科學家鑑定出影響妊娠成功率的精子生物標誌物

2020-10-13 MedPeer

導讀 在生殖健康領域，無論是母親卵子的質量，還是父親精子的質量都至關重要。雖然在形成胚胎的過程中，精子只提供細胞核，但是有研究表明，精子的非細胞核部分在這一過程中也起著重要作用。近日，麻薩諸塞州大學阿默斯特分校的研究人員在精子線粒體DNA中鑑定了一種單指標生物標誌物，該標誌物可預測男性生殖健康和妊娠成功率。

研究人員表示，這一發現不僅適用於不育症夫婦，也適用於普通人群。這種生物標記物可能比精液參數更準確地預測男性不育症，而目前醫療機構和臨床醫生仍然依賴精液參數。

該研究由麻薩諸塞州大學阿默斯特分校的環境表觀遺傳學家Richard Pilsner領導，並於10月6日發表在《人類生殖》雜誌。題為「Sperm mitochondrial DNA biomarkers and couple fecundity」。

該研究的通訊作者，Richard Pilsner說，「臨床上，男性不育的診斷確實幾十年來沒有改變。在過去的10到20年中，對精子的分子和細胞功能的理解有了重大進展，但是臨床診斷並沒有相應地改變或與時俱進。」

除了Pilsner，該研究團隊還包括論文的第一作者，研究生Allyson Rosati、公共衛生與健康科學學院流行病學副教授Brian Whitcomb，喬治梅森大學健康與人類服務學院院長，生殖和圍產期流行病學家Germaine Buck Louis以及美國國家兒童健康與人類發展研究所的Sunni Mumford和Enrique Schisterman。

Whitcomb說：「這個項目是跨學科工作和團隊科學研究的一個很好的例子。這項研究需要在實驗室中對生物標誌物進行測量並結合統計模型。解決這樣的科學問題需要廣泛的專業知識。」

線粒體DNA是母系遺傳的，精子線粒體DNA拷貝數（mtDNAcn）通常在精子發生過程中減少8到10倍，以確保受精時線粒體DNA拷貝數低。在Pilsner，Whitcomb等人的先前研究中，mtDNAcn增加和線粒體DNA缺失（mtDNAdel）與男性精液質量下降和受精機率降低有關。

Pilsner說：「下一步是確定精子線粒體生物標誌物與受精之間的關係，是否可以從尋求不育治療的夫婦中推廣到普通人群中。」

研究人員從生育力和環境縱向調查（LIFE）研究中獲得了精子樣本，該研究於2005年至2009年從密西根州和德克薩斯州招募了501對夫婦，研究了包括環境化學物質等生活方式與人類生育力之間的關係。

他們評估了384個精液樣本中的精子mtDNAcn和mtDNAdel情況，並分析了它們與一年內懷孕概率的關係。他們發現，具有較高精子mtDNAcn的男性在12個月內周期特異性妊娠的機率降低了50％，而妊娠概率降低了18％。

Pilsner說：「值得注意的是，我們發現精子線粒體生物標誌物與夫婦的懷孕時間之間存在顯著的負相關關係。」

Whitcomb補充說：「精子中的線粒體DNA似乎反映出一些影響精子功能的潛在生理現象。」

研究人員表示，還需要進一步研究線粒體缺陷或線粒體DNA損傷可能導致線粒體DNA和線粒體DNA改變的影響。Pilsner說：「我們需要利用對分子工具箱的解析，以便更好地預測男性的生育能力。」

下一步是檢測鑑定介導精子線粒體DNA變化的因素。研究人員推測，它們可能包括環境毒素或其他引起炎症和氧化應激的因素。

Pilsner說：「了解精子發生過程中線粒體拷貝數保持不變的原因，將有助於我們找到更好的措施來開發幹預和提高生殖成功率的平臺。」

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