【研究新知】妊娠缺鐵,會改變胚胎性別

研究顯示,懷孕小鼠若缺鐵,會導致部分原本應為雄性的XY胚胎發育為雌性,顯示環境因素如飲食可干擾性別決定基因Sry的表現。這是首次證實鐵代謝在哺乳動物性別決定中扮演關鍵角色,對未來人類發育與疾病研究具重大意義。

生物性別的決定,與鐵相關?

胎兒發育過程中,決定性別的不僅只有染色體,可能還包括飲食等環境因素。

日本大阪大學和澳洲昆士蘭大學聯手的跨國研究,發現懷孕小鼠的低鐵飲食會導致其部分胚胎性別從雄性變為雌性,這也是全球首次有科學研究顯示,環境因素會改變小鼠出生前的性別發育。

我們早已知道,在人類胚胎發育的前六週,都擁有成為雄性或雌性等不同性別的基礎。到了大約第七週,身體才會啟動生物程序,形成睪丸或卵巢,也才確定性別。

在這個性別發育過程中,我們難免會想到一個有趣的問題:包括營養缺乏在內的環境因素,會影響甚至干擾性別遺傳程式的設計嗎?

為了找到答案,大阪大學和昆士蘭大學聯手研究發育胚胎細胞中的鐵含量,是否會影響Sry這個負責決定哺乳動物雄性性別的關鍵基因。

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缺鐵使帶XY基因小鼠胚胎發育出卵巢

先前的研究顯示,位於Y染色體上的Sry基因如果被活化,睪丸就會發育;相反的,如果Sry基因被抑制,卵巢就會自然形成。長久以來,科學家一直認為這個過程是不受外界影響的。

但研究團隊認為或許不是這樣,於是透過培養細胞和小鼠進行一系列實驗,發現在決定性別的關鍵時期,懷孕小鼠缺鐵會使部分胚胎的卵巢發育,並攜帶決定雄性性別的XY染色體。

這個研究結果,證實了鐵在性別決定過程的作用,並提出了鐵在胚胎發育過程中,也發揮著以前未曾想像過的作用的可能性。

這篇論文於2025年6月4日刊登在《Nature》(自然)期刊。共同通訊作者、昆士蘭大學分子生物科學研究所名譽教授Peter Koopman透過該校發佈的新聞資料表示,這是個了不起的科學成果,研究成果新穎,出乎意料,而且非常清晰。

大阪大學也在該校官網公布這項研究成果,並指該校大學院生命機能研究科助理教授岡下修己、教授立花誠共同領導的研究團隊,利用小鼠模型證實鐵的代謝透過表觀遺傳調控,在哺乳動物的性別決定中發揮關鍵作用。

他們強調,先前科學家並不清楚胚胎發育過程中,鐵代謝是如何參與性別決定和表觀遺傳調控。他們利用小鼠模型進行基因操作以及鐵缺乏實驗,證實鐵吸收途徑和鐵生成途徑在即將雄性化的性腺中被活化,抑制該途徑會抑制Sry基因的表達,進而抑制睪丸的形成,並導致性別從雄性轉為雌性。

這項研究結果,無疑提出了鐵代謝和表觀遺傳修飾之間的協同作用,以及對哺乳動物性別決定相當重要的新概念,有助於說明性別決定以外的各種發育異常和疾病。 不過他們也提到,這只是小鼠的研究結果,有關缺鐵對人類懷孕的影響,目前還不清楚。

圖、缺鐵如何影響Sry染色體決定胚胎性別。(TiBIA製圖)

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妊娠缺鐵情況的正視與補充

Peter Koopman表示,有些小鼠後代會因缺鐵飲食而出現性別改變,但在餵食正常飲食的小鼠中,並未觀察到任何性別改變情形,而且性別從雄性轉變成雌性的情況,也只出現在Sry基因上易受缺鐵影響的小鼠。

他進一步指出,這個研究結果有可能意味著,對於部分已經在某種程度上容易罹患鐵缺乏症的孕婦來說,胚胎性別改變的可能性,並成為未來值得關注的問題。

他說,估計有4成孕婦受到缺鐵的影響,但我們以前並未懷疑鐵會影響胚胎的性別決定,以前也從未有科學證實飲食對性發育有任何影響,而這也正是這項跨國研究有意思的地方。

也就是說,未來的挑戰在於確定這項研究結果,是否以及在何種情況下適用於人類懷孕。在得到答案之前,留意飲食中鐵的攝取量,也許是所有孕婦該注意的事。

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  • 關鍵字:胚胎、性別發育、飲食、鐵、Sry

Ref. :https://www.nature.com/articles/s41586-025-09063-2

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