导语：本研究揭示了父亲饮食习惯如何通过表观遗传机制影响子女健康，强调了营养平衡的重要性。研究结果不仅加深了对父亲饮食如何影响后代的理解，也为未来世代的健康饮食建议提供了科学依据。
在内分泌学领域，科学家们一直致力于解析环境因素，特别是饮食和营养，如何通过表观遗传机制产生深远影响，塑造后代的健康状况。近年来，已有研究揭示了父亲的饮食习惯可以通过精子的表观遗传改变来影响后代，但具体哪些营养成分，以及它们是如何独立或相互作用产生特定效应的，这些问题的答案仍然不清楚。同时，如何将这些研究发现转化为具体的饮食建议，以改善未来世代的健康，也是一个需要解决的挑战。
为了解决这些问题，2024年4月，《Nature Communication》杂志发表了一篇题为《Paternal dietary macronutrient balance and energy intake drive metabolic and behavioral differences among offspring》的研究。这项研究通过对父亲饮食中宏观营养成分的精细调控，以及对后代代谢和行为特征的深入分析，揭示了父亲饮食对后代健康的具体影响机制。
研究方法
本研究是一项动物试验，旨在探究父亲在受孕前的饮食中宏量营养素平衡对后代代谢和行为特征的影响。研究中，使用了10种等热量饮食，这些饮食在蛋白质、脂肪和碳水化合物的相对比例上有所不同，喂养给雄性小鼠，直至交配前。交配后，母鼠和后代则未接触这些特殊饮食，而是喂养标准饲料。研究中详细记录了雄性小鼠的食物摄入量，并在相同的年龄使用相同的方法测量了父亲及其后代的代谢和行为特征。
图：父本饲料对F0子代的代谢表型的影响（反应特征值：蓝色=最小，红色=最大）。a．父系处理饲粮的宏量营养成分(能量%)；b. 饲喂13周后体重增加(g)；c. 18周龄时体脂占体重的百分比；d. 快速冷冻肝脏样本的甘油三酯(nmol /mg组织)；e. 通过葡萄糖耐量试验计算HOMA-IR。
研究结果
父亲饮食与后代体脂的关联
结果显示，父代饮食中脂肪的比例与女性后代的体脂含量呈正相关。当父亲摄入高脂肪饮食时，女性后代的皮下白色脂肪组织重量增加，而肩胛间棕色脂肪组织重量减少。这一结果与Fullston等的研究结论相呼应，即父亲高脂肪饮食会增加女性后代的脂肪组织。此外，父亲饮食中脂肪和蛋白质的比例也影响了后代的空腹血糖水平，其中高蛋白饮食的父亲其女性后代表现出较低的空腹血糖。
图2：父系和母系后代代谢表型的比较（后代与父亲的饮食构成相对应）。
a和d:18周龄糖耐量试验测定的空腹血糖(mg/dL)；b和e：皮下白色脂肪组织沉积物的重量(g)；c和f：扑杀时测量的肩胛间棕色脂肪组织的重量(g)。
父亲饮食与后代行为特征的关系
研究还观察到父亲饮食对男性后代焦虑样行为的影响。在高架十字迷宫测试中，父亲摄入低蛋白高碳水化合物饮食的男性后代在封闭臂中停留时间最长，进入开放臂的次数最少，表现出较高的焦虑行为。这与Korgan等的研究相符，表明父亲高脂肪饮食可能会影响后代的行为反应。然而，本研究进一步细化了特定宏量营养素比例对后代行为的影响，为理解父亲饮食如何通过行为表型影响后代提供了新的视角。
图3：父亲与雄性后代行为表型的比较（后代与父亲的饮食组成相对应。15周龄时，测定高架+迷宫不同区域的时间和活动。）a和d. 拥抱时间百分比；b和e、中心区域停留时间百分比；c和f. 进入中心区域的个数。
父亲饮食、能量摄入与后代代谢健康
除了宏量营养素的类型，父亲的饮食中能量摄入量也对后代的代谢健康产生了影响。研究表明，父亲摄入高脂肪饮食的后代，其胰岛素抵抗性较低，这可能与脂肪摄入和能量摄入的平衡有关。此外，父亲饮食中蛋白质和碳水化合物的相互作用对后代的肾脏重量也有显著影响，这可能与蛋白质的热效应和食物摄入的调控有关。
父亲饮食对后代代谢特征的性特异性影响
研究还发现，父亲饮食对后代代谢和行为特征的影响具有性特异性。例如，女性后代的代谢特征主要受父亲饮食中脂肪比例的驱动，而男性后代的行为特征则主要受父亲饮食中蛋白质和碳水化合物比例的交互作用影响。这一发现对于理解性别在父亲饮食影响下的差异化响应具有重要意义。
总结
本文采用了营养几何框架来探究复杂的宏量营养素平衡对后代的影响，而非简单地将饮食分为高脂或低蛋白两类，这种方法允许研究者更细致地理解不同营养素如何通过相互作用影响后代的健康。此外，研究还考虑了食物摄入量和产仔数对后代特征的潜在影响，提供了更全面的视角。这项研究不仅增进了我们对父亲饮食如何通过表观遗传机制影响后代健康的理解，也为制定针对性的饮食建议提供了可能，有助于改善未来世代的健康状况。
参考文献：
Crean AJ, Senior AM, Freire T, et al. Paternal dietary macronutrient balance and energy intake drive metabolic and behavioral differences among offspring[J]. Nat Commun. 2024 Apr 6;15(1):2982. doi: 10.1038/s41467-024-46782-y. PMID: 38582785; PMCID: PMC10998877.
编辑：连翘
二审：清扬
三审：碧泉
排版：半夏
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