无形的“精子杀手”!? 来自空气污染的威胁

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加拿大汉弥尔顿港口附近的一幢温馨小屋中,住着一对夫妻乔治和玛莉,两人虽然结婚多年却依然如胶似漆,只是夫妻俩的心中一直有个遗憾…未能拥有自己的孩子。仅管照着医生的处方努力做人,却依旧面临怀孕失败的噩耗。

一日,乔治低头划着手机,突然瞥见一则新闻:

“科学家指出空气污染疑似是造成精子突变的元凶…”

他怔怔地看着这则新闻,再跑到窗边望向远方的炼钢厂…乔治不禁心想:这是巧合吗? 还是只是一则耸动的报导呢…?

小鼠实验证实空气污染造成精子突变

世界卫生组织 (WHO) 官员 Flavia Bustreo 说到:“空气污染是许多疾病和死亡的主要原因”,研究已经证实空气污染不只伤害呼吸系统,也造成心血管疾病、生长缺陷以及肺癌。早在 2008 年,空气污染(以下简称空污)研究已从肺部转移到生殖器官,一份加拿大的报告指出空污可能导致男性不孕,而其研究成果也刊登于《Nature》。

这份报告的研究人员将实验鼠饲养在加拿大汉弥尔顿港口附近的工业重镇,其中一组直接呼吸当地的空气,对照组则呼吸经过过滤的空气,并观察两组老鼠的 DNA 变化。结果发现,直接呼吸空气的老鼠相较于对照组,其精子中的 DNA 多了 60% 的突变,并且多处化学键有断裂的痕迹,其碱基也因受到化学物质影响而呈现甲基化,而 DNA 甲基化则是影响基因表现的关键因素。

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这些基因突变会遗留到后代吗 ?

过去有研究针对炼钢厂附近的鸟类进行观察,发现这些鸟类的后代比栖息在农村的鸟类后代有更多的 DNA 突变。加拿大的科学家也在后来的老鼠实验中发现,让老鼠呼吸过滤后的空气,可以降低遗传突变基因的风险。更惊人的是,研究显示这些突变的遗传因子是来自于父系。

加拿大卫生部的科学家 Carole Yauk 再度带着研究团队来到汉弥尔顿港口进行老鼠实验,欲观察受损精子的 DNA 变化。经过三个星期,呼吸受污染空气的老鼠比呼吸过滤空气的老鼠,其 DNA 上的化学键产生更多损坏;第 10 周时,实验组老鼠的 DNA 甲基化明显多于对照组;16 周后,实验组老鼠 DNA 中的特定点突变也比对照组来得多。

由此可见,空污除了让精子的 DNA 产生突变外,造成 DNA 甲基化也影响了基因的表现,犹如在精子的 DNA 分子上留下疤痕 (Molecular Scars)。而且,空污不仅对动物造成影响,对人类其实也有相同的作用。有研究发现居住在空污严重地区的孩童,容易罹患气喘,而这些孩童体内的 Foxp3 基因的甲基化也明显高于空气清新区域的孩童。而一旦气喘基因的开关被切换,即使这些罹患气喘者的后代子孙已搬离该地区,气喘依然会遗留在他们身上,甚至是从未暴露在空污或菸害中的下下一代,也依然留有这些“印记”。

真凶到底是谁 ? 空气污染如何引发精子突变 ?

研究人员进一步想了解炼钢厂排放的废气是否就是导致精子突变的元凶,于是针对一种名为多环芳香烃 (polycyclic aromatic hydrocarbons) 的化学化合物进行测试,但结果并没有足够的证据显示这类化合物会造成 DNA 损坏,凶手仍是悬浮微粒,而悬浮微粒的来源并不仅仅是炼钢厂。

现在,人们已注意到空污对精子产生的威胁。美国约翰霍普金斯大学的流行病学家 Jonathan Samet 指出“虽然过去有很多研究针对空污和生殖的关联性,但主要都集中在怀孕生产的部分,而不是对男性生殖的影响。”而这类研究在过去也经常被其他诸如饮食习惯、基因背景、经济能力等因素所混淆。不过 Samet 表示未来研究的主力将会集中在空污是否会对人类造成同样的威胁,希望能有更多突破性的进展。

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参考文献:
http://time.com/4326721/air-pollution-poor-cities/?xid=homepage
http://www.nature.com/news/2008/080113/full/news.2008.439.html
http://discovermagazine.com/2015/sept/15-something-in-air

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