【歐陽永叔專欄】高脂肪飲食父親育成代謝紊亂的下一代

根據一項對小鼠和人類的研究，父親的精子記錄了他的飲食，而這種記錄會影響他兒子的新陳代謝。朱利安·諾沃格羅茲基Julian Nowogrodzki發表在最新一期《自然》(Nature)的<父親的飲食會影響他的精子和兒子的健康>( A dad’s diet affects his sperm — and his sons’ health)指出，吃高脂肪食物的小鼠父親和體重指數高的人類父親都有患有代謝紊亂的雄性後代。(Mouse fathers who ate high-fat foods and human fathers with high body-mass index have male offspring with metabolic disorders.)
高脂肪飲食父親育成代謝紊亂的下一代
研究發現，給雄性小鼠高脂肪飲食會提高精子中某些類型的RNA水準。該研究還表明，這種不健康飲食的雄性小鼠的雄性後代存在代謝問題，例如葡萄糖耐受不良，這是糖尿病的一個特徵。根據流行病學分析，體重指數（BMI）高的人類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。
研究表明，母親可以將代謝特徵傳遞給後代。至於父親，鹽湖城猶他大學醫學院的生殖生物學研究員Qi Chen和他的團隊在2016年發現，在高脂肪飲食中注射來自父親的精子RNA的受精小鼠卵子發育成患有代謝紊亂的小鼠。研究表明，父母飲食的連鎖反應不是由後代基因組的變化引起的，而是由他們的“表觀基因組”引起的，即懸掛在DNA及其相關蛋白質上的化學標籤的集合。
在《自然》雜誌的研究中，雄性小鼠吃了兩周的高脂肪飲食。該研究的作者發現，這種方案導致了精子線粒體中一種RNA的變化 - 細胞內產生能量的結構。受影響的分子稱為轉移RNA，是將DNA轉錄為蛋白質過程中的中間產物。
特別是，吃高脂肪食物的小鼠的精子比低脂飲食的小鼠的精子具有更多的轉移RNA短片段。這種RNA片段可以作為基因組的表觀遺傳調節因數，例如，提高或降低某些線粒體基因的活性。
高脂肪飲食會對線粒體造成壓力
結果是有道理的：高脂肪飲食會對線粒體造成壓力，該研究的主要作者、德國諾伊赫貝格慕尼克亥姆霍茲中心的環境表觀遺傳學研究員拉斐爾·特佩里諾（Raffaele Teperino）說。當受到壓力時，線粒體會產生更多的RNA來產生更多的能量。
在沒有卵子或精子的情況下生長的小鼠胚胎：為什麼，下一步是什麼？
線粒體的反應是一種權衡，Chen說，他沒有參與這項研究。線粒體活性的增加使精子有足夠的魅力遊動到達卵子，但額外的線粒體RNA也從父親傳給胚胎，改變了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，還研究了父親超重的人類和父親吃高脂肪食物的小鼠的健康情況。研究人員發現，在後一組中，約有30%患有代謝紊亂。進一步的實驗表明，這些小鼠後代從父親那裡獲得的線粒體tRNA比低脂飲食的小鼠父親的兒子要多得多。作者還分析了來自3,431名人類兒童的數據，發現受孕時較高的父親BMI與較差的後代代謝健康有關。
如果你製造精子，你應該吃得健康
該研究的一個技術局限性是，用於某些實驗的測序方法只能檢測整個RNA分子。正因為如此，該研究無法顯示片段化的RNA是否從父親轉移到胚胎。“我們假設片段也被轉移了，但我們無法證明這一點，”Teperino說。
研究中的小鼠爸爸只將代謝問題傳遞給雄性後代這一事實——這與他自己2016年的論文一致——特別引起了陳的興趣。“這表明X精子和Y精子攜帶不同的資訊，”他說。為什麼X和Y精子會這樣做是“未來研究的一個非常好的問題”，他說。
Chen說，這項研究意味著，如果你製造精子，“你應該吃得健康。它會影響精子中攜帶的資訊。它會影響你的後代」。