsRNA”)进入卵子。mt-tsRNAs在表观遗传学中发挥作用，调节早期胚胎中的基因表达:它们可以通过改变线粒体中某些基因的活性间接影响后代的发育和健康。因此，父亲对线粒体的遗传印记有重要的影响，从而对孩子的能量代谢有间接的影响。

参考文献:

“Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs” by A. Tomar, M. Gomez-Velazquez, R. Gerlini, G. Comas-Armangué, L. Makharadze, T. Kolbe, A. Boersma, M. Dahlhoff, J. P. Burgstaller, M. Lassi, J. Darr, J. Toppari, H. Virtanen, A. Kühnapfel, M. Scholz, K. Landgraf, W. Kiess, M. Vogel, V. Gailus-Durner, H. Fuchs, S. Marschall, M. Hrabě de Angelis, N. Kotaja, A. Körner and R. Teperino, 5 June 2024, Nature.