PNAS：科學家發現2種天然的避孕化合物

5月15日，PNAS期刊在線發表一篇題為「Regulation of the sperm calcium channel CatSper by endogenous steroids and plant triterpenoids」的文章，揭示了兩種提取自天然植物中的化合物具有阻斷精子進入卵細胞的功能，有望開發成無副作用的緊急避孕藥。

來自於加州大學伯克利分校的分子和細胞學助理教授Polina Lishko帶領Nadja Mannowetza、 Melissa R. Miller完成了這一研究。他們發現，這兩種存在於雷公藤、蘆薈等植物中的天然化合物——扁塑藤素（pristimerin）和羽扇豆醇（lupeol）能夠在低劑量的濃度下有效阻止受精作用，且對精子、卵子不會造成負面影響。

他們認為，這兩種化合物可以開發成緊急避孕藥，在make love之前還是之後服用，亦或者研發出皮膚貼片或者陰道環實現永久性避孕。

精子進入卵細胞的動力

精子與卵細胞相遇、融合形成的受精卵的過程，被稱為受精作用。首先，精子需要藉助尾巴有節奏的擺動游過幽長的輸卵管道，與卵細胞相遇。與卵細胞接觸後的精子，其尾部會調整為鞭狀運動，為精子穿過放射冠、透明帶進入卵細胞提供動力。

這份動力的關鍵是一種鈣離子通道——CatSper。當CatSper通道打開，鈣離子會進入精子尾部，從而促進尾巴進入一種過度活躍的運動模式，即鞭狀運動。

研究人員解釋道：「鈣離子大量湧入精子尾部，改變其運動模式，發生不對稱彎曲。這種不對稱彎曲會給精子足夠的動力進入卵細胞。」

孕酮激素：動力的關鍵

2016年，Lishko團隊發現，孕酮激素是打開鈣離子通道、引發精子尾巴鞭狀運動的關鍵。該激素會與ABHD2蛋白質結合，從而打開離子通道。隨後，他們開始尋找同樣能夠與ABHD2蛋白結合的化合物，並驗證它們是否能夠打開通道或者封鎖通道。

在發表於PNAS期刊上的這一篇最新研究中，Lishko團隊檢測了另外3種激素：睾丸激素、雌激素和皮質醇（一種應激激素）。這3種激素都會與孕酮競爭，阻止精子尾部鞭狀運動。其中，只有睾丸激素和皮質醇在機體正常水平下能夠發揮競爭作用。這表明，女性壓力過大、睾酮水平高會在一定程度上阻止精子進入卵細胞，從而降低她們的受孕幾率。

此外，她們找到了另外一種能夠同樣給予精子動力的激素：一種結構類似於孕激素的類固醇——硫化孕烯醇酮（pregnenolone sulfate）。

民間避孕植物中的「驚喜」

研究團隊發現兩種提取自雷公藤和蘆薈等天然植物的化合物，能夠防止精子過度活躍，從而阻止其順利完成受精作用。她們認為，這兩種化合物可以開發出潛在的緊急避孕藥。（圖片來源：Carin Cain, UC Berkeley）

Lishko團隊翻閱記載有世界各地原住民曾使用過的天然避孕方法的書籍後，從天然植物中提到兩種非甾體類化學物質。她們發現，這兩種化合物具有類似於類固醇的功能：與ABHD2蛋白結合，封鎖CatSper通道。

其中一種化合物是扁塑藤素（pristimerin），一種提取自雷公藤植物中的天然化合物。中國醫藥學中曾有將雷公藤葉子作為避孕藥材的記載。但是，這種天然植物有很大的毒性。另一種化合物是羽扇豆醇（lupeol），存在於芒果、蘆薈以及蒲公英的根中。科學家們多對它的抗癌效應感興趣，但是它同樣具備避孕功效。

Lishko團隊發現，扁塑藤素、羽扇豆醇能夠干擾孕酮激素與ADHD2蛋白結合，從而阻斷精子進入卵細胞的動力。

「分子安全套」

Lishko 表示：「這些化合物不僅僅能夠阻斷鈣離子通道的激活，也可以阻止精子的活躍運動，使其重回非活躍狀態。這種機制並不會影響精子本身的生存能力，且對精子細胞無毒副作用。精子依然可以遊動，只是沒有足夠的動力促使它們進入卵細胞而已。」

這兩種來源於植物的化合物可以在非常低的劑量下實現避孕，比常用避孕藥劑量低10倍。「如果我們可以使用植物性、無毒、無激素的化合物，在極低的劑量下實現避孕效果，那麼它勢必成為更好的選擇。」 Lishko強調道。她將這兩種物質稱為「分子安全套」。

精子一旦進入女性生殖系統，需要5-6個小時發育成熟。這一段時間足以然該藥物進入系統阻止受精過程。

目前，他們團隊正以靈長類動物為模型，驗證這兩種化合物阻止體外受精的效果。與此同時，考慮到從野生植物中提取化合物性價比太低，他們試圖篩選出廉價的三萜類化合物。

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