揭开高温导致男性不育的原因:短期高温导致精子DNA损伤

来源：生物世界2021-12-23 12:35

众所周知，人类的正常体温约为37，而产生精子的最佳温度低于正常体温，在32至35之间。研究表明，暴露在这个只有1的温度范围内会对男性生育能力产生不利影响。热休克诱导男性不育的现象已被广泛研究和认识。比如洗热水澡，穿太紧的裤子，长时间开车会导致局部过热，从而影响男性生殖功能。然而，其背后的具体机制

众所周知，人类的正常体温约为37，而产生精子的最佳温度低于正常体温，在32至35之间。研究表明，暴露在这个只有1的温度范围内会对男性生育能力产生不利影响。

热休克诱导男性不育的现象已被广泛研究和认识。比如洗热水澡，穿太紧的裤子，长时间开车会导致局部过热，从而影响男性生殖功能。然而，其背后的具体机制并不完全清楚。

美国俄勒冈大学的研究人员在Cell的子公司Current Biology杂志上发表了一篇题为“高温导致秀丽隐杆线虫精母细胞中转座子相关的DNA损伤”的研究论文。

这项研究表明，精子对高温的耐受性较差，短期的热激处理会导致之前被抑制的转座子重新激活，从而导致DNA过度损伤和基因组改变，最终损害生育能力。

精子发育对温度升高非常敏感，而卵子发育不受影响。精子是人体内最小的细胞。产生精子的睾丸位于人体外，在人体温度以下产生，贯穿成年人的整个寿命。鸡蛋是人体内最大的细胞，形成于人体内部，所以能保持恒温，只在有限的时间内产生。

转座子，又称跳跃基因，是一种可以单独从原位置复制或断裂，环化后插入另一个位点的DNA序列，对后面的基因起调节作用。

人类染色体上的转座子通常处于深度睡眠状态。一旦被唤醒，它们不仅可以改变物质，还会留下DNA损伤。

这些“转座子”在精子和卵子的发育中也受到抑制。然而，这项研究发现，发育精子中的“转座子”在受热时会被“唤醒”并变得活跃。

在人类和模型动物中的秀丽隐杆线虫中，温度的轻微升高足以降低男性的生育能力。因此，研究团队使用秀丽隐杆线虫作为模型动物进行研究。

研究团队将线虫短暂暴露于2短期热激处理2小时，通过显微观察观察正常和热激条件下发育的精子和卵子。

结果表明，秀丽隐杆线虫精原细胞双链DNA断裂(DSB)在前期和期最多增加了25倍，仅短暂增加2，这些精子的受精卵未能产生后代。

研究小组还发现，这些双链DNA断裂(DSB)与细胞内的核酸内切酶无关。

此外，研究团队利用高通量基因组测序，在正常条件和热休克条件下确定了“跳跃基因”在整个基因组中的位置。研究发现，热休克处理后精子中的一些新位置出现了“跳跃基因”。在精母细胞减数分裂形成精子的过程中，热休克诱导的双链DNA断裂(DSB)的产生与Tc1转座子有关。

还发现在卵子形成过程中，热休克处理不会导致双链DNA断裂(DSB)或Tc1转座子的跳跃增加。

综上所述，本研究表明精子对高温的耐受性较差。短期的热激处理会导致之前被抑制的转座子重新激活，从而导致过度的DNA损伤和基因组改变，最终损害生育能力。

在大多数生物中，雄性一生中可以产生大量精子，而雌性产生卵子的时间和数量有限。这种差异可能会使精子即使在出错率较高的情况下，仍然保留足够的精子来满足生育的需要。

当前，全球变暖正在加剧，世界各地频繁出现破纪录的炎热天气，将导致许多动物面临不育甚至物种灭绝的风险，最终影响人类。了解温度对精子产生的影响及其背后的机制，有助于了解生物体的生殖能力和种群变化，以及它们为什么会随着气候变化而变化。

这是一篇里程碑式的论文。这项研究表明，环境影响可以改变可能控制其活性的特定脱氧核糖核酸序列和蛋白质。这项工作在分子水平上清楚地显示了精子发生过程中加热会发生什么变化。

更重要的是，这项研究为科学家研究相同的机制是否导致哺乳动物和人类热休克诱导的男性不育指明了方向。(100yiyao.com)

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