女性生殖道對精子的篩選功能綜述,人體生理學(xué)論文

女性生殖道對精子的篩選功能綜述,人體生理學(xué)論文摘要：人類精子在宮頸開口前方附近射出,精子數(shù)量數(shù)百萬甚至數(shù)十億,但最終只要一個精子成功授精。精子在女性生殖道內(nèi)需完成行經(jīng)陰道、子宮頸、子宮、子宮輸卵管連接處和輸卵管的漫長旅程才能遇見卵子,在這里經(jīng)過中,女性生殖道的生理解剖、免疫反響和外泌體等對精子均有挑選作用,大量運(yùn)動能力差、細(xì)胞膜完好性或染色質(zhì)有功能性損害、無法激活免疫耐受、無法獲得外泌體所攜帶的功能蛋白的精子在這個經(jīng)過中被淘汰,只要形態(tài)、運(yùn)動及功能最佳正常的精子才能與卵子結(jié)合。了解女性生殖道對精子的挑選經(jīng)過,可為人類輔助生殖技術(shù)提供借鑒,幫助找到性能最佳的精子。本文關(guān)鍵詞語：精子挑選;女性生殖道;精子競爭;精子去除;外泌體;當(dāng)今時代,由于社會、環(huán)境、生活方式的改變,越來越多的男性身體狀況趨向于亞健康,生育能力下降,很多不育癥患者最終不得不接受人類輔助生殖技術(shù)(ART)治療。盡管ART不斷完善和發(fā)展,但是在ART妊娠經(jīng)過中精子缺乏女性生殖道的自然選擇經(jīng)過,所選精子直接與卵子接觸,精子質(zhì)量能否存在某些缺陷很難全面評估。在實際應(yīng)用中,ART妊娠的成功率始終低于自然妊娠,而且還存在很多不確定的臨床問題,比方腦癱患兒、早產(chǎn)患兒、低出生體重患兒和極低出生體重患兒。了解精子在女性生殖道中的自然挑選經(jīng)過,對于幫助人類選擇出最佳的精子有著極其重要的作用。人類精子在宮頸開口前方附近射出,固然射精數(shù)量達(dá)數(shù)百萬甚至數(shù)十億,但一般只要幾千個精子能夠到達(dá)輸卵管,少于100個精子到達(dá)受精部位,而最終只要一個精子成功授精。精子在女性生殖道內(nèi)需完成行經(jīng)陰道、子宮頸、子宮、子宮輸卵管連接處(UTJ)和輸卵管的漫長旅程才能遇見卵子,在這里經(jīng)過中,女性生殖道的生理解剖、免疫反響和外泌體等對精子均有挑選作用,只要形態(tài)、運(yùn)動及功能最佳正常的精子才能介入受精經(jīng)過[3]?，F(xiàn)就女性生殖道對精子的挑選作用研究進(jìn)展情況綜述如下。1、女性生殖道生理解剖對精子的挑選作用1.1、子宮頸子宮頸是女性生殖道對精子的第一個挑選屏障。在這里,高達(dá)70%的精子被挑選出局[4]。在女性排卵期間,子宮頸處的宮頸黏液具有較高的抗菌活性及較低的pH值,是最適宜精子通過的。而精子的前進(jìn)性運(yùn)動對于其穿過宮頸黏液是必不可少的,故運(yùn)動性差并伴隨異常形態(tài)的精子在這里經(jīng)過可被濾過[3]。精子在子宮頸處遷移的經(jīng)過中與宮頸黏液的生化作用當(dāng)前了解較少。研究[5]顯示,精子外表包被有一種富含半胱氨酸的糖基化多肽-防御素126(DEFB126),其攜帶的負(fù)電荷有助于精子穿透宮頸黏液,該研究還發(fā)現(xiàn),攜帶純和突變DEFB126基因的男性精子在穿透人工合成的宮頸黏液時,其穿透率降低84%,同時受孕率降低,提示DEFB126可能參精子對宮頸黏液的穿透經(jīng)過。1.2、UTJUTJ管腔極度狹窄和彎曲復(fù)雜,并且充滿了黏液。