ジャーナルに掲載された最近のレビューでは 自然研究者グループは、妊娠前の高脂肪食（HFD）が精巣上体精子にどのような影響を与えるか、またミトコンドリア移行の役割を調査した。 リボ核酸 (mt-tRNA) が子孫の代謝の健康に影響を与える。
勉強： 食事誘発性および精子由来のミトコンドリアRNAのエピジェネティックな継承画像クレジット: Prostock-studio / Shutterstock
背景
メンデル遺伝とは別に、父親は世代間の情報伝達に代替ルートを使用します。これには、成熟した精子に含まれる複雑で動的、かつ環境に敏感な小さな非コードRNA（sncRNA）のプールが含まれます。これは、胚の発達と成人の表現型に影響を及ぼします。精子の生成には、精子形成と精巣上体の成熟が関与しており、どちらも環境感受性の潜在的な窓口です。食事によって引き起こされる精子のエピジェネティックな変化の背後にあるメカニズムと、それが子孫の健康に及ぼす長期的な影響を完全に理解するには、さらなる研究が必要です。
精巣上体精子の食事に対する感受性
精巣上体の精子が環境の影響にどのように反応するかを調べ、精巣上体と精子形成に関する情報が父系の世代間影響にどのように寄与するかを見極めるために、研究チームは 6 週齢の雄マウスで実験を行いました。これらのマウスには 2 週間、HFD または低脂肪食 (LFD) を与えました。この食事による負荷の後、治療を受けた雄の一部は曝露を受けていない雌と直接交配され、F1 世代が生成されました (早期高脂肪食 (eHFD) グループ)。他の雄は、まず交配して精巣上体をきれいにし、その後 4 週間通常の食事に戻してから再び交配しました (標準高脂肪食 (sHFD) グループ)。
精子形成と生殖適応への影響
HFD の摂取は精子形成や雄の生殖能力に影響を与えませんでした。これは精巣の組織学的検査、精細管の直径、精子の運動性、受精率、着床前発育率によって確認されました。円形精子細胞と精巣のバルクおよび単一細胞トランスクリプトーム解析では、精子形成は正常で、HFD の影響は最小限であることが示されました。
HFDが体重と耐糖能に与える影響
2 週間の HFD 曝露により、曝露を受けたマウスの体重と脂肪がわずかながら有意に増加し、全身の耐糖能が低下しました。これらの表現型は、通常の食事で 4 週間後には元に戻りました。注目すべきことに、2 週間の HFD 曝露は子孫の体重や体組成に影響を与えませんでしたが、雄の子孫の約 30% に耐糖能障害を発症させました。この耐糖能障害は、異なるコホート間で一貫しており、時間の経過とともに安定していました。sHFD グループの子孫は、体重、体組成、耐糖能に変化が見られませんでした。
子孫における転写シグネチャー
HFD 耐性 (HFDt) と HFD 不耐性 (HFDi) の子孫間の耐糖能の違いは、代謝関連組織における独自の転写シグネチャと関連していました。HFDi マウスで差次的に発現する遺伝子の約 30% は、人間の小児肥満にも関連していました。これらの遺伝子は、ミトコンドリア機能と炎症に関連する経路に集まっています。
父親のBMI（ボディマス指数）と子孫の健康
親の肥満は、子供の早期肥満の重大なリスク要因です。Lifestyle Intervention for Everyone (LIFE) Child Study のデータ分析により、父親の BMI は子供の BMI と独立して相関しており、父親の BMI は子供の BMI の変動にさらに 6.5% 寄与していることが明らかになりました。父親の太りすぎは、母親が痩せている場合に特に、子供の肥満リスクを 2 倍にします。この影響は父親の肥満によってさらに悪化し、インスリン抵抗性と関連していました。これらの結果は、父親の妊娠前の体重が子供の代謝の健康にとって重要であることを強調しています。
mt-tRNAの役割
精子のsncRNAは、父親由来のエピジェネティック効果の潜在的メディエーターです。HFDを投与されたマウスの円形精子細胞と尾部精子からsncRNAをプロファイリングしました。分析の結果、精子のsncRNAプールの約25％がHFD刺激に敏感で、mt-tRNAとその断片の顕著なアップレギュレーションが明らかになりました。これらの知見は、ミトコンドリア転移小分子がHFD刺激に敏感であることを示唆しています。 リボ核酸 (mt-tsRNA) とミトコンドリアリボソーム リボ核酸 (mt-rRNA) は主に HFD に反応してアップレギュレーションされます。
mt-tsRNAに関するヒト研究
フィンランドの若いボランティアを対象とした研究では、mt-tsRNA が BMI と正の相関関係にあることが判明しました。小規模なコホートから得られた結果ではありますが、この結果は mt-sncRNA がマウスと人間の代謝課題への対応において重要な役割を果たしていることを示唆しています。
精子におけるmt-tRNAの活発な転写
成熟した精子は mt-tRNA を活発に転写することができ、これらの転写は HFD 摂取後にアップレギュレーションされました。sncRNA-seq データセットの分析により、mt-tsRNA は主に精子に存在することが示され、環境の変化に反応する動的な分子シグナルとしての役割を裏付けています。
mt-tRNAのエピジェネティックな継承
雑種胚と遺伝子追跡を使用して、受精時に父性mtRNAが卵母細胞に伝達されることを実証しました。HFDを摂取した雄の胚では、mt-tRNAの顕著な過剰発現が見られ、これは父性の食生活と初期胚の転写変化との直接的な関連を示唆しています。
ミトコンドリアの機能不全はHFDの効果を模倣する
比較組織トランスクリプトミクスは、食事に曝露したマウスのミトコンドリア代謝に関与する遺伝子の一貫したダウンレギュレーションを示しました。これは尾部精子の mtDNA 転写機構のアップレギュレーションと相まって、食事誘発性のミトコンドリア機能不全に対する代償反応を示唆しています。これらの発見は、子孫の肥満と耐糖能障害に対する父親の影響を示した国際マウス表現型コンソーシアムのデータによって裏付けられました。
結論
要約すると、この研究は、オスのマウスに急性のHFD摂取またはミトコンドリア機能不全の遺伝的誘導を与えると、オスの子孫のグルコース恒常性が損なわれることを示しています。これは成熟した精子のmt-tRNAの蓄積と関連しており、これが受精時に卵母細胞に移行し、初期胚の遺伝子転写の変化を引き起こします。この可逆的なメカニズムは、父親の代謝の健康がミトコンドリアシグナルを通じて子孫に影響を与える可能性があることを示唆しています。他のsncRNAも役割を果たしている可能性がありますが、mt-tRNAは代謝障害を予防するための妊娠前のライフスタイル介入を監視するための有望な候補です。
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#妊娠前の父親の食生活が子供の代謝の健康に影響を与える可能性があると研究で判明
2024-06-07 04:33:00