精子特异性钙离子通道CatSper及其功能调控

CatSper是精子特异性钙离子通道,也是精子细胞上迄今为止功能被全细胞膜片钳技术所证实的唯一钙通道,因而是目前公认的精子细胞上最重要的钙通道。CatSper亚基组成复杂,可受pH、膜电位以及孕激素等生理刺激物的调控,在精子运动、精子超活化和受精中起着关键的作用。基于独特的结构、特异性的表达模式和生理功能,CatSper具有广泛的研究与应用前景。现将CatSper的生理特性、功能及其调控做一综述。

钙离子通道蛋白CatSper在吸烟小鼠模型中的表达

目的:建立吸烟小鼠模型,检测小鼠精子特异性钙离子通道蛋白CatSper在RNA和蛋白水平表达的变化,分析与精子活力之间的关系,为吸烟导致雄性生殖损害的分子机制研究提供可靠的实验数据。方法:建立吸烟小鼠模型,运用非连续密度梯度离心分离精子并进行活力检测,RT-PCR检测小鼠精子mRNA表达的变化,免疫组织细胞化学技术观察小鼠CatSper蛋白的表达,免疫印迹进一步对CatSper蛋白表达的变化趋势进行统计学分析。结果:正常对照组,轻、中和重度吸烟组(a+b)级精子百分率[(87.6±16.2)%vs(72.9±13.0)%vs(68.1±16.0)%vs(44.6±15.0)%,P<0.05]、CatSper mRNA相对表达量(0.915±0.202 vs 0.712±0.121 vs 0.522±0.126 vs 0.258±0.177,P<0.05)、免疫印迹相对表达量(0.882±0.208 vs0.693±0.202 vs 0.471±0.251 vs 0.263±0.198,P<0.05)均依次降低,免疫组化结果显示吸烟使CatSper蛋白在睾丸组织中表达降低;相关性分析结果表明(a+b)级精子百分率与CatSper mRNA和蛋白呈正相关。结论:吸烟明显抑制小鼠钙离子通道蛋白CatSper的表达,精子活力与CatSper的表达呈正相关,提示CatSper表达降低可能是吸烟导致雄性精子活力损伤的分子机制之一。

CatSper蛋白对精子超活化运动和男性不育影响的研究进展

CtaSper通道是目前公认的哺乳动物精子细胞膜上最重要的Ca^(2+)通道,对精子运动、精子超活化和受精功能起着关键作用。Cat Sper蛋白只表达于精子尾部主段,由CatSper1-4和5个辅助单元β、γ、δ、ε和ζ构成。CatSper蛋白是Ca^(2+)功能结构域的主体,在时空上均有序调控精子尾部蛋白酪氨酸磷酸化(P-Tyr),维持了精子超活化运动。CatSper^(-/-)小鼠超活化表现为早发式、爆发式、散发式,能量很快耗尽,超活化提前终止。胞内p H值、膜电位、类固醇激素、多种蛋白质、环腺苷酸类似物等通过调控CatSper通道参与精子超活化、精子游动至受精部位和穿透卵子外膜。近年来,许多研究证实CatSper蛋白功能缺陷会严重影响精子功能,9个CatSper亚基的中任何一个丢失最终导致男性生育功能障碍。本文结合目前最新研究进展,从CatSper蛋白表达、定位、结构、调控等多角度就CatSper对精子超活化和男性不育的影响进行综述。

树鼩精子特异性钙通道CatSper生化特性及功能研究

【目的】探究树鼩精子中的特异性钙通道CatSper生化特性及其在树鼩精子中的亚细胞定位,并阐明CatSper对树鼩精子运动的调控作用。【方法】选择性成熟、1~2岁龄雄性树鼩,用CO_(2)处死后采集树鼩精液,统计精子活力并提取蛋白质。利用Western blotting和免疫组化检测精子中CatSper家族存在情况及其亚细胞定位。通过显微镜观察不同钙离子通道抑制剂(CatSper抑制剂HC-056456,瞬时受体电位香草酸亚型1(TRPV1)抑制剂Capsazepine)与孕酮(P_(4))共孵育后树鼩精子的运动度。使用钙离子探针法检测不同抑制剂和P_4共孵育对树鼩精子钙离子浓度的影响。【结果】树鼩精子中存在CatSper及TRPV1通道蛋白,CatSper定位于精子头部及鞭毛。与对照组相比,当HC-056456浓度为100、200、400、1 000 nmol/L时,树鼩精子运动度和钙离子浓度均显著降低(P<0.05),Capsazepine浓度为10、20、40μmol/L时,树鼩精子运动度和钙离子浓度均显著降低(P<0.05)。与Capsazepine组相比,HC-056456与P_4共孵育时,树鼩精子钙离子浓度明显升高,且当P_4浓度为10、20、30μmol/L时两组间差异显著(P<0.05)。Capsazepine、HC-056456与P_(4)共孵育时,两组间树鼩精子运动度无显著差异(P>0.05)。【结论】CatSper通道对树鼩精子运动和钙离子转运调控至关重要,通过P_4激活从而提高精子内钙离子浓度,本研究结果对于深入研究精子功能及精子受精能力调控机制具有重要意义。

大黄素对人精子功能抑制作用的机制研究

目的通过探讨大黄素对人精子中孕酮诱导的精子胞内钙离子浓度和精子特异性钙离子通道CatSper的影响,以期阐明大黄素抑制人精子功能的作用机制。方法选取2019年7月~2020年12月由江西省人类精子库提供的健康志愿者精液标本,通过钙信号测量技术和精子膜片钳技术分别检测人精子中孕酮诱导的精子胞内钙信号和CatSper电流变化。结果大黄素处理组与空白对照组相比,孕酮诱导的精子胞内钙信号增加幅度显著降低(P<0.05);大黄素处理组精子的CatSper电流以及孕酮激活的CatSper电流均显著低于对照组(P<0.05)。结论大黄素通过干扰人精子特异性钙离子通道CatSper抑制钙离子内流,进而抑制人精子功能。本研究对大黄素的临床应用具有一定的指导意义。