温度升高2℃,精子的DNA损伤就会增加25倍
2020-11-01 21:21

温度升高2℃,精子的DNA损伤就会增加25倍

头图|Pixabay


在生活中,我们常常会听人说,精子会“中暑”,影响男性的生育能力,我们一定要让精子保持冰凉舒爽的环境等等。


当然,这并不是谣言。此前,大量的研究,确实发现了高温与精子质量和数量下降密切相关。然而,长期以来,人们一直不清楚为什么高温对精子的影响这么大。


近日,来自美国俄勒冈大学分子生物学研究所的研究团队发现,即使是温度短暂升高 2℃,精子在减数分裂期间的 DNA 损伤也会增加 25 倍,并且男性的生育能力也会相应下降。


相关工作以 “Elevated Temperatures Cause Transposon-Associated DNA Damage in C. elegans Spermatocytes” 为题,发表在 Current Biology 杂志上。


(来源:Current Biology)


对此,美国国家科学院的 Hawley 教授表示,“这是一项标志性的研究,清楚地显示了在分子水平,热应激如何改变精子,导致生育能力的下降。”


为什么脆弱的睾丸要长在体腔外?


广大的男性朋友在成长过程中或多或少都会有过蛋蛋被暴击的经历,这种感觉相信很多广大男性朋友终生难忘,而女性朋友可能也从男性脸上那痛苦的表情,体会到其中的滋味。


网络上流传着一个段子:一个人极限可以承受 45 dol(单位)的疼痛。但是当一个女人生孩子时候,要承受 57dol 的痛楚。大概就是碎 20 根骨头的样子。然而,如果一个男人被踢到蛋,那种痛楚将会达到 9000 dol,换算过来,就是同时分娩 160 个孩子,或者断 3200 根骨头。


虽然,这仅仅是一个段子,有些夸张,但是,当男人的蛋蛋突然受到“暴击”时,这种痛苦绝对不会比生孩子要小的。这一点,大家可以从足球比赛上看得十分清楚。


每当面临大力抽射飞来的足球时,这些球星不会捂住自己帅气的脸庞,也不会护住自己高傲的头颅,而是不约而同,不顾形象地捂住自己的蛋蛋。因为,他们清楚地知道,如果让这一球踢到了蛋蛋,那么整个赛季他们可能都无法继续比赛了。


此前,甚至有案例报道,一名 17 岁的男子与工友打架,被猛踢蛋蛋部位一脚后,立即抱腹倒地,不省人事,抢救无效死亡。医院鉴定为“神经源性休克猝死”,简单地说就是疼死的。


说到这里,大家可能会想,既然男人的蛋蛋这么脆弱,为什么不长在身体内,要长在身体外呢?


目前,普遍的观点认为,男性的蛋蛋之所以长在体外,就是为了维持较低的温度,保证精子的正常环境。男性睾丸的温度在 34℃-35.5℃ 之间,才能产生大量健康的精子。如果睾丸的温度达到或高于 36℃,一定会让精子“中暑”,从而影响精子的质量,甚至造成男性不育。因此,蛋蛋才会长在外面,起到通风降温的作用。


但是为什么精子只能忍受 35℃ 呢?以人体为例,几乎所有细胞都可以忍受37℃——正常体温就是这么高,连珍贵的卵子都不例外,为什么源源不断的精子却要搞特殊化?


短暂的温度升高也会严重损害精子的质量


为了寻找温度升高影响精子能力的原因,Libuda 教授带领的研究团队,通过显微镜和二代基因组测序分别对正常条件下的精子以及热处理后的精子进行观察和基因分析。


结果发现,热处理后的精子中,大量转座子的位置发生了改变。转座子是一种能够进行自我复制,并能在生物染色体间移动的基因物质。它们具有扰乱被介入基因组成结构的潜在可能性,通过将自身插入到基因组其他位置来扰乱遗传信息的表达,同时造成DNA损伤。


此前的研究发现,正常情况下,无论是在精子还是普通细胞中,转座子一般都处于沉默状态,尤其是在精子发育过程中,为了保护后代遗传的稳定性,转座子一般会被抑制。


进一步研究发现,精子受热后,大量的转座子(是一类 DNA 序列,它们能够在基因组中通过转录或逆转录,在内切酶的作用下,在其他基因座上出现)被激活,从而引发 DNA 损伤。在此次研究中,他们发现,温度仅升高 2℃ 后精子 DNA 的损伤就增加了 25 倍,导致精子数量和质量的双重下降。


对此,论文作者之一 Nicole A.Kurhanewicz 表示,“我们都知道精子对于温度非常敏感,但一直不清楚其中的原因。现在我们发现,温度升高后,精子基因组中的转座子会变得活跃,影响染色体稳定性,从而导致精子质量的下降。”


最后,研究人员还表示,目前 36℃ 左右是人类精子最适宜的温度,温度升高引发的不孕不育也是我们目前的共识,这一研究更是直接找到了其中的原因。因此,为了大家精子的健康,尽量不要长时间泡澡、穿紧身衣、开车等等。


参考资料:
https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31420-2
https://www.sciencedaily.com/releases/2020/10/201023095855.htm

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