揭秘受精分子機制，男女皆宜的「中性」避孕藥有望問世

養生之道網導讀：Science上的這項新發現得益於Lishko及其同事YuriyKirichok五年前在加州大學伯克利分析及加州大學舊金山分校開發的技術，該技術可使研究人......

目前，80%的男性不育病因是無法確定的，部分原因是人們對精子產生過程及與卵子交互作用的分子機制了解甚少，一半的不育不孕夫婦可能要歸咎於精子。

然而，由於美國政府禁止使用聯邦基金來進行精子和卵子的共同研究，因此很少有人進行精子卵子相互作用引發不育的研究。直到五年前，科學家還是難以利用普通實驗室技術來進行精子內部工作的研究。

Science揭曉受精的分子機制

加州大學的生物學家發現了控制精子最後衝刺並與卵子受精的關鍵分子，揭示了男性不育的潛在原因，並為開創男女皆宜的避孕措施鋪墊了道路。

這種關鍵分子是響應雌性激素黃體酮的蛋白質受體，黃體酮由卵細胞或卵母細胞釋放，是精子遊動的最終目標。精子尾部表面包含了成千上萬的這種蛋白受體，當精子靠近卵子時，激素激活受體並觸發級聯反應，推動精子進入並有望穿透保護卵子的細胞。

本文第一作者，加州大學伯克利分校及加州大學舊金山分校的博士後研究員MelissaMiller表示，「如果受體蛋白不能識別黃體酮，那麼女性將不能懷孕，這讓我們認識了人類精子活動的另外一種途徑。」

本文第二作者，加州大學伯克利分校分子和細胞生物學助理教授PolinaLishko指出，多種組織包括大腦、肺及平滑肌都含有黃體酮或孕激素受體，它們可能以類似的方式引發組織變化。她表示，研究人員下一步將在表達該蛋白的其他組織中觀察黃體酮是否發生類似的作用，從而影響疼痛敏感神經元的疼痛調節閾值、肺組織表面活性劑的產生以及哮喘中過度的平滑肌收縮，這可能是所有細胞都存在的普遍途徑。

Science上的這項新發現得益於Lishko及其同事YuriyKirichok五年前在加州大學伯克利分析及加州大學舊金山分校開發的技術，該技術可使研究人員在精子尾部放置電極並記錄精子對激素的反應，這是探索控制精子行為的分子級聯反應的關鍵。

通過該技術，研究人員發現精子尾部的多數受體——CatSper鈣離子通道被卵子的黃體酮激活。黃體酮打開了鈣離子通道的大門，讓帶電鈣原子湧入細胞，引發後續的生化級聯反應，最後促發精細胞與卵細胞相互作用並受精。

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然而，Miller和Lishko懷疑，黃體酮並不直接作用於鈣通道，而是作用於鈣通道上的一些受體，反過來激活了鈣通道。

而事實證明如此。他們的研究表明黃體酮先與一種神秘的酶——ABHD2結合，這種酶在精子中含量很高。一旦黃體酮與精子表面的這種酶結合，鈣離子通道抑制劑——脂質（2AG）就會被消除並打開鈣離子通道，最終激活精子。

鈣離子通道CatSper抑制劑的存在可能有一個很好的理由：為了防止精子過早地與卵子作用並消耗細胞內有限的能源，Miller說。「人們傾向於認為受精就像一場馬拉松，最快最強大的精子是最終的贏家。然而我們相信受精更像一場環法自行車賽，前面的賽手為真正的贏家擋風開道。受精是一項團體運動，第一個精子為比賽掃清了道路，耗盡能量突破細胞的屏障，因此緩慢而穩定的精子才可以順利進入卵母細胞。」

該研究還揭示了類固醇（如黃體酮）由久以來的謎團：為何以兩種截然不同的方式起作用？作為性激素，黃體酮通常會觸發細胞中的一連串事件，改變細胞核中的基因表達；然而有時黃體酮也會引發細胞的瞬間變化——稱為非基因組類固醇信號。

目標：發展男女皆宜的避孕藥

使這種受體失去活性的藥物有望成為一種良好的「中性」避孕用具——男女皆適宜。Miller說，「一個很酷的想法是，我們的目標是發展男女皆宜的避孕措施，如果能阻止黃體酮的誘導過程，精子將無法到達或穿透卵母細胞。」

「雖然有其他方式來阻止精子的啟動過程，比如精子超活化等，但開發「中性」避孕是更好的選」，Miller補充到。

Miller研究了老鼠、小鼠、牛、野豬以及人類精子以了解不同物種的受精過程，她說，「精子是研究非基因組類固醇信號的完美系統，因為精子中的基因是沉默的，也不存在正常的類固醇信號。發現精子中類固醇信號的基本知識後，可對其他類型細胞中的相似過程進行研究。」

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