揭開高溫導(dǎo)致男性不育的原因

文章來源：重慶送子鳥醫(yī)院      發(fā)布時間：2021-12-23

　　眾所周知，人類的正常體溫大約是37℃，而產(chǎn)生精子的最佳溫度則低于人體正常體溫，在32℃-35℃之間，研究表明，暴露在這一溫度范圍以上僅僅1℃，就會對男性的生育能力產(chǎn)生不利影響。

　　熱激誘導(dǎo)男性不育的現(xiàn)象已經(jīng)得到了廣泛研究和認(rèn)可，例如，熱水泡浴、穿著過于緊身的褲子，以及長時間駕駛，都會導(dǎo)致局部過熱，從而影響男性生育功能。然而，其背后的具體機(jī)制尚不完全清楚。

　　2020年10月，美國俄勒岡大學(xué)的研究人員在 Cell 子刊 Current Biology 雜志發(fā)表了題為：Elevated Temperatures Cause Transposon-Associated DNA Damage in C. elegans Spermatocytes 的研究論文。

　　這項研究表明，精子對高溫的耐受性較差，短時間的熱激處理，就會導(dǎo)致原本被抑制的轉(zhuǎn)座子重新活躍，從而導(dǎo)致過度的DNA損傷和基因組改變，最終損害生育能力。

　　精子發(fā)育過程中對溫度升高非常敏感，而卵子的發(fā)育則不受影響，精子是人體內(nèi)最小的細(xì)胞，產(chǎn)生精子的睪丸位于人體外部，在低于人體體溫下產(chǎn)生，并貫穿整個成年人的壽命。而卵子則是人體內(nèi)最大的細(xì)胞，是在人體內(nèi)部形成，因此能維持恒定溫度，并且僅在有限的時間內(nèi)產(chǎn)生。

　　轉(zhuǎn)座子(Transposons)，也叫跳躍基因，它們是一段可以從原位上單獨復(fù)制或斷裂下來，環(huán)化后插入另一位點，并對其后的基因起調(diào)控作用的DNA序列。

　　人類染色體上的轉(zhuǎn)座子一般處于沉睡狀態(tài)，一旦被喚醒，既能夠改變遺傳物質(zhì)，也會留下DNA損傷。

　　這些“轉(zhuǎn)座子”的在發(fā)育中的精子和卵子中同樣受到抑制，但是，這項研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)育中的精子受到熱激，其中的“轉(zhuǎn)座子”則會被“喚醒”，開始活躍起來。

　　在人類和模式動物秀麗隱桿線蟲中，小幅的溫度升高足以降低雄性的生育能力。因此，研究團(tuán)隊使用了秀麗隱桿線蟲作為模式動物進(jìn)行研究。

　　研究團(tuán)隊將線蟲短暫暴露于升高2℃的環(huán)境中進(jìn)行2小時的短暫熱激處理，通過顯微觀察在正常和熱激條件下發(fā)育的精子和卵子。

　　結(jié)果表明，僅僅短時間增加了2℃，秀麗隱桿線蟲精原細(xì)胞在減數(shù)分裂前期和I期中的雙鏈DNA斷裂(DSB)最多增加了25倍，而且，這些精子的受精卵未能產(chǎn)生后代。

　　研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)，這些雙鏈DNA斷裂(DSB)與細(xì)胞內(nèi)的核酸內(nèi)切酶無關(guān)。

　　進(jìn)一步地，研究團(tuán)隊使用高通量基因組測序，確定了在正常條件下和熱激條件下，“跳躍基因”在整個基因組中所處的位置。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在熱激處理后，精子中一些新的位置出現(xiàn)了“跳躍基因”。在精母細(xì)胞減數(shù)分裂形成精子的過程中，熱激誘導(dǎo)的雙鏈DNA斷裂(DSB)的產(chǎn)生與 Tc1 轉(zhuǎn)座子有關(guān)。

　　研究還發(fā)現(xiàn)，卵子形成過程中，熱激處理不會導(dǎo)致雙鏈DNA斷裂(DSB)或Tc1轉(zhuǎn)座子的跳躍增加。

　　綜上所述，這項研究表明，精子對高溫的耐受性較差，短時間的熱激處理，就會導(dǎo)致原本被抑制的轉(zhuǎn)座子重新活躍，從而導(dǎo)致過度的DNA損傷和基因組改變，最終損害生育能力。

　　在大多數(shù)生物中，雄性在一生中都能產(chǎn)生大量的精子，而雌性產(chǎn)生卵子的時間和數(shù)量則很有限。這種差異可能使得精子在較高的錯誤發(fā)生率時仍保持足夠的精子數(shù)量以滿足生育。

　　目前，全球變暖情況加劇，世界各地屢屢出現(xiàn)破紀(jì)錄的高溫天氣，這將導(dǎo)致許多動物面臨不育甚至物種滅絕的風(fēng)險，也將最終影響人類。了解溫度對精子產(chǎn)生的影響及其背后的機(jī)制，有助于了解生物體的繁殖能力和種群變化，以及它們?yōu)楹坞S氣候變化而變化。

　　該研究顯示出環(huán)境效應(yīng)可以改變特定DNA序列以及可能控制其活性的蛋白質(zhì)，這項工作清楚地在分子水平上說明了生成精子過程中受熱到底會發(fā)生哪些改變。

　　更重要的是，這項研究為科學(xué)家在哺乳動物和人類中研究是否相同的機(jī)制導(dǎo)致了熱激誘導(dǎo)男性不育指明了方向。

　　最后，如果你在擔(dān)心熱水泡浴，或者糾結(jié)穿三角褲還是四角褲，這項研究或許能為你提供答案。