1、精子獲能的分子機(jī)制研究(劉超096050108寧波大學(xué) 浙江省寧波市315211)【摘要】：精子獲能是完成受精作用的一個重要生理活動。獲能就是指精子在雌性生殖道 內(nèi)獲得受精能力的生理活動。近些年，許多學(xué)者對精子獲能進(jìn)行了廣泛的體外研究，本文就 此作一綜述，闡述精子獲能的分子機(jī)制?！娟P(guān)鍵詞】：精子獲能 膽固醇流失Ca2+與HCO3-蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化 分子機(jī)制受精時一個復(fù)雜的過程，哺乳動物的精子在雌性生殖道內(nèi)經(jīng)歷一系列變化才內(nèi)獲得受精 能力，這種現(xiàn)象被稱為獲能。現(xiàn)今許多學(xué)者研究人員通過體外模擬雌性生殖道內(nèi)的環(huán)境，來 探索精子獲能的分子機(jī)制。對分子或能有以下了解:獲能期間，精子質(zhì)膜結(jié)構(gòu)與生物化學(xué)特

2、 性發(fā)生系列改變，質(zhì)膜膽固醇含量減少，膜的離子滲透性增加，膜的超極化，胞內(nèi)pH升高， Ca2+和cAMP含量增加，超氧陰離子生成量增多，以及特異蛋白質(zhì)的酪氨酸磷酸化增強(qiáng)等。 目前認(rèn)為，精子獲能正是這些變化的綜合結(jié)果?！?】一、膽固醇流失精子獲能期間，精子膜的流動性發(fā)生改變，精子膜脂類發(fā)生重排，膽固醇磷脂比率降低。【2】這些變化引起了精子膜的穩(wěn)定性發(fā)生變化，從而有利于精子獲能的發(fā)生。在精子體外 獲能期間，牛血清蛋白(BSA)、牛精漿蛋白(BSP)、高密度脂蛋白(HDL)、環(huán)狀糊精(MBCD) 等會促使精子膜上的膽固醇流失。BSA在有HCO3-存在時與膽固醇結(jié)合，以濃度依賴的方 式刺激膽固醇外流。

3、Visconti等【3】研究證實，BSA-膽固醇不僅抑制BSA去除精子漿膜膽 固醇，亦可抑制精子獲能和蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化，進(jìn)一步支持了 BSA在精子獲能中的作用。 Therien等發(fā)現(xiàn)，HDL可直接誘導(dǎo)膽固醇流失，其作用比白蛋白更強(qiáng)。Visconti等【4】亦證 實，MBCD增加蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化的能力與膽固醇流失率相關(guān)。二、Ca2+與 HCO3-獲能的第一個反應(yīng)就是精子細(xì)胞內(nèi)Ca2+和重碳酸鹽濃度的增加【5】。鈣離子(Ca2+)在精子一系列生理活動過程中起著關(guān)鍵的調(diào)控作用，并與環(huán)磷腺苷(cyclic adenosine momophosphate，)和HCO3-有著密切關(guān)系【6】。Ca2+在

4、精子獲能的過程中會產(chǎn)生 正反兩方面的作用。細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，會促使腺苷酸環(huán)化酶的活化，cAMP升高，繼 而激活蛋白激酶A(protein kinase A.PKA)。獲能期間細(xì)胞內(nèi)PH會升高，已經(jīng)證實，精子膜 上含有陰離子運(yùn)輸?shù)鞍?，且陰離子抑制劑抑制HCO3-的功能。進(jìn)入精子內(nèi)的HCO3-可使精 子細(xì)胞內(nèi)PH值升高HCO3-不僅是能夠調(diào)節(jié)精子膜電位，還可以激活腺苷酸環(huán)化酶的合成， 從而促進(jìn)cAMP的升高。三、蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化蛋白質(zhì)的酪氨酸磷酸化程度增強(qiáng)是精子獲能后重要的標(biāo)志之一，研究發(fā)現(xiàn)酪氨酸磷酸化蛋 白通過多種信號通路參與精子獲能，并且影響到精子獲能后一些生理變化如：超激活運(yùn)動、 頂

