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心理压力可以通过精子影响后代

2020-03-29 18:44:23    来源:环球科学

当人们处于长期、慢性的压力状态下时,受影响的不仅是自身的身心健康。最近一项发表在《自然-通讯》的研究就指出,压力能够通过影响父辈精子的发育,影响子代对压力的应激反应,甚至是大脑的发育。即使在摆脱压力后,压力的影响或还能持续几个月的时间。

能传递给子代的压力

经过两个月的共同努力,国内的新冠肺炎疫情已基本得到遏制。而在前一段时间,关于疫情的消息每天都在折磨我们,让我们倍感压力。这无疑是非常危险的信号:此前的一些研究提示,每当出现疫情时,人们会面对更大的心理压力,出现精神异常的风险会增加。疫情带来的心理压力,或许不仅会影响成年男性和女性的心理健康,甚至还有可能波及他们的后代。

已有研究证实,无论性别,成年人暴露在压力、感染和营养不良等条件下时,他们的后代患上某些疾病的风险更高。对于孕期的女性而言,这些因素对胎儿的影响尤其明显。而对于男性来说,无论是在青春期还是成年时期,暴露在这些环境下时,会改变体内精子的功能和基因表达。

2013年,马里兰大学医学院的Tracy L. Bale教授就在Journal of Neuroscience上发表研究指出,压力会通过对精子的影响,使后代体内的下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴发生一些改变。下丘脑-垂体-肾上腺轴是神经内分泌系统的重要部分,能参与调控包括人体内应激反应在内的许多身体活动。因此,下丘脑-垂体-肾上腺轴的改变,影响着大脑对压力和紧急刺激的响应能力。

基于这项研究,最近Bale和宾夕法尼亚大学的研究人员合作在《自然-通讯》上发文,进一步探究了外界压力如何影响精子表型的生理机制。在接受《环球科学》采访时,Bale表示:“随着精子功能和基因表达发生改变,子代的大脑和对压力的敏感性会发生变化。而对压力反应的改变,会一直出现在他们的整个生命周期中。”

压力影响精子的发育

精原细胞发育形成精子,这一过程通常伴随着多种生物学过程,如染色质结构改变、组蛋白修饰等,最终经过80~90天形成成熟的精子。而当环境因素改变时,也会影响精子的发育过程。然而,研究人员尚不清楚压力等环境因素,是如何影响成熟精子表型的生物学过程的。

在最新论文中,研究人员首先进行了小鼠实验。在连续4周的时间内,他们每天在早晨(此时生物体内应激激素水平较低)让雄性小鼠在多种压力的环境中暴露两小时,这些环境包括捕食者的气味、猫头鹰的尖叫声、潮湿环境和行为约束等。暴露在压力环境中时,小鼠体内皮质酮等应激激素水平会上升。

两组雄性小鼠分别在接受压力刺激1周或12周后,与雌性小鼠交配产生子代。研究显示,相比于1周后交配的那一组,12周组的子代小鼠控制应激反应的下丘脑-垂体-肾上腺轴表型会发生改变,而且随着环境压力增加,子代下丘脑-垂体-肾上腺轴的改变会更加明显。

而导致这一现象的原因是,小鼠在遭受压力时精原细胞发育的精子,在12周后会正好成熟。在这些精子中,miRNA的表达与正常精子有着明显差异,因此对子代小鼠产生了影响。在研究压力对人类精子影响的实验中,研究人员发现了相似的结论。但让他们意外的是,志愿者精子中的miRNA表达模式会随着他们遭受的压力类型改变,呈现出较大的差异。

压力影响子代大脑

当男性感受到压力时,由肾上腺产生的皮质酮等应激激素,会影响睾丸上皮细胞产生的胞外囊泡(extracellular vesicles),而这些胞外囊泡会被发育中的精原细胞接收。胞外囊泡中含有多种蛋白质和miRNA,当受到压力影响时,这些成分会发生显著改变,进而影响精原细胞的基因表达,继而影响最终形成的成熟精子的功能。由受影响的精子形成的子代中,与突触功能和神经递质传递相关的基因会出现明显的变化。

睾丸上皮细胞将胞外囊泡传递给发育中的精子

睾丸上皮细胞将胞外囊泡传递给发育中的精子

这也意味着,子代的神经发育可能会受到影响,进而可能影响成年时期大脑的功能。“大脑中的这些变化,可能是大脑在发育与成熟时期出现功能差异的基础,这也可能是导致疾病的潜在因素,”Bale教授说,“基于目前的研究,我们知道男性遭受的压力会导致子代的大脑表型并不相同,但我们还不确定这种差异的含义。通过识别出父亲此前遭受的压力,到影响精子,再到使子代的大脑发育方式产生重大变化,可以提供很多有用的信息。”

Bale提到,适当地管理压力不仅可以改善心理健康,同时还能避免其他与压力有关的疾病,而且降低对生殖系统的潜在持久影响。这样的改变,可能有利于子代的健康。但值得警惕的是,即使人们从长期存在的压力中脱离后,接下来的几个月中还将会受到压力的影响。

在谈到后续的研究计划时,Bale表示:“目前,我们正在研究父亲在面临压力时产生的分子信号,这些信号或许会影响成熟状态的精子。此外,我们希望理解不断增加的压力如何影响大脑,以及产生的大脑差异对子孙后代的意义。”

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