首份证据!父亲的压力,或可遗传给孩子

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4月,Science期刊曾发表一篇文章揭示,父亲的非编码DNA突变可能会导致后代发生自闭症,一时间引起大家广泛的关注。现在, 在这一篇以“Reduced levels of miRNAs 449 and 34 in sperm of mice and men exposed to early life stress”为题的研究中,来自于美国塔夫茨大学的科学家们发现,童年生活的一些创伤会增加未来身体或者精神出现健康问题的风险,而且,这一由环境诱导的压力会通过改变精子的miRNA水平,传递给下一代!

塔夫茨大学医学院的Larry Feig教授带领团队利用不良童年经历(Adverse Childhood Experiences,ACE)问卷对男性早期生活的创伤经历进行调研。ACE调查问卷包含10道“是与否”的问题,主要是关于18岁之前个人的受创经历,包括身体、语言、性虐待以及身体或者情感上受到忽视。此外,还有关于家庭成员的调查问题。

如果问卷回答中有4个及以上的肯定回答(yes),意味着未来发生身体、精神健康问题的风险会显著增加。根据2014年发布的一项儿童趋势研究显示,约10%的人存在这样的风险。这是一个相当高的比例。

首份证据!父亲的压力,或可遗传给孩子

doi:10.1038/s41398-018-0146-2

压力影响精子miRNA水平

miRNA的一类非编码单链RNA分子,负责调控不同基因的表达。在已有的研究中,人类精子的miRNA表达受环境影响,例如吸烟、肥胖,但是迄今为止并没有关于压力与miRNA的研究。科学家们认为受精过程精子只会传递DNA进入母亲的卵细胞,但是小鼠模型却发现,精子同样会将miRNAs传递给下一代。

在这项新研究中,科学家们以28名白人男性志愿者为研究对象,发现他们精子中有两个miRNA——miR-449 和 miR-34的表达量与他们的ACE分数成反比。相比于受伤最少的男性,童年受伤严重(ACE分数最高)的男性,其精子中的miR-449 和 miR-34水平下降了300倍。

负面影响会遗传?

这一变化是否会影响下一代?研究团队以小鼠为模型,进行了相关验证,并得出了助力“肯定”回答的相关证据:

1)跟人类一样,雄鼠精子的miRNA同样也受早期环境压力的影响。而且,Larry Feig团队之前已经发现,雄性小鼠的压力至少会影响3代,并导致焦虑和社会性缺陷。

2)在小鼠中,miR-449 和 miR-34会协同工作,促进大脑和精子的正常发育。对于人类而言,miR-34c同样参与早期胚胎的发育。

3)小鼠研究表明,这些精子miRNA水平的下降会传递给下一代。而且,雄性后代的精子同样会出现特定miRNA低表达的现象,这意味着,它们会将压力影响继续传递给后代。

“这项研究首次表明了压力与人类精子miRNA表达水平改变有关。目前,我们正在扩大研究规模。这些试验将可能会进一步支持这一观点,即精子miRNA水平的变化会增加几代人发生压力相关疾病的风险。”文章第一作者David Dickson表示道。

首份证据!父亲的压力,或可遗传给孩子

Sperm and egg with blue background. 图片来源:Pixabay

逆转环境影响

Larry Feig教授希望,未来,科学家们或许可以找到一种方法阻止这一表观遗传,即类似于通过减肥手术或者体重恢复逆转肥胖对于男性精子中特定miRNA水平的影响。

此外,Isabelle Mansuy实验室证实,通过将小鼠放置于“精彩的环境”中(enriched environment,例如社交活动丰富、探索周围环境机会多)可以逆转一些压力负面影响的遗传。

Larry Feig教授认为,除了关注压力背后的遗传影响之外,医生们还应该主动收集关于童年创伤的信息,从而帮助患者。“因为早期压力会增加未来生病的风险。但是有些人会无法准确回答ACE问题,特别是在不匿名的情况下。所以如果确定与早期创伤直接相关的分子标志物,例如精子中的miRNA表达水平,就可以在一定程度上补充ACE调查,进而采取积极的预防措施。”他解释道。