Nature子刊：压力竟能提高精子活力，新冠大流行结束后，男性生育力反而提升？

来源：生物世界 2024-09-28 11:24

这些研究结果共同揭示了一条时间依赖的翻译信号通路，该通路将压力经历传递给精子，并最终影响生殖功能。

近日，科罗拉多大学安舒茨医学院、马里兰大学巴尔的摩分校的研究人员在Nature 子刊NatureCommunications 上发表了题为：Stress increases sperm respiration and motility in mice and men 的研究论文。

这项开创性研究显示，压力引起的精子活力变化发生在压力事件之后而不是压力事件期间，而且这种变化提高了精子的性能，这一发现对于理解压力如何影响生殖过程以改善胎儿发育结局至关重要。

论文通讯作者 Tracy L. Bale 教授表示，这项研究表明，在感知压力后，精子活力有显著的时间依赖性增加，这与之前关于人类精子中miRN变化的研究一致。精子功能在压力事件之后这一时机的改善，可能有利于提高出生率，特别是在经历了大流行这样的挑战时期之后。

压力（应激）的长期影响会在或压力结束后很长时间内传递，这表明发生了应变稳态（allostasis），即细胞重新编程，以响应环境挑战而改变基本细胞功能。

在男性中，体细胞附睾上皮细胞（EEC）参与了精子功能和生育所需的过程，其产生并分泌对于精子成熟和活力至关重要的因子，包括生物纳米颗粒，例如细胞外囊泡（EV）。之前的研究显示，细胞外囊泡（EV）向精子传递了RNA和蛋白质货物，即使在压力结束数月后，仍能观察到可检测的精子组成变化。

此外，该团队之前验证了一个体外EEC模型，该模型再现了体内慢性父源压力模型的主要特征，并允许收集特定细胞类型的EV。研究团队发现，当精子与这些EV共同孵育时，压力事件期间（而非压力事件之后）EEC分泌的EV货物的变化造成了生殖和后代发育结果发生变化。

因此，在这项最新研究，研究团队中利用了上述系统，以确定压力激素介导的应变稳态（allostasis）的特定分子机制，并测试这种时间关系的功能影响，以确定应激如何影响小鼠和人类的精子功能。

研究团队首先在男性人群中研究发现，在经历压力后2-3个月内，先前感知到的压力会对精子运动产生显著影响，这一时间点与团队之前的研究相吻合，该研究揭示了压力与精子RNA（对生育至关重要）之间存在显著相关性。

接下来，研究团队利用体外压力模型研究了小鼠中负责精子成熟的附睾上皮细胞（EEC）的压力后时机的机制，发现涉及与线粒体和代谢途径相关的关键基因的7282个差异的H3K27me3结合DNA区域。此外，之前的压力暴露显著改变了附睾上皮细胞分泌的细胞外囊泡（EV）的组成和大小，当将这些细胞外囊泡与小鼠精子混合时，会增加精子的线粒体呼吸和运动，这进一步证实了压力对胚胎发育的影响。

这些研究结果共同揭示了一条时间依赖的翻译信号通路，该通路将压力经历传递给精子，并最终影响生殖功能。由于该研究在人类和动物模型中得到的实验结果是一致的，这些发现表明，这可能是一种跨物种的普遍应对机制，这可能为更广泛的生殖健康影响提供新见解。

论文第一作者Nickole Moon 博士表示，想象一下，你正在开车艰难地爬上一个陡峭的山坡。当发动机受到压力时，汽车的效率就会降低。但只要再加一点油，你就可以提高发动机的整体性能，让驾驶更平稳。正如汽车在压力下会变得更有效率，通过正确的调整，当压力诱发因素存在时，细胞也会提高它们的能量生产和运动。

最后，研究团队表示，压力对生殖细胞、生育能力的影响，以及父母所经历的压力的跨代传递机制还不是很清楚，团队将继续深入了解过去的压力因素如何影响未来的后代。此外，这项研究对象虽然说男性，但探索压力在生育过程中对男女双方影响很重要性。团队最终感兴趣的是所经历的压力如何影响胎儿发育，尤其是大脑发育。

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