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俄勒冈州研究人员揭示了为什么热应激会损害精子

俄勒冈州EUGENE-2020年10月23日-俄勒冈大学的生物学家已使用模型生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)来鉴定导致精子中DNA损伤并在受热后导致男性不育的分子机制。

在人类中,精子产生的最佳温度刚好低于体温,大约在90-95华氏度的范围内。人体研究发现,暴露于高于此正常范围的摄氏1度(1.8华氏度)的温度会产生不利影响男性生育力,生物学系和分子生物学研究所教授戴安娜·利布达说。

由热引起的男性不育现象是众所周知的,并且已经广泛研究了现代暴露于热的影响,例如热水浴,紧身衣和过度的开车时间。损害精子和影响受精的潜在机制尚未完全了解。

利布达说:“在人类和秀丽隐杆线虫中,相对较小的温度升高足以降低男性的生育能力。”

与未暴露的精子相比,秀丽隐杆线虫(一种线虫)比正常水平增加了2 C(3.6 F),导致发育中的精子的DNA损伤增加了25倍。这些受损的精子受精的卵未能产生后代。

Libuda的UO实验室的研究人员在10月15日在线发表在《当前生物学》杂志上的一篇论文中详细介绍了这项基础研究发现。博士后研究员Nicole A. Kurhanewicz是该研究的主要作者。

参与减数分裂研究的减数分裂研究专家R. Scott Hawley说,这项研究为科学家进行哺乳动物和人类研究提供了路线图,以确认是否相同的机制导致了男性不育。

霍利(Hawley)是美国国家科学院的成员,也是密苏里州堪萨斯城Stowers医学研究所研究生院的名誉院长,他在一次学术会议上听说了初步研究结果。

霍利说:“我认为这是一个标志性的论文,因为它显示出改变特定DNA序列以及可能控制其活性的蛋白质的环境效应。”“戴安娜和妮可的工作所做的是清楚地说明在分子水平上,至少在蠕虫中,受热改变了精子的制造过程时,出了什么问题。”

该论文还有助于理解减数分裂(产生性细胞的过程)在精子和卵之间的差异。

精子是人体内最小的细胞,是在低于体温的温度下由数十亿个细胞形成的,并贯穿整个成年寿命。鸡蛋是人体内最大的细胞,在内部形成,温度保持恒定,在胎儿发育过程中仅在有限的时间内产生。

Kurhanewicz说:“我们知道精子的发育对温度的升高非常敏感,而卵的发育却不受影响。”“本文提供的数据表明,卵子和精子发育不同的另一种方式是它们如何紧密控制可移动DNA元件(也称为“跳跃基因”或转座子)在基因组中移动的能力以及其敏感性如何。这些压力会阻止这种运动。”

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