By adminvps06 
Dalam tinjauan terbaru yang diterbitkan di jurnal Nature , sekelompok peneliti menyelidiki bagaimana diet tinggi lemak sebelum konsepsi (HFD) memengaruhi spermatozoa epididimis dan peran asam ribonukleat transfer mitokondria (mt-tRNA) dalam memengaruhi kesehatan metabolisme keturunan.
Latar belakang
Selain pewarisan Mendel, para ayah menggunakan rute alternatif untuk transfer informasi antargenerasi, termasuk kumpulan small non-coding RNA (sncRNA) yang kompleks, dinamis, dan peka terhadap lingkungan dalam spermatozoa dewasa, yang memengaruhi perkembangan embrio dan fenotipe dewasa. Produksi spermatozoa melibatkan spermatogenesis dan pematangan epididimis, keduanya merupakan jendela potensial kerentanan lingkungan. Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk sepenuhnya memahami mekanisme di balik perubahan epigenetik yang disebabkan oleh pola makan dalam sperma dan efek jangka panjangnya terhadap kesehatan keturunan.
Kerentanan sperma epididimis terhadap diet
Untuk menyelidiki bagaimana spermatozoa epididimis merespons pengaruh lingkungan dan untuk mengetahui kontribusi informasi epididimis dan spermatogenik terhadap efek antargenerasi paternal, tim melakukan percobaan pada tikus jantan berusia 6 minggu. Tikus-tikus ini diberi makan HFD atau diet rendah lemak (LFD) selama 2 minggu. Setelah tantangan diet ini, beberapa tikus jantan yang diberi perlakuan dikawinkan langsung dengan tikus betina yang tidak terpapar untuk menghasilkan generasi F1 (kelompok Diet Tinggi Lemak Awal (eHFD)). Yang lainnya dibiarkan kawin terlebih dahulu untuk membersihkan epididimis mereka dan kemudian kembali ke diet biasa selama 4 minggu sebelum kawin lagi (kelompok Diet Tinggi Lemak Standar (sHFD)).
Dampak pada spermatogenesis dan kebugaran reproduksi
Pemberian HFD tidak memengaruhi spermatogenesis atau kebugaran reproduksi jantan. Hal ini dikonfirmasi oleh histologi testis, diameter tubulus seminiferus, motilitas sperma, dan tingkat keberhasilan pembuahan dan perkembangan pra-implantasi. Baik analisis transkriptomik massal maupun sel tunggal dari spermatid bulat dan testis menunjukkan spermatogenesis normal dan dampak minimal dari HFD.
Efek HFD pada berat badan dan toleransi glukosa
Paparan HFD selama 2 minggu mengakibatkan peningkatan berat badan dan adipositas yang sedikit namun signifikan serta penurunan toleransi glukosa seluruh tubuh pada tikus yang terpapar. Fenotipe ini berbalik setelah 4 minggu menjalani diet biasa. Khususnya, tantangan HFD selama 2 minggu tidak memengaruhi berat badan atau komposisi tubuh keturunannya tetapi menyebabkan sekitar 30% keturunan jantan mengalami intoleransi glukosa. Intoleransi glukosa ini konsisten di berbagai kelompok dan tetap stabil dari waktu ke waktu. Keturunan kelompok sHFD tidak menunjukkan perubahan berat badan, komposisi tubuh, atau toleransi glukosa.
Tanda transkripsi pada keturunan
Perbedaan toleransi glukosa antara keturunan yang toleran terhadap HFD (HFDt) dan yang tidak toleran terhadap HFD (HFDi) dikaitkan dengan tanda-tanda transkripsi unik dalam jaringan yang relevan secara metabolik. Sekitar 30% gen yang diekspresikan secara berbeda pada tikus HFDi juga dikaitkan dengan obesitas pada anak-anak pada manusia. Gen-gen ini dikelompokkan ke dalam jalur yang terkait dengan fungsi mitokondria dan peradangan .
Indeks massa tubuh (IMT) ayah dan kesehatan keturunan
Obesitas pada orangtua merupakan faktor risiko signifikan untuk obesitas dini pada anak. Analisis data dari Studi Anak Lifestyle Intervention for Everyone (LIFE) mengungkapkan bahwa BMI ayah berkorelasi secara independen dengan BMI keturunan, dengan BMI ayah memberikan kontribusi tambahan sebesar 6,5% terhadap variasi BMI keturunan. Kelebihan berat badan ayah menggandakan risiko obesitas pada keturunan, terutama ketika ibu kurus. Efek ini diperparah oleh obesitas ayah dan dikaitkan dengan resistensi insulin. Hasil ini menekankan pentingnya berat badan prakonsepsi ayah untuk kesehatan metabolisme keturunan.
Peran mt-tRNA
SncRNA spermatozoa merupakan mediator potensial dari efek epigenetik paternal. Kami membuat profil sncRNA dari spermatid bulat dan spermatozoa kauda tikus yang mengalami HFD. Analisis tersebut mengungkapkan bahwa sekitar 25% dari kumpulan sncRNA sperma sensitif terhadap tantangan HFD, dengan peningkatan regulasi mt-tRNA dan fragmennya yang signifikan. Temuan ini menunjukkan bahwa Asam Ribonukleat Kecil Transfer Mitokondria (mt-tsRNA) dan Asam Ribonukleat Ribosomal Mitokondria (mt-rRNA) sebagian besar mengalami peningkatan regulasi sebagai respons terhadap HFD.
Studi manusia pada mt-tsRNA
Dalam sebuah penelitian yang melibatkan relawan muda Finlandia, mt-tsRNA ditemukan memiliki hubungan positif dengan BMI. Meskipun diperoleh dari kelompok kecil, temuan tersebut menunjukkan bahwa mt-sncRNA memainkan peran penting dalam menanggapi tantangan metabolik pada tikus dan manusia.
Transkripsi aktif mt-tRNA pada spermatozoa
Spermatozoa dewasa dapat secara aktif mentranskripsi mt-tRNA, dan transkrip ini meningkat setelah pemberian makanan HFD. Analisis kumpulan data sncRNA-seq menunjukkan bahwa mt-tsRNA terutama terdapat dalam spermatozoa, yang mendukung perannya sebagai sinyal molekuler dinamis yang responsif terhadap perubahan lingkungan.
Pewarisan epigenetik mt-tRNA
Dengan menggunakan embrio hibrida dan pelacakan genetik, kami menunjukkan transfer mtRNA dari pihak ayah ke oosit saat pembuahan. Embrio jantan yang diinseminasi oleh jantan yang diberi makan HFD menunjukkan ekspresi mt-tRNA yang berlebihan, yang menunjukkan hubungan langsung antara pola makan pihak ayah dan perubahan transkripsi embrio awal.
Disfungsi mitokondria menyerupai efek HFD
Transkriptomik jaringan komparatif menunjukkan penurunan regulasi gen yang konsisten yang terlibat dalam metabolisme mitokondria pada tikus yang terpapar makanan. Hal ini disertai dengan peningkatan regulasi mesin transkripsi mtDNA pada spermatozoa cauda, yang menunjukkan respons kompensasi terhadap disfungsi mitokondria yang disebabkan oleh makanan. Temuan ini didukung oleh data dari International Mouse Phenotyping Consortium, yang menunjukkan efek paternal pada adipositas keturunan dan intoleransi glukosa.