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前言: 哺乳动物精子在获得受精能力之前必须在雌性生殖道中停留一段时间,这一过程称之为获能。获能对于受精十分重要。通常采用天然激动剂(ZP或孕酮)诱发获能精子发生顶体反应的能力来衡量精子获能的程度。九十年代以来,人们发现获能过程中,精子蛋白酪氨酸磷酸化随培养时间延长而增强,后来,人们将这一现象引入精子获能研究,并作为评价精子获能状态的指标之一。虽然体外受精培养基都含有110-120mM Cl<->,这与体液中的生理浓度相当,但CI<->在精子获能中的作用未见报道。
目的: 为了探讨氯离子是否参与精子获能和蛋白酪氨酸磷酸化,如果Cl。参与精子获能,那么何种氯离子通道参与精子获能调节。
方法:采用相差显微镜评价获能精子顶体反应。用免疫印迹(Western Blot,WB)研究豚鼠精子在全氯或缺氯培养基中培养后蛋白酪氨酸磷酸化程度。用WB和间接免疫荧光(IF)染色法确定Cl<->通道蛋白在豚鼠及人精子上的表达和定位。
结果:(i)精子在缺氯(26μM)和全氯(110mM)培养基中获能培养6h后,通过天然激动剂孕酮(P)或ZP诱发精子顶体反应,发现豚鼠精子的顶体反应率在缺氯培养基中明显低于全氯培养基(p<0.001);(ii)精子在不同浓度的氯离子(缺氯,1/3氯,1/2氯,全氯)培养基中培养6h后,通过P诱发的顶体反应率明显降低增加(p<0.001)并呈剂量反应关系;(iii)精子在缺氯培养基中培养6h后超激活运动率明显低于全氯培养基组(p<0.001);(iv)获能期间氯离子参与精子蛋白酪氨酸磷酸化。在豚鼠精子获能期间,精子在全氯培养基获能培养至6h。WB实验表明,20kDa~200kDa蛋白酪氨酸磷酸化程度随时间延长逐渐加强。这一现象同以往小鼠、大鼠、仓鼠及人精子获能报道相一致。但是,当精子在缺氯培养基中培养后,仅有三个蛋白条带发生了磷酸化,并且随着时间延长,酪氨酸磷酸化水平下降。(v)我们确定了精子上存在着CFTR蛋白(一种cAMP依赖的Cl<->通道):WB实验结果表明,豚鼠精子中存在分子量约为170kDaCFTR蛋白;间接免疫荧光实验(IF)表明CFTR蛋白定位于豚鼠及其人精子的赤道板区域。(vi)加入氯离子通道抑制剂DIDs或CFTR通道抑制剂CFTR<,inhibitor172>,生理剂量下均能明显抑制精子获能,但是药理及生理剂量下两者均不能抑制蛋白酪氨酸磷酸化。
结论:综上所述,氯离子参与精子获能及其蛋白酪氨酸磷酸化。氯离子可能通过CFTR通道在获能及其顶体反应过程中发挥作用,但CFTR通道并不影响精子获能过程中的蛋白酪氨酸磷酸化。