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研究人员针对父代孕前营养影响子代健康机制不明的问题，开展精子小非编码 RNA（sncRNA）研究，发现饮食干预可改变其表达，为相关研究提供依据。
在生命的遗传密码中，父母的生活经历和环境因素是否会悄无声息地传递给下一代，影响他们的健康呢？这一问题一直是科学界探索的热点。越来越多的证据表明，除了遗传物质的传递，表观遗传机制在代际遗传中也起着关键作用。尤其是父母的生活方式和环境暴露，可能通过表观遗传的方式，影响子代患非传染性疾病（NCDs）的风险。在这个研究领域，目前大部分研究主要聚焦于母亲因素对后代发育的影响，而对于父亲的孕前营养如何影响子代健康，其背后的机制却知之甚少。
为了深入探索这一神秘的领域，来自新加坡科技研究局（A*STAR）旗下的人类发展与潜能研究所（IHDP）、英国南安普顿大学等多个研究机构的科研人员携手合作，开展了一项意义重大的研究。该研究成果发表在《Scientific Reports》上，为我们理解父代饮食与子代健康之间的关系提供了新的视角。
研究人员开展了一项名为 PREPARE 的单中心、随机对照试验（RCT）。在这个试验中，111 对即将接受体外受精（IVF）治疗的夫妇参与其中。研究人员将男性参与者随机分为两组，干预组的男性每天饮用富含二十二碳六烯酸（DHA）、二十碳五烯酸（EPA）和维生素 D 的水果基饮料，同时在饮食中使用橄榄油和橄榄油涂抹酱；而对照组则饮用不含这些营养成分的安慰剂饮料，饮食中使用向日葵油和向日葵油涂抹酱。试验持续 6 周，研究人员对参与者的精液、血液进行了详细分析，并对精子中的小非编码 RNA（sncRNA）进行了测序和研究。
在研究方法上，主要涉及以下几个关键技术：
- 样本采集与处理：收集男性参与者的精液、血液样本，对精液进行液化、离心等处理，分离出精子和精浆；对血液样本进行离心，分离出血浆和红细胞，用于后续的脂肪酸和维生素 D 分析。
- RNA 提取与测序：从精子中提取包括 sncRNA 在内的总 RNA，使用特定试剂盒和优化的提取方案，以确保 RNA 的质量和完整性。对提取的 RNA 进行小 RNA 测序，获得精子 sncRNA 的序列信息。
- 数据分析：运用多种生物信息学工具和统计方法，对测序数据进行处理和分析。如使用 Genboree 软件和特定的注释工具对 sncRNA 进行分类和注释，利用 R 语言进行统计分析，确定差异表达的 sncRNA，并探究其与各种因素的相关性。
下面来看看具体的研究结果：
- 精子 sncRNA 的基线特征：研究人员对 17 名参与者（9 名对照组，8 名干预组）的精子进行 sncRNA 测序分析，发现 tRNA 衍生的小 RNA（tRFs）是精子中最丰富的 sncRNA 物种（28%），其次是微小 RNA（miRNAs，5%）和 PIWI 相互作用 RNA（piRNAs，1%）。同时，还发现这些 sncRNA 主要来源于基因组的调控区域，如非翻译区（UTRs）、CpG 岛和启动子等，这暗示它们可能在精子的染色质重塑和转录调控中发挥重要作用。此外，研究人员还发现精子 sncRNA 的表达与年龄、体重指数（BMI）、精子浓度和精子活力显著相关。
- 饮食干预对营养水平的影响：通过对血液样本的分析，研究人员发现干预组参与者的血清维生素 D 浓度、红细胞中 EPA 和 DHA 的百分比显著增加，这表明 6 周的饮食干预有效地提高了这些营养物质的水平。虽然在精液和精子中的某些营养物质变化不显著，但在精子中，干预组的 EPA 百分比呈现出增加的趋势，这说明父代饮食的改变可能通过某种方式影响到精子的营养组成。
- 饮食干预对精子 sncRNA 表达的影响：尽管饮食干预后精子 sncRNA 的相对丰度没有发生全局性变化，但研究人员确实发现了一些差异表达的 sncRNA。具体来说，有 15 个 miRNAs、3 个 tRFs 和 112 个 piRNAs 的表达在干预组和对照组之间存在显著差异。进一步分析发现，这些差异表达的 miRNAs 靶向的基因富集在脂肪酸生物合成和代谢途径中，这表明饮食干预可能通过改变精子 sncRNA 的表达，影响精子的脂肪酸代谢，进而对精子功能和胚胎发育产生影响。
在研究结论和讨论部分，该研究具有重要意义。它首次对人类精子中三种最丰富的 sncRNA 物种进行了高分辨率的图谱绘制，明确了 6 周健康饮食干预对其表达的影响。研究结果表明，精子 sncRNA 对饮食变化高度敏感，短期的饮食干预就能引起精子 sncRNA 表达谱的改变，这些改变可能作为 “环境信息” 被传递给下一代，影响子代的健康。此外，研究还发现了一些与精子浓度、年龄和 BMI 相关的 sncRNA，这为进一步研究精子质量和男性生育能力提供了新的线索。
然而，该研究也存在一些局限性。例如，研究对象是特定的 IVF 人群，其结果外推到普通人群的适用性尚不确定；样本量较小，可能导致一些结果的检测灵敏度受限；由于对人类 tRFs 下游靶点的功能了解有限，无法全面评估其表达改变对精子功能和胚胎发育的影响。尽管如此，这项研究仍然为我们理解父代饮食与子代健康之间的关系提供了重要的依据，为未来的研究指明了方向。未来的研究可以进一步扩大样本量，开展长期的饮食干预研究，深入探究精子 sncRNA 在代际遗传中的具体机制，为改善人类生殖健康和预防相关疾病提供更坚实的理论基础。
