人类精子中隐藏着一个与后代健康相关的“衰老时钟”
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最近的研究表明,精子RNA在男性衰老如何影响生殖方面可能发挥着比任何人预期的都要大的作用。

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RNA就像一套指令集,帮助细胞决定做什么以及何时做。与DNA不同,RNA具有灵活性和响应性,会随着饮食、压力和年龄而发生变化。

最新证据表明,这些变化可能会缓慢发生多年,然后在晚年突然加速。

衰老精子中发现的模式

研究团队发现,男性精子RNA会随着年龄增长发生显著变化。他们首先在小鼠身上观察到这种现象,随后在人类身上也证实了这一点。

这些变化并非随机发生,而是遵循着一种在两种物种中都出现的统一模式。

陈琦博士是犹他大学健康中心泌尿外科和人类遗传学副教授,也是该研究的资深作者之一。

陈博士说:“这就像在小鼠和人类身上发现了一种随着年龄增长而滴答作响的分子钟,这表明精子衰老存在一种基本的、保守的分子特征。”

“或许这种渐进式的长度变化会悄然积累,直到中年时引发‘断崖式’变化。”

随着年龄增长而变长的RNA

这一发现颠覆了科学家们对衰老精子的认知。长期以来,DNA损伤一直被认为是衰老精子细胞的一个显著特征,这使得研究人员推测RNA也会以同样的方式发生降解。

但数据显示并非如此。相反,精子内的特定RNA片段会随着时间推移而变长,而较短的片段则逐渐消失。

陈博士说:“乍一看,这一发现似乎有悖常理。几十年来,我们都知道随着精子年龄的增长,它们的DNA会变得更加碎片化和破碎。”

人们可能会认为RNA会遵循这种模式。但我们却发现了相反的情况:特定的精子RNA实际上会随着年龄的增长而变长。

这种渐进式的转变并非在整个生命周期中均匀发生。研究人员在小鼠身上观察到,大约在50到70周龄之间出现了一个明显的转变。

在此窗口期之前,变化悄然积累。窗口期之后,RNA谱图呈现出显著不同的面貌。同样的缓慢积累后急剧变化的现象也出现在人类样本中。

看见了曾经看不见的东西

这些发现多年来一直未被发现,因为标准的实验室工具无法检测到它们。其中最重要的RNA片段难以测量。

研究团队开发了一种名为PANDORA-seq的新型测序方法。这项技术使他们能够观察到以前无法看到的RNA。

当研究团队只关注精子头部时,规律就清晰起来了。精子的头部才是真正进入卵子的部位。而长长的尾部则携带其他RNA,这些RNA会干扰信号。

“这种rsRNA长度变化是精子头部特有的独特信号。它被整个精子的‘噪声较大’的信号所掩盖,”该研究的共同作者周彤指出。

RNA与早期发育

故事并未止步于观察。研究人员想知道这些与衰老相关的RNA变化是否真的会影响细胞。

他们将来自较老精子的RNA混合物导入小鼠胚胎干细胞中。这些细胞的行为很像早期胚胎

研究结果表明,与新陈代谢和神经退行性疾病相关的基因活性发生了改变。这一发现或许可以解释父亲的年龄如何影响孩子的长期健康。

来自较老精子的 RNA 可能会以微妙的方式影响早期发育,这种影响会在多年后显现出来。

从动物模型到人类

确认人类也存在相同的RNA模式是至关重要的一步。研究人员使用了通过与该研究相关的临床和研究项目获得的精子样本。

犹他大学男科和体外受精实验室主任 Kenneth Aston 博士是该论文的共同资深作者。

“将这一发现从小鼠推广到人类,真的令人兴奋。犹他大学的精子库资源使这种跨物种验证成为可能,”阿斯顿博士说。

犹他大学健康中心首席创新官 James M. Hotaling 博士解释了为什么这可能是转化男科学的重要一步。

“这项由 PANDORA-seq 实现的发现,可能为未来的诊断奠定基础,从而帮助指导明智的生育决策并改善生育结果。”

未来研究方向

下一阶段的研究将重点放在驱动这些 RNA 变化的酶上。

陈博士说:“如果我们能够了解驱动这种转变的酶,它们就可能成为干预措施的有效靶点,从而有可能改善老年男性的精子质量。敬请期待。”

目前来看,这些发现为关于父亲身份和年龄的讨论增添了新的层面。DNA只是其中的一部分。

RNA,这种曾经被忽视的物质,可能正在悄然影响着下一代的健康。

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