男性大腦與睾丸存在許多共同之處?新研究發現了更多線索_風聞
中国生物技术网-中国生物技术网官方账号-2021-06-03 15:01
北京時間6月3日,發表在**《Royal Society Open Biology(英國皇家學會開放生物學)》上的一項最新研究中,來自葡萄牙阿威羅大學領導的研究團隊通過蛋白質組學研究發現,與其他人體組織相比,男性大腦與睾丸具有許多共同的分子特徵,它們之間蛋白質的高度相似性具有臨牀意義。該研究有助於理解影響大腦和睾丸功能障礙的病理生理學,以及開發治療這些疾病的新治療策略。**
眾所周知,大腦在我們的身體中扮演着非常複雜的角色,它是神經系統的控制中心,發揮着至關重要的協調作用,負責接收來自感覺器官的信號,並將其轉化為功能信息,傳遞到多個器官和組織,如肌肉和腺體。除此之外,大腦還負責語言、記憶存儲,以及思想和情感表達等;人類睾丸卻只有兩個主要功能,即產生精子和激素。
然而,越來越多的證據表明男性大腦與睾丸的基因表達和蛋白質組成具有相似性。此前的研究表明,性功能障礙與大腦功能紊亂之間存在聯繫,甚至智力與精液質量之間也有聯繫。這項新研究發現了更多的相關線索。
在該研究中,研究人員將大腦和睾丸的蛋白質組學與其他31個組織的蛋白質組學進行了比較,這些組織代表了人體的所有主要組織,包括心臟、骨骼肌、腎上腺、甲狀旁腺、甲狀腺、肺、胃腸道、唾液腺、食道、胃、胰腺、腎臟、肝臟、膽囊、附睾、精囊、前列腺、乳房、宮頸、子宮內膜、卵巢、胎盤、脂肪組織和皮膚。
研究人員發現,男性大腦與睾丸有13442個共同的常見蛋白質。基因表達研究也證實了這一點,顯示這兩個“相隔千里”的器官在人體所有器官中共享的基因數量最多。
通過分析這些組織中表達最多的共享蛋白質,研究人員發現它們主要參與組織發育和細胞通信。考慮到這兩個組織在許多方面的相似性,對他們深入瞭解是有意義的。
首先,男性大腦與睾丸都是高能量需求組織,分別執行認知功能和精子發生等能量需求過程。為了支持這些能量需求,兩個組織中不同類型的細胞之間的代謝合作是很非常明顯的。在大腦中,星形膠質細胞產生乳酸,作為糖原的產物,被運送到神經元,並作為神經元首選能量來源,以維持其突觸活動。因此,神經元的代謝過程高度依賴於星形膠質細胞的活動。同樣,發育中的生殖細胞和塞爾託利氏細胞(Sertoli)細胞之間的代謝合作也十分明顯。Sertoli細胞將葡萄糖轉化為乳酸,乳酸被輸送到發育中的生殖細胞並作為核心能量代謝物使用,以維持其代謝活性。除了類似的代謝合作外,大腦和睾丸都依賴於硒的代謝。缺硒的飲食與對神經毒性的易感性增加和精子生成受損有關。
與其他組織相比,男性大腦和睾丸還特別容易受到氧化損傷,因為它們對能量和氧氣的需求非常高,而且富含多不飽和脂肪酸(PUFA)。此外,男性大腦和睾丸的氧化應激相關基因(如編碼過氧化氫酶的基因)的轉錄水平最低。為了抵消它們對氧化應激的高度敏感性,這兩個組織都有特定的血液組織屏障,即血腦屏障和血睾屏障。
因此,可以看出男性大腦和睾丸雖然功能不同,但在很多方面卻很相似。它們還都有着重要的任務,包括將物質從內部轉移到外部環境,這一過程稱為胞吐作用。這是腦細胞相互傳遞神經遞質的方式。在精子中,同樣的過程被用來釋放重要的受精因子。
在神經元中,胞吐作用也涉及到它們延伸的突觸生長;而在精子中,這一過程使其與卵子融合。
研究人員表示,這是一個有待探索的話題,澄清這些組織之間的聯繫,將有助於理解影響大腦和睾丸的功能障礙。
這些發現也提出了很多問題,顯而易見的是為什麼這兩個截然不同的器官最終會有如此多的共同點?此前有研究推測,睾丸可能與大腦和胎盤共同參與了人類物種形成,這有助於這兩個組織中同一組基因的表達。
就像那些經過數百萬年的進化分離後彼此相隔半個地球的動物可以發展出相同的特徵一樣,人體內不同的組織組也可以如此。
例如,與大多數其他動物不同的是,考拉的指紋與我們人類的指紋驚人地相似,這要歸功於靈長類動物祖先抓樹枝時所施加的選擇性壓力,儘管我們之間經歷了長達7000萬年的進化。這一過程被稱為趨同進化。
考拉與人的指紋
研究人員認為,維持物種間差異所涉及的相同選擇壓力可能會施加在兩個器官上,導致它們趨同進化。
如果這一觀點成立,那麼是否意味着女性大腦與卵巢也具有這些相似之處呢?