來源：生物世界 近日，科羅拉多大學安舒茨醫學院、馬里蘭大學巴爾的摩分校的研究人員在 Nature 子刊 Nature Communications 上發表了題為：Stress increases sperm respiration and motility in mice and men 的研究論文。 這項開創性研究顯示，壓力引起的精子活力變化發生在壓力事件之后而不是壓力事件期間，而且這種變化提高了精子的性能，這一發現對于理解壓力如何影響生殖過程以改善胎兒發育結局至關重要。 論文通訊作者 Tracy L. Bale 教授表示，這項研究表明，在感知壓力后，精子活力有顯著的時間依賴性增加，這與之前關于人類精子中miRN變化的研究一致。精子功能在壓力事件之后這一時機的改善，可能有利于提高出生率，特別是在經歷了COVID-19大流行這樣的挑戰時期之后。 壓力（應激）的長期影響會在創傷或壓力結束后很長時間內傳遞，這表明發生了應變穩態（allostasis），即細胞重新編程，以響應環境挑戰而改變基本細胞功能。 在男性中，體細胞附睪上皮細胞（EEC）參與了精子功能和生育所需的過程，其產生并分泌對于精子成熟和活力至關重要的因子，包括生物納米顆粒，例如細胞外囊泡（EV）。之前的研究顯示，細胞外囊泡（EV）向精子傳遞了RNA和蛋白質貨物，即使在壓力結束數月后，仍能觀察到可檢測的精子組成變化。 此外，該團隊之前驗證了一個體外EEC模型，該模型再現了體內慢性父源壓力模型的主要特征，并允許收集特定細胞類型的EV。研究團隊發現，當精子與這些EV共同孵育時，壓力事件期間（而非壓力事件之后）EEC分泌的EV貨物的變化造成了生殖和后代發育結果發生變化。 因此，在這項最新研究，研究團隊中利用了上述系統，以確定壓力激素介導的應變穩態（allostasis）的特定分子機制，并測試這種時間關系的功能影響，以確定應激如何影響小鼠和人類的精子功能。 研究團隊首先在男性人群中研究發現，在經歷壓力后2-3個月內，先前感知到的壓力會對精子運動產生顯著影響，這一時間點與團隊之前的研究相吻合，該研究揭示了壓力與精子RNA（對生育至關重要）之間存在顯著相關性。 接下來，研究團隊利用體外壓力模型研究了小鼠中負責精子成熟的附睪上皮細胞（EEC）的壓力后時機的機制，發現涉及與線粒體和代謝途徑相關的關鍵基因的7282個差異的H3K27me3結合DNA區域。此外，之前的壓力暴露顯著改變了附睪上皮細胞分泌的細胞外囊泡（EV）的組成和大小，當將這些細胞外囊泡與小鼠精子混合時，會增加精子的線粒體呼吸和運動，這進一步證實了壓力對胚胎發育的影響。 這些研究結果共同揭示了一條時間依賴的翻譯信號通路，該通路將壓力經歷傳遞給精子，并最終影響生殖功能。由于該研究在人類和動物模型中得到的實驗結果是一致的，這些發現表明，這可能是一種跨物種的普遍應對機制，這可能為更廣泛的生殖健康影響提供新見解。 論文第一作者 Nickole Moon 博士表示，想象一下，你正在開車艱難地爬上一個陡峭的山坡。當發動機受到壓力時，汽車的效率就會降低。但只要再加一點油，你就可以提高發動機的整體性能，讓駕駛更平穩。正如汽車在壓力下會變得更有效率，通過正確的調整，當壓力誘發因素存在時，細胞也會提高它們的能量生產和運動。 最后，研究團隊表示，壓力對生殖細胞、生育能力的影響，以及父母所經歷的壓力的跨代傳遞機制還不是很清楚，團隊將繼續深入了解過去的壓力因素如何影響未來的后代。此外，這項研究對象雖然說男性，但探索壓力在生育過程中對男女雙方影響很重要性。團隊最終感興趣的是所經歷的壓力如何影響胎兒發育，尤其是大腦發育。