研究人員早就知道空氣污染會增加肥胖、糖尿病和生育等疾病的風險,但他們不知道空氣污染如何導致這些健康狀況的確切機制。

現在,馬里蘭大學醫學院 (UMSOM) 的研究人員展示了空氣污染如何通過引起大腦發炎來減少小鼠的精子數量。

科學家們已經知道,在壓力條件下,大腦與生殖器官有直接聯繫,影響生育能力和精子數量。例如,情緒壓力會導致女性月經不來。然而,這項最新研究中,9月8日出版環境與健康展望指出呼吸污染的空氣可降低生育能力的結論。

“我們的研究結果證實,空氣污染造成的損害——至少對精子數量造成的損害——可以透過去除小鼠大腦中的單一發炎標誌物來彌補,這證實我們可能能夠開發出可以預防或逆轉空氣污染對生育能力的破壞性影響的療法。”主要研究作者、UMSOM 醫學助理教授 Zhekang Ying 博士說。

UMSOM 醫學博士兼心臟病學研究主任 Melvin Sharoky 醫學博士、醫學博士 Charles Hong 說:“這些發現不僅對生育有更廣泛的影響,因為有許多疾病,例如高血壓、糖尿病和心臟病等等,都可能是空氣污染導致的腦部發炎而導致的疾病。”

世界上大約 92% 的人口生活在空氣中直徑小於 2.5 微米的細顆粒物水平超過世界衛生組織設定的最低安全標準的地區。這些顆粒可能來自汽車排氣、工廠排放物、野火和燃木爐等來源。

在過去的研究中,一些結果發現,暴露在空氣污染中的老鼠並不總是睾丸發炎——睾丸是產生精子的雄性性器官——這意味著其他一些機制可能是導致精子數量減少的原因。了解大腦和性器官之間的直接聯繫後,研究人員測試了空氣污染是否會增加大腦的發炎。

在這項新研究中,研究人員測試了健康小鼠和飼養在大腦中缺乏發炎標記物的小鼠,稱為抑製劑 KappaB 激酶 2( Inhibitor KappaB Kinase 2),或簡稱 IKK2,專門位於大腦的神經元中。他們將健康小鼠和 IKK2 突變小鼠暴露在過濾的空氣或空氣污染中,然後測試它們的精子數量。與健康小鼠不同,當暴露在污染空氣中時,神經元中沒有 IKK2 發炎標記物的小鼠的精子數量沒有減少。

研究人員隨後從特定神經元中去除了 IKK2,以更準確地確定空氣污染如何導致精子數量減少。他們發現,通常與睡眠週期和肥胖相關的一種特定神經元是導致空氣污染導致精子數量減少的原因。這些神經元通常存在於下視丘中,下視丘是控制飢餓、口渴和性慾的大腦部分。下視丘還與大腦的腦下垂體協同工作,腦下垂體產生與生殖器官直接交流的激素。

“回想起來,下視丘的神經元是導致精子數量降低的發炎反應的罪魁禍首,這是完全有道理的,因為我們知道下視丘是大腦和生殖系統之間的主要通路鏈接,”Ying博士說。

E. Albert Reece, MD, PhD, MBA, UM Baltimore 醫學事務執行副總裁,以及 UMSOM 的 John Z. 和 Akiko K. Bowers 特聘教授兼院長評論說:“環境污染是一個公平問題,因為一些窮人或有色人種的人由於接觸更多,往往會面臨更嚴重的健康相關疾病。探索污染影響身體的機制很重要,這樣我們才能設計出預防或治療這些疾病的方法,以消除這些健康問題差距。”

鄭醫師補充:

空汙影響生育力,真正避免或者是逆轉之道,除了減少空汙曝露外,降低腦部發炎,尤其是下視丘這個部位,才是男性預防空汙降低精子數及逆轉生育力的關鍵。

參考文獻:

Lianglin Qiu, Minjie Chen, Xiaoke Wang, Sufang Chen, Zhekang Ying. PM2.5 Exposure of Mice during Spermatogenesis: A Role of Inhibitor κB Kinase 2 in Pro-Opiomelanocortin NeuronsEnvironmental Health Perspectives, 2021; 129 (9): 097006 DOI: 10.1289/EHP8868

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