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Nature：父親的飲食會影響自己的精子和兒子的健康

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2025年06月06日 12:48

原創(chuàng) 生物世界生物世界

撰文丨王聰

編輯丨王多魚

排版丨水成文

許多研究顯示，母親可以將代謝特征傳遞給自己的后代，那么父親呢？

早在2016年，中國科學院動物所周琪院士、中國科學院上海生命科學院營養(yǎng)所翟琦巍等在 Science 期刊發(fā)表論文【1】，通過將高脂飲食誘導的肥胖父代小鼠的精子總RNA注射進正常的受精卵，發(fā)現(xiàn)這些受精卵發(fā)育成的小鼠在正常飲食下也會出現(xiàn)類似于父代肥胖小鼠的糖代謝紊亂，并進一步揭示了肥胖肥胖小鼠精子中的tsRNA可為一種表觀遺傳信息載體，將高脂飲食誘導的父代代謝紊亂表型傳遞給子代。

2024年6月5日，德國環(huán)境健康研究中心（GmbH）的研究人員在國際頂尖學術(shù)期刊 Nature 上發(fā)表了題為：Epigenetic inheritance of diet-induced and sperm-borne mitochondrial RNAs 的研究論文【2】。

該研究發(fā)現(xiàn)，受孕前2周時間的高脂飲食就會影響雄性小鼠的精子中線粒體編碼的轉(zhuǎn)運RNA（mt-tRNA），從而導致其雄性后代出現(xiàn)葡萄糖耐受不良等代謝問題。而肥胖的人類父親的孩子也表現(xiàn)出類似的問題。這表明了父親的飲食會影響自己的精子和孩子的健康。

總的來說，這項研究進一步證實了父親在受孕時的健康狀況與后代代謝之間的相關(guān)性，證明了線粒體編碼的tRNA（mt-tRNA）及其片段是飲食誘導的和通過精子傳遞的，并在生理條件下證明了mt-tRNA的表觀遺傳的代際傳遞。這項研究也提示我們，在生命過程中獲得的表型（例如糖尿病和肥胖）是通過表觀遺傳機制跨代傳遞的。

精子中含有復雜且對環(huán)境敏感的小非編碼RNA（sncRNA），這些小非編碼RNA影響后代發(fā)育及其成年表型。精子在睪丸中發(fā)生，在附睪中成熟并獲得運動能力，而附睪中的精子是否直接易受環(huán)境信號的影響尚不完全清楚。在這項研究中，研究團隊通過孕前急性高脂飲食模式來分析附睪和睪丸對精子的sncRNA庫和后代健康的貢獻。

研究團隊發(fā)現(xiàn)，附睪中的精子對環(huán)境敏感（而不是睪丸中發(fā)育的生殖細胞），兩周的高脂飲食會導致雄性小鼠精子的一種小非編碼RNA的變化——線粒體編碼的轉(zhuǎn)運RNA（mt-tRNA）及其片段增加。這些2周高脂飲食的小鼠父親的雄性子代有高達30%的比例出現(xiàn)了葡萄糖耐量不良。

利用線粒體DNA的遺傳多樣性和單胚胎轉(zhuǎn)錄組學，研究團隊追蹤了早期胚胎中mt-tRNA的親本來源，發(fā)現(xiàn)它們在受精時從精子中轉(zhuǎn)移而來，并參與了早期胚胎的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。因此，研究團隊提出了一種模型——急性高脂飲食暴露會誘導體細胞組織和精子中的線粒體功能障礙，而通過上調(diào)線粒體DNA的轉(zhuǎn)錄來進行補償，而這會導致mt-tRNA及其片段的積累，這些片段是表觀遺傳的，可能有助于改變早期胚胎的轉(zhuǎn)錄和成年后代的葡萄糖代謝。

父母肥胖，尤其是母親肥胖，是兒童早發(fā)性肥胖的最強危險因素。為了進一步證明父親對人類子代代謝健康的貢獻，研究團隊分析了LIFE兒童研究（包含3431名人類兒童）的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)父親在受孕時體重指數(shù)（BMI）較高與后代代謝健康狀況較差有關(guān)。具體來說，父親的BMI獨立于母親BMI和子代年齡，對子代BMI有額外影響。在母親身材瘦弱的家庭中，父親超重會使子代肥胖的風險增加一倍，而父親肥胖會進一步加劇這種風險，父親體重指數(shù)的增加還與子代胰島素抵抗有關(guān)。