美国犹他州立大学研究发现,将年轻小鼠全身(包括睾丸)NAD+水平降低至与老年小鼠体内NAD+相同水平,可使精子数量减少,睾丸萎缩,然而对年轻小鼠补充NAD+前体烟酸后,精子数量得到恢复,睾丸体积恢复正常。NMN

随着社会经济的发展,男性成为父亲的平均年龄已经从27.4岁增加至30.9岁,多项研究证明,父亲年龄的增长会对生育能力、怀孕率和后代健康产生负面影响。由于衰老对身体(包括睾丸)具有多效性作用,其对男性生育能力如何影响的潜在机制尚不清楚,但可以确定的是衰老的标志之一是体内NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)浓度下降。然而,男性生殖功能降低是否与衰老相关的NAD+水平下降有关尚不明确。
2022年5月,美国犹他州立大学发表一项研究,首次人为将年轻小鼠全身(包括睾丸)NAD+水平降低至与老年小鼠体内NAD+相同水平,可使精子数量减少,睾丸萎缩,然而对年轻小鼠补充NAD+前体烟酸后,精子数量得到恢复,睾丸体积恢复正常。此项研究结果发表于《内分泌学前沿》(Frontiers in Endocrinology)。
NAD+是负责细胞能量代谢和DNA修复的关键分子,烟酸、烟酰胺等统称为烟酸或维生素B3,是NAD+的前体,补充烟酸可提升NAD+的水平。
研究人员选取了转基因(ANDY)雄性小鼠作为研究对象,此种小鼠以类似于人类的方式依赖于烟酸摄入以提高NAD+水平。之前的研究显示,当此种小鼠食用不含烟酸的饮食时,血液、肝脏以及其它组织中的NAD+水平显著降低,并且与正常小鼠相比,此种小鼠的产仔数量降低。在这项研究中,研究人员将7-14周龄的转基因雄性小鼠随机分配为两组,一组喂食盐酸缺乏食物,一组喂食正常食物(含有30mg/kg烟酸)作为对照。研究结束时,收集血液样本、组织等进行分析。
结果发现,在没有烟酸(NR)饮食的情况下,ANDY小鼠血液中的NAD+水平随着时间逐步降低,同时,睾丸中NAD+浓度显著下降,与31月龄的老年小鼠没有显著差异。
与对照组相比,喂食盐酸缺乏食物10周的小鼠的精子数量显著下降,并且与老年小鼠的精子数量几乎持平。同时,喂食盐酸缺乏食物组小鼠的睾丸发生萎缩,而在食用正常饮食后,其睾丸体积恢复到正常水平。这表明,NAD+水平下降可导致雄性小鼠精子数量降低,睾丸萎缩,而补充烟酸可恢复NAD+水平,可使睾丸体积恢复正常。

研究人员随后对小鼠睾丸萎缩过程进行组织学评估。研究发现,与对照组相比,喂食烟酸缺乏食物组的小鼠睾丸生精上皮受损,生精小管显示缺乏持续的精子生成,且生精小管也出现组织异常。组织学结果表明,精原细胞的增殖减少造成睾丸重量下降,而补充烟酸后,NAD+水平上升,精原细胞恢复正常,精子数量恢复。
本研究发现,NAD+缺乏对生殖功能的影响与睾丸激素含量无关,但却能影响睾丸中视黄醇浓度。NAD+缺乏会使睾丸中视黄醇浓度增高,导致烟酸缺乏小鼠精原增殖和分化异常。
总之,本项研究首次通过新颖的ANDY小鼠模型,人为降低其体内NAD+水平,而与动物的实际年龄无关。NAD+水平下降会导致小鼠睾丸体积降低,精子数量下降,且与老年小鼠结果相似。该研究为NAD+水平下降在年龄相关的睾丸功能和男性生育能力下降中发挥的作用提供了线索。
参考文献
1. Meyer-Ficca, Mirella L et al. “Low NAD Levels Are Associated With a Decline of Spermatogenesis in Transgenic ANDY and Aging Mice.” Frontiers in endocrinology vol. 13 896356. 6 May. 2022, doi:10.3389/fendo.2022.896356+.