父亲受孕前的饮食可能会影响后代的健康

父亲使用多种机制将信息传递给下一代，其中包括一组对环境变化敏感的小非编码 RNA (sncRNA)。然而，目前尚不清楚附睾中的精子是否容易受到环境线索的影响。

现在，研究人员研究了父亲饮食对儿童健康的影响，特别是受孕前饮食的影响。他们使用了“两种不同的受孕前急性高脂饮食范例，以分析附睾和睾丸对精子 sncRNA 库和后代健康的贡献。”

研究人员重点研究了线粒体 tRNA（mt-tRNA）及其片段（mt-tsRNA），发现这些 RNA 通过调节基因表达在健康特征的遗传中发挥着关键作用。通过研究，他们发现附睾精子对环境敏感，而发育中的生殖细胞则不然。

这种线粒体 DNA (mt-DNA) 通过中间体 mt-RNA 在线粒体中产生蛋白质，并且通常从母亲遗传给后代。以前，人们认为父亲与后代线粒体的遗传组成无关。然而，最近的研究表明，精子在受精过程中会携带 mt-RNA 片段 (mt-tsRNA) 进入卵子。mt-tsRNA 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来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着重要但间接的影响，从而影响孩子的能量代谢。

本作品发表于 自然 在论文中，“饮食诱导和精子携带的线粒体 RNA 的表观遗传。”

研究人员在研究中使用了 LIFE Child 队列的数据，该队列包含来自 3,000 多个家庭的信息。分析表明，父亲的体重会影响孩子的体重及其对代谢疾病的易感性。这种影响独立于母亲体重、父母遗传或环境条件等其他因素而存在。

作者写道，在人类中，“精子中的 mt-tsRNA 与体重指数相关，父亲在受孕时超重会使后代肥胖风险加倍，并损害代谢健康。”

研究人员还给小鼠喂食高脂肪食物。这对动物的生殖器官产生了影响，包括附睾——雄性生殖系统中新形成的精子成熟的区域。

“我们的研究表明，小鼠附睾中接触高脂肪饮食的精子会导致其后代患代谢疾病的倾向增加，”亥姆霍兹慕尼黑实验遗传学研究所环境表观遗传学组首席研究员 Raffaele Teperino 博士说。

此外，作者指出，对涉及线粒体功能基因的突变小鼠精子 sncRNA 测序，以及对其野生型后代的代谢表型分析表明，mt-tsRNA 的上调是线粒体功能障碍的下游。

当使用接受过高脂肪饮食的小鼠的精子通过体外受精产生胚胎时，他们发现这些精子中的 mt-tsRNA 在早期胚胎中显著影响基因表达。这反过来又影响后代的发育和健康。

更具体地说，他们指出“遗传混合的双细胞胚胎的单胚胎转录组学证明，在受精时，mt-tRNA 从精子转移到卵母细胞，并表明它们参与了早期胚胎转录的控制。”

“我们的假设是，生命过程中获得的表型，如糖尿病和肥胖症，是通过表观遗传机制在几代人之间传递的，这项研究进一步证实了这一假设。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。这不仅通过母系发生，而且正如我们的研究结果表明的那样，也通过父系发生，”亥姆霍兹慕尼黑研究主任 Martin Hrabě de Angelis 博士解释说。

研究结果强调了父亲在怀孕前的健康所起的作用，并为预防保健提供了新方法：“我们的研究结果表明，希望成为父亲的男性应该更加关注预防保健，并应为此制定计划，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。”