男性不孕的原因 高温导致男性不育的原因终于弄清楚了

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作者|汪聪

编辑｜nagashi

排版|水上书写

众所周知，人类的正常体温大约是37℃，而产生精子的最佳温度则低于人体正常体温，在32℃-35℃之间，研究表明，暴露在这一温度范围以上仅仅1℃，就会对男性的生育能力产生不利影响。

热休克诱导男性不育的现象已被广泛研究和认识。比如用热水洗澡，穿太紧的裤子，长时间开车，都会导致局部过热，从而影响男性生殖功能。然而，其背后的具体机制并不完全清楚。

2020年10月15日，美国俄勒冈大学的研究人员在 Cell 子刊 Current Biology 杂志发表了题为：Elevated Temperatures Cause Transposon-Associated DNA Damage in C. elegans Spermatocytes 的研究论文。

这项研究表明，精子对高温的耐受性较差，短时间的热激处理，就会导致原本被抑制的转座子重新活跃，从而导致过度的DNA损伤和基因组改变，最终损害生育能力。

这项研究表明，精子对高温的耐受性较差，短时间的热激处理会导致原本被抑制的转座子重新激活，从而导致DNA过度损伤和基因组改变，最终损害生育能力。

精子发育对温度升高非常敏感，而卵子发育不受影响。精子是人体内最小的细胞。生精睾丸位于人体外，在低于人体体温的情况下产生，贯穿整个成年人的一生。鸡蛋是人体内最大的细胞，形成于人体内部，所以能保持恒温，只在有限的时间内产生。

转座子，也叫跳跃基因，它们是一段可以从原位上单独复制或断裂下来，环化后插入另一位点，并对其后的基因起调控作用的DNA序列。

人类染色体上的转座子一般处于深度睡眠状态。一旦被唤醒，它们不仅可以改变遗传物质，还会留下DNA损伤。

这些“转座子”的在发育中的精子和卵子中同样受到抑制，但是，这项研究发现，发育中的精子受到热激，其中的“转座子”则会被“唤醒”，开始活跃起来。

在人类和模型动物中的秀丽隐杆线虫中，温度的小幅升高足以降低雄性的生育能力。因此，研究团队使用秀丽隐杆线虫作为模型动物进行研究。

研究团队将线虫短暂暴露于升高2℃的环境中进行2小时的短暂热激处理，通过显微观察在正常和热激条件下发育的精子和卵子。

结果表明，秀丽隐杆线虫精原细胞在减数分裂前期和ⅰ期的双链DNA断裂最多增加了25倍，这些精子的受精卵未能产生后代。

研究团队还发现，这些双链DNA断裂与细胞内的核酸内切酶无关。

此外，研究团队使用高通量基因组测序来确定正常条件和热休克条件下“跳跃基因”在整个基因组中的位置。发现热休克处理后精子的一些新位置出现了“跳跃基因”。在精母细胞减数分裂形成精子的过程中，热休克诱导的双链DNA断裂的产生与Tc1转座子有关。

研究还发现，卵子形成过程中，热激处理不会导致双链DNA断裂或Tc1转座子的跳跃增加。

综上所述，本研究表明精子对高温的耐受性较差，短时间的热激处理会导致原本被抑制的转座子重新激活，从而导致DNA过度损伤和基因组改变，最终损害生育能力。

在大多数生物中，雄性在一生中都能产生大量的精子，而雌性产生卵子的时间和数量则很有限。这种差异可能使得精子在较高的错误发生率时仍保持足够的精子数量以满足生育。

目前，全球变暖情况加剧，世界各地屡屡出现破纪录的高温天气，这将导致许多动物面临不育甚至物种灭绝的风险，也将最终影响人类。了解温度对精子产生的影响及其背后的机制，有助于了解生物体的繁殖能力和种群变化，以及它们为何随气候变化而变化。

当前，全球变暖正在加剧，全球范围内破纪录的高温天气频繁发生，将导致许多动物面临不育甚至物种灭绝的风险，最终影响人类。了解温度对精子产生的影响及其背后的机制，有助于理解生物的生殖能力和种群变化，以及为什么它们会随着气候变化而变化。

这是一篇里程碑式的论文，它表明环境影响可以改变特定的脱氧核糖核酸序列和可能控制其活性的蛋白质。这项工作在分子水平上清楚地显示了精子生产过程中加热会发生什么变化。

更重要的是，这项研究为科学家在哺乳动物和人类中研究是否相同的机制导致了热激诱导男性不育指明了方向。

最后，如果你担心洗热水澡或担心穿三角裤或四角裤，这项研究可能会为你提供答案。

论文链接：

https://doi . org/10 . 1016/j . cub . 2020 . 09 . 050

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原标题:“细胞子问题:高温导致男性不育的原因终于想通了，短期加热会诱发精子大量DNA损伤。”