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男性大脑与睾丸存在许多共同之处?新研究发现了更多线索

The following article is from 中国生物技术网 Author 生物技术君



编者按


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近期,发表在《Royal Society Open Biology(英国皇家学会开放生物学)》上的一项最新研究中,来自葡萄牙阿威罗大学领导的研究团队通过蛋白质组学研究发现,与其他人体组织相比,男性大脑与睾丸具有许多共同的分子特征,它们之间蛋白质的高度相似性具有临床意义。该研究有助于理解影响大脑和睾丸功能障碍的病理生理学,以及开发治疗这些疾病的新治疗策略。

众所周知,大脑在我们的身体中扮演着非常复杂的角色,它是神经系统的控制中心,发挥着至关重要的协调作用,负责接收来自感觉器官的信号,并将其转化为功能信息,传递到多个器官和组织,如肌肉和腺体。除此之外,大脑还负责语言、记忆存储,以及思想和情感表达等;人类睾丸却只有两个主要功能,即产生精子和激素。

然而,越来越多的证据表明大脑睾丸的基因表达和蛋白质组成具有相似性。此前的研究表明,性功能障碍与大脑功能紊乱之间存在联系,甚至智力与精液质量之间也有联系。这项新研究发现了更多的相关线索。
在该研究中,研究人员将大脑和睾丸的蛋白质组学与其他31个组织的蛋白质组学进行了比较,这些组织代表了人体的所有主要组织,包括心脏、骨骼肌、肾上腺、甲状旁腺、甲状腺、肺、胃肠道、唾液腺、食道、胃、胰腺、肾脏、肝脏、胆囊、附睾、精囊、前列腺、乳房、宫颈、子宫内膜、卵巢、胎盘、脂肪组织和皮肤。
研究人员发现,大脑与睾丸有13442个共同的常见蛋白质。基因表达研究也证实了这一点,显示这两个“相隔千里”的器官在人体所有器官中共享的基因数量最多。

通过分析这些组织中表达最多的共享蛋白质,研究人员发现它们主要参与组织发育和细胞通信。考虑到这两个组织在许多方面的相似性,对他们深入了解是有意义的。
首先,大脑与睾丸都是高能量需求组织,分别执行认知功能和精子发生等能量需求过程。为了支持这些能量需求,两个组织中不同类型的细胞之间的代谢合作是很非常明显的。在大脑中,星形胶质细胞产生乳酸,作为糖原的产物,被运送到神经元,并作为神经元首选能量来源,以维持其突触活动。因此,神经元的代谢过程高度依赖于星形胶质细胞的活动。同样,发育中的生殖细胞和塞尔托利氏细胞(Sertoli)细胞之间的代谢合作也十分明显。Sertoli细胞将葡萄糖转化为乳酸,乳酸被输送到发育中的生殖细胞并作为核心能量代谢物使用,以维持其代谢活性。除了类似的代谢合作外,大脑和睾丸都依赖于硒的代谢。缺硒的饮食与对神经毒性的易感性增加和精子生成受损有关。
与其他组织相比,大脑和睾丸还特别容易受到氧化损伤,因为它们对能量和氧气的需求非常高,而且富含多不饱和脂肪酸(PUFA)。此外,大脑和睾丸的氧化应激相关基因(如编码过氧化氢酶的基因)的转录水平最低。为了抵消它们对氧化应激的高度敏感性,这两个组织都有特定的血液组织屏障,即血脑屏障血睾屏障
因此,可以看出大脑和睾丸虽然功能不同,但在很多方面却很相似。它们还都有着重要的任务,包括将物质从内部转移到外部环境,这一过程称为胞吐作用。这是脑细胞相互传递神经递质的方式。在精子中,同样的过程被用来释放重要的受精因子。
在神经元中,胞吐作用也涉及到它们延伸的突触生长;而在精子中,这一过程使其与卵子融合。
研究人员表示,这是一个有待探索的话题,澄清这些组织之间的联系,将有助于理解影响大脑和睾丸的功能障碍。
这些发现也提出了很多问题,显而易见的是为什么这两个截然不同的器官最终会有如此多的共同点?此前有研究推测,睾丸可能与大脑和胎盘共同参与了人类物种形成,这有助于这两个组织中同一组基因的表达。
就像那些经过数百万年的进化分离后彼此相隔半个地球的动物可以发展出相同的特征一样,人体内不同的组织组也可以如此。
例如,与大多数其他动物不同的是,考拉的指纹与我们人类的指纹惊人地相似,这要归功于灵长类动物祖先抓树枝时所施加的选择性压力,尽管我们之间经历了长达7000万年的进化。这一过程被称为趋同进化。

考拉与人的指纹
研究人员认为,维持物种间差异所涉及的相同选择压力可能会施加在两个器官上,导致它们趋同进化。
如果这一观点成立,那么是否意味着女性大脑与卵巢也具有这些相似之处呢?

END


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