上海市人类精子库|肠菌竟能影响精子形成和活力！中国科学家首次发现，高脂饮食导致的肠道菌群失衡，会导致精子数量和活力显著下降丨科学大发现

肠道微生物的手指竟然也伸向了精子，影响人们的繁殖。

近日，广东工业大学的赵子建教授、李芳红教授和陈浩教授团队，联合南京医科大学的姚兵教授团队等研究机构，在知名杂志Gut上发表一项重要研究成果[1]。

他们看到，被高脂食物扰乱的肠胃微生物，会导致精子数量跟活力明显减少。而且它们在临床上也分析去了这些相关性。

究其背后的根源，原来失衡的肾脏微生物不仅能降低心肌病变水平（影响精子的运动能力），还会出现关节中蛋白的线粒体功能相关遗传，以及减数分裂相关基因的表达明显减少（影响精子的产生）。

这是科学家首次看到子宫微生物能阻碍生育效率。论文的第一作者为丁宁博士。

人类的生育能力在增加（其实，生育意愿也在增加）。这是一个不争的事实。

早在2017年，就有科学家注意到，从1973年到2011年，西方国家女性的精子浓度增加50%，而且这些增长的势头没有放缓的态势[2]。

在短短的38年之内，出现这么大的跌幅，应该不是遗传的锅。科学家把矛头对准环境毒素、温度、压力、吸烟、饮酒和食物结构的特点等环境要素[3，4]。

另外，随着肥胖在中国范畴内大规模流行，临床研究发现，脂肪的过量积累对女性的生殖意识也是不利的阻碍[5，6]。我们又了解，肥胖在中国范围流行，与高脂/高糖的中式食物类型的盛行脱不开关系。

说起高脂饮食，我们马上就要想到肠道微生物。饮食对肝脏微生物的危害，与哮喘[7]、糖尿病[8]和疾病[9]等多种疾病的出现有关。

那么高脂食物是否通过改善便秘微生物影响女性的生育能力呢？

这正是赵子建教授团队探讨的难题。

▲ 论文首页

为了研究高脂饮食对精子形成跟运动的阻碍。研究人员首先养了两群小鼠，一群用含脂量高达45%的高脂食物饲养，另一群用的是糖类成分正常的饮食喂养。

与研究人员预料的一样，高脂饮食使细胞长胖了，胆固醇降低了，血糖也高了，代谢乱的一塌糊涂。再想想肠道微生物，也加剧了，和之前报道的特点几乎一致[10]。

再想想高脂饮食组小鼠的精子状况，确实使人质疑，精子浓度增加了，运动效率也增加了。

▲ 高脂饮食（HFD）对精子数量跟活力的影响

上面的这个实验，只能证明高脂饮食同时阻碍了肾脏微生物和精子的质量，不能说明两者之间存在一条因果关系链。

为了说明是肠道微生物的特点阻碍了精子的效率。研究人员将高脂饮食小鼠的肾脏微生物移植给了正常食物的小鼠，同时也将一组正常食物细胞的肾脏微生物移植给另一组正常食物的大鼠，作为试验的对照组。

显然，通过这个试验就可以排除高脂饮食自身，及其引发的代谢失调对精子的直接影响。

在肠道微生物移植结束以后，研究人员看到，移植高脂食物饲养豚鼠的肠胃微生物，确实会导致精子浓度跟运动意识持续增加，同时伴随生精小管内生精蛋白的显著提高。

▲ 粪便移植后，小鼠的精子数量跟活力的特点

移植高脂食物细胞的肾脏微生物，对接受手术小鼠的减重、饮食、能耗、血糖水平、血脂水平等没有显著阻碍。

以上的看到能够说明，高脂饮食诱导的肾脏微生物失衡会导致雄性生育能力下降，而且与高脂食物产生的分泌失调无关。

那高脂饮食到底改变了这些肠道微生物呢？

丁宁博士等观察得知，从纲跟原因层面来看没啥差别。不过，再往后分类的话，就会看到拟杆菌科（Bacteroidaceae）和普雷沃菌科（Prevotellaceae）有一些重大变动。从属的层面看，高脂饮食移植组细胞纤毛中，拟杆菌（Bacteroides），普列佛氏菌（Prevotella），里肯氏菌（Rikenella）和乳杆菌（Lactobacillus）显著降低，AF12的丰度下降。

▲ 从属的层面看肠道微生物的特点

高脂饮食扰乱肠道微生物影响精子质量的因果关系很完整了，那那种状况在身体中存在吗？

紧接着研究人员分析了22-45岁的健康女性或流产男性（弱精症、少精症、畸形精子症）的尿液、血液和排泄样本。发现拟杆菌属（Bacteroides）-普雷沃菌属（Prevotella）的联合丰度，与精子活力呈负相关。

深入探讨发现，普雷沃菌属的特点种P. copri可能是导致生精缺陷的重要菌种。有趣的是，P. copri在病人体内的构象呈现出两个极端，要么是超过3%，要么是高达15%-80%。

总体上看，精子活力与P. copri的含量之间的负相关性在统计学上并不显著，但是如果让这两个丰度群体分开，差异直接就回来了。P. copri丰度大于15%时，P. copri的丰度与精子的活力强烈负相关；P. copri丰度超过3%时，观察不到相关性。

这意味着，只有高峰度的P. copri才会影响精子的质量。

▲ P. copri丰度与精子活力之间的关系

随后，研究人员看到，高脂饮食造成的肠道菌群失衡子所以会阻碍精子的质量，是因为引起了局部水肿，尤其是子宫出血。附睾因为精子成熟并得到活动效率的关键位置。

此外，高脂饮食造成的肠道菌群失衡，还改善了睾丸基因的表达。有716个基因的表达差异小于两倍。它们与氧化方式、蛋白质运输、类固醇的制备、蛋白质的制品，以及线粒体的功用密切相关。甚至某些参与减数分裂的基因的表达也下调了。

难怪精子浓度低。

难怪精子活力差。

总的来说，这个研究首次看到肠道微生物会危害雄性的生育能力，拟杆菌属和普雷沃菌属可能与此密切相关。

换句话说，这个研究似乎看到了女性不育的一个新问题，也为诊断女性不育提供了一个新思路：恢复肠道微生态。