研究發(fā)現(xiàn)精子中的?;撬崛狈?dǎo)致男性不育
精子是高度專業(yè)化的細(xì)胞,適合實現(xiàn)單一目標(biāo):給卵子施肥。在通向受精的道路上,精子必須踏上漫長的女性輸卵管通道,避免在通過不同生理環(huán)境時發(fā)生的幾種致命壓力。然而,只有部分了解允許精子細(xì)胞在這些條件下實現(xiàn)受精的事件。
在“FEBS期刊”發(fā)表的一項研究中,筑波大學(xué)和康奈爾大學(xué)的研究人員報告說,他們發(fā)現(xiàn)精子細(xì)胞中的細(xì)胞體積調(diào)節(jié)劑在維持其體形和生育能力方面起著關(guān)鍵作用。
大多數(shù)細(xì)胞的質(zhì)量由水組成,水可以決定細(xì)胞的體積。圍繞每個細(xì)胞的膜是滲漏的,因此細(xì)胞可以吸收或釋放多余的水,這取決于它們周圍的水量,這種現(xiàn)象稱為滲透。這種性質(zhì)類似于海綿的表現(xiàn) - 就像海綿吸收過多的水一樣,水位的變化可以極大地改變細(xì)胞的體積,最終改變細(xì)胞的形狀。
“細(xì)胞具有傳感器機制,可以補償其滲透環(huán)境的變化,”相應(yīng)的作者,筑波大學(xué)助理教授Atsushi Asano說。“如果沒有這些補償性傳感器,細(xì)胞會發(fā)生過多的體積變化,導(dǎo)致膜破裂或其他形態(tài)問題。這種類型的傳感器在細(xì)胞中相當(dāng)常見,但我們驚訝地發(fā)現(xiàn)一種在精子細(xì)胞功能中起重要作用的傳感器。 “。
以前,發(fā)現(xiàn)缺乏半胱氨酸雙加氧酶(CDO)的雄性小鼠是不育的。CDO是已知制造氨基酸牛磺酸的蛋白質(zhì),其已知在滲透作用中起作用。雖然這些事實并不新鮮,但CDO和?;撬嵩谑芫械拇_切作用一直是一個長期的爭議。
在這項研究中,研究人員證實,與健康對照相比,缺失CDO的雄性小鼠確實更有可能是不育的 - 實際上可能性超過10倍。他們還發(fā)現(xiàn)這些小鼠的精子細(xì)胞中?;撬崴郊眲∠陆?。這表明這兩個缺陷之間存在明顯的聯(lián)系,但這些發(fā)現(xiàn)是一個難題:精子無法制造蛋白質(zhì),包括CDO。那么,精子如何獲得對其功能至關(guān)重要的?;撬崮?研究小組發(fā)現(xiàn),精子細(xì)胞不是自己制造牛磺酸,而是通過男性生殖道吸收?;撬帷?/p>
“吸收過程似乎是受精過程中精子的重要生存策略,因為成熟的精子本身不能產(chǎn)生蛋白質(zhì),”共同作者Ai Ushiyama說。“研究結(jié)果使我們確信牛磺酸對受精過程至關(guān)重要,但我們?nèi)匀恍枰宄;撬嵩诰蛹?xì)胞中究竟起了什么作用。”
研究人員提出了一條線索,即精子尾部的一個不尋常的“扭結(jié)”。CDO缺陷小鼠中的精子細(xì)胞放置在類似于子宮的環(huán)境中時,其尾部的角度幾乎是兩倍。引人注目的是,當(dāng)精子被提供額外的?;撬釙r,缺陷消失了。這些觀察結(jié)果使作者得出結(jié)論,通過控制滲透,?;撬嵊兄谠谑芫^程中保持正確的精子形狀。
“我們的研究結(jié)果顯示,男性生殖道中CDO產(chǎn)生的?;撬峒捌鋵拥奈帐悄行陨年P(guān)鍵機制,”Asano總結(jié)道。“我們相信,當(dāng)精子通過不同的滲透環(huán)境時,細(xì)胞內(nèi)的?;撬崴綍l(fā)生變化以平衡細(xì)胞體積的變化。這可以防止由于水的流入或流出引起的形狀過度變化,從而使精子成功完成受精在困難的環(huán)境條件下。“
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