5、體反應(yīng)等【7】。精子鞭毛是精子發(fā)生酪氨酸磷酸化的主要部位。頂體是精子精子發(fā)生酪氨 酸磷酸化的另一重要部位，獲能體系有利于精子發(fā)生酪氨酸磷酸化，尤其是提高精子頂替區(qū) 域的磷酸化水平【8】。獲能期間，精子質(zhì)膜的通透性發(fā)生改變，膜上某些離子通道打開， Ca2+與HCO3-進(jìn)入胞內(nèi)，AC被激活，cAMP升高，激活PKA，激活酪氨酸激酶，酪氨酸 磷酸化，調(diào)節(jié)精子獲能。此外，精子獲能也能誘導(dǎo)某些質(zhì)膜蛋白發(fā)生酪氨酸磷酸化，從而激 發(fā)精子與卵透明帶結(jié)合，發(fā)生頂體反應(yīng)【9】。四、其他1、精子膜的超級化獲能期間伴隨著精子膜的超級化，雖然對其研究較少，但已取得了可喜的成就。在精子膜 上存在Na+/ HCO3-交換器

6、，精子細(xì)胞膜電位的超極化依賴于Na+和HCO3-,但是對于激 活Na+/ HCO3-交換器的上游信號還不清楚，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)超極化可能與頂體反應(yīng)中出 現(xiàn)短暫Ca2+內(nèi)流和恢復(fù)Ca2+通道有關(guān)，但是對于其機(jī)制研究還較少，目前還沒有直接證 據(jù)。2、活性氧試驗證實活性氧(Reactive oxygen species,ROS )的產(chǎn)生是精子獲能過程中最早發(fā)生的事件 之一。氧化還原反應(yīng)中產(chǎn)生的O2-對精子獲能具有重要作用。ROS在精子獲能中的作用具有 劑量依賴性特點，低劑量ROS對精子獲能是必須的；O2-、H2O2及OH-皆可啟動精子獲能。 ROS在精子獲能中之所以起重要作用，Lamirande E等

7、認(rèn)為是由于ROS直接或間接刺激AC 的產(chǎn)生，導(dǎo)致cAMP增加。3、肝素肝素誘導(dǎo)獲能的機(jī)理是：促進(jìn)精細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度、cAMP含量升高去除吸附于精子 膜上阻礙獲能的精漿蛋白【10】。肝素并非是所有物種精子獲能所必需的。4、孕酮孕酮可以影響精子獲能。Shah等發(fā)現(xiàn)孕酮是通過頂體膜上的孕酮受體發(fā)揮作用，在頂體 膜上有不同類型孕酮受體，包括Ca 2+通道、蛋白酪氨酸激酶和Cl-通道。另外，孕酮還能 夠增加精子膜的流動性，流動性的改變有利于精子獲能【11】。五、總結(jié)精子膜上膽固醇的流失，Ca2+與HCO3-濃度的增加，蛋白質(zhì)酪氨酸的磷酸化還有一些其 他的因素，均可通過一定的渠道來影響精子獲能，大量的實

8、驗已經(jīng)證實了這一點。雖然已經(jīng) 有了這么多進(jìn)展，但還有許多問題尚待解決，比如葡萄糖在精子獲能中到底起到了怎樣一個 作用，都需要我們再接再厲，共同探索。參考文獻(xiàn)【1】王江濤，顏醒愚.NO與精子及其獲能關(guān)系的研究現(xiàn)狀.Chinese Journal of Andrology. 2011 ;25(3) :6869【2】 Petrounkina AM ,Harrison RAP ,Petzddt R et al. Cylical changes in sperm volume during in vitro incubation under capacitating conditions :a nove

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