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無形的「精子殺手」!? 來自空氣汙染的威脅

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加拿大漢彌爾頓港口附近的一幢溫馨小屋中,住著一對夫妻喬治和瑪莉,兩人雖然結婚多年卻依然如膠似漆,只是夫妻倆的心中一直有個遺憾…未能擁有自己的孩子。僅管照著醫生的處方努力做人,卻依舊面臨懷孕失敗的噩耗。

一日,喬治低頭划著手機,突然瞥見一則新聞:

「科學家指出空氣汙染疑似是造成精子突變的元兇…」

他怔怔地看著這則新聞,再跑到窗邊望向遠方的煉鋼廠…喬治不禁心想:這是巧合嗎? 還是只是一則聳動的報導呢…?

小鼠實驗證實空氣汙染造成精子突變

世界衛生組織 (WHO) 官員 Flavia Bustreo 說到:「空氣汙染是許多疾病和死亡的主要原因」,研究已經證實空氣污染不只傷害呼吸系統,也造成心血管疾病、生長缺陷以及肺癌。早在 2008 年,空氣汙染(以下簡稱空汙)研究已從肺部轉移到生殖器官,一份加拿大的報告指出空汙可能導致男性不孕,而其研究成果也刊登於《Nature》。

這份報告的研究人員將實驗鼠飼養在加拿大漢彌爾頓港口附近的工業重鎮,其中一組直接呼吸當地的空氣,對照組則呼吸經過過濾的空氣,並觀察兩組老鼠的 DNA 變化。結果發現,直接呼吸空氣的老鼠相較於對照組,其精子中的 DNA 多了 60% 的突變,並且多處化學鍵有斷裂的痕跡,其鹼基也因受到化學物質影響而呈現甲基化,而 DNA 甲基化則是影響基因表現的關鍵因素。

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延伸閱讀:聽,塵埃的聲音

這些基因突變會遺留到後代嗎 ?

過去有研究針對煉鋼廠附近的鳥類進行觀察,發現這些鳥類的後代比棲息在農村的鳥類後代有更多的 DNA 突變。加拿大的科學家也在後來的老鼠實驗中發現,讓老鼠呼吸過濾後的空氣,可以降低遺傳突變基因的風險。更驚人的是,研究顯示這些突變的遺傳因子是來自於父系。

加拿大衛生部的科學家 Carole Yauk 再度帶著研究團隊來到漢彌爾頓港口進行老鼠實驗,欲觀察受損精子的 DNA 變化。經過三個星期,呼吸受汙染空氣的老鼠比呼吸過濾空氣的老鼠,其 DNA 上的化學鍵產生更多損壞;第 10 週時,實驗組老鼠的 DNA 甲基化明顯多於對照組;16 週後,實驗組老鼠 DNA 中的特定點突變也比對照組來得多。

由此可見,空汙除了讓精子的 DNA 產生突變外,造成 DNA 甲基化也影響了基因的表現,猶如在精子的 DNA 分子上留下疤痕 (Molecular Scars)。而且,空汙不僅對動物造成影響,對人類其實也有相同的作用。有研究發現居住在空汙嚴重地區的孩童,容易罹患氣喘,而這些孩童體內的 Foxp3 基因的甲基化也明顯高於空氣清新區域的孩童。而一旦氣喘基因的開關被切換,即使這些罹患氣喘者的後代子孫已搬離該地區,氣喘依然會遺留在他們身上,甚至是從未暴露在空汙或菸害中的下下一代,也依然留有這些「印記」。

真兇到底是誰 ? 空氣汙染如何引發精子突變 ?

研究人員進一步想了解煉鋼廠排放的廢氣是否就是導致精子突變的元兇,於是針對一種名為多環芳香烴 (polycyclic aromatic hydrocarbons) 的化學化合物進行測試,但結果並沒有足夠的證據顯示這類化合物會造成 DNA 損壞,兇手仍是懸浮微粒,而懸浮微粒的來源並不僅僅是煉鋼廠。

現在,人們已注意到空汙對精子產生的威脅。美國約翰霍普金斯大學的流行病學家 Jonathan Samet 指出「雖然過去有很多研究針對空汙和生殖的關聯性,但主要都集中在懷孕生產的部分,而不是對男性生殖的影響。」而這類研究在過去也經常被其他諸如飲食習慣、基因背景、經濟能力等因素所混淆。不過 Samet 表示未來研究的主力將會集中在空汙是否會對人類造成同樣的威脅,希望能有更多突破性的進展。

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參考文獻:
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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