Zaferani等[6]在體外模擬女性生殖道狹窄交界處的精子運(yùn)動時發(fā)現(xiàn),生殖道內(nèi)的天然狹窄有類似門的作用,它將精子以分層累積的方式分為不同的群體,運(yùn)動速度越快的精子越靠近門,運(yùn)動速度越慢的精子則離門越遠(yuǎn),而運(yùn)動速度高于一定閾值的精子才有時機(jī)通過UTJ的門口?？傊?這種狹窄通道加強(qiáng)了精子之間的競爭機(jī)制,只選擇那些運(yùn)動能力最強(qiáng)的精子。動物研究[7]表示清楚,正常的形態(tài)和運(yùn)動能力并缺乏以使精子通過UTJ,每個精子都可能需要一種或多種精子外表蛋白以幫助其通過UTJ。小鼠基因敲除的研究[8,9]表示清楚,去整合素和金屬蛋白酶區(qū)域3(ADAM3)蛋白對于精子通過UTJ來講必不可少。1.3、輸卵管有活力的精子一旦進(jìn)入輸卵管峽部,精子頭部就會與輸卵管上皮的纖毛細(xì)胞結(jié)合,構(gòu)成精子儲庫,還會啟動信號級聯(lián),導(dǎo)致特定分子的分泌,進(jìn)而使這些精子能夠保持授精能力[10,11,12]。當(dāng)卵母細(xì)胞到達(dá)輸卵管壺腹部后,精子儲庫內(nèi)的精子就會變得過度活潑踴躍,而從輸卵管上皮中分離出來。Ca離子通過精子鞭毛上的陽離子通道(CatSper)流入會引起精子的過度活潑踴躍,促使精子從輸卵管上皮分離,還能夠使精子成功遷移通過輸卵管黏液,并穿透卵丘。研究[13,14]表示清楚,由卵丘-卵母細(xì)胞復(fù)合體合成的孕酮以及前列腺素能夠直接活化CatSper,增加精子Ca離子流入。研究[15]發(fā)現(xiàn),只要這種獲能狀態(tài)的精子才能通過趨熱性及趨化性的選擇機(jī)制繼續(xù)游完通向卵子的旅程。一般情況下,輸卵管能夠淘汰膜完好性或染色質(zhì)有功能性損害的精子。Hourcade等[16]在小鼠研究中發(fā)現(xiàn),與從陰道和子宮回收的精子相比,從輸卵管回收的精子具有更多的DNA碎片,DNA質(zhì)量最高。2、女性生殖道免疫反響對精子的挑選作用射精是女性免疫系統(tǒng)和父系抗原之間溝通的開場。固然射精的量和成分在不同物種之間有所不同,但精子與雌性生殖道接觸后,會在大多數(shù)哺乳動物中誘導(dǎo)出炎癥反響,促使子宮和宮頸細(xì)胞合成促炎細(xì)胞因子,誘導(dǎo)白細(xì)胞流入子宮腔[17]。Sharkey等[19]比照未受保衛(wèi)的陰道性交、使用避孕套的陰道性交、無性交后的生殖道活檢組織變化后發(fā)現(xiàn),精液的刺激可引起巨噬細(xì)胞等白細(xì)胞的募集,而無性交或使用避孕套保衛(wèi)的性交生殖道不會發(fā)生白細(xì)胞募集。炎癥反響的介導(dǎo)以精漿為主,精子為輔[18]。精漿中存在的特定因子與宮頸細(xì)胞互相作用,誘導(dǎo)GM-CSF、IL-6和其他趨化因子的表示出,但免疫反響的主要誘發(fā)因素是轉(zhuǎn)化生長因子-(TGF-)的表示出。TGF-以前體形式存在于精液中,并在雌性生殖道中被激活,隨后間接誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子的表示出,如PGE2和IL-8。研究[20]顯示,TGF-和PGE2均可抑制自然殺傷細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的功能。中性粒細(xì)胞進(jìn)入宮頸管有助于通過選擇性吞噬死亡、異?；蚍鞘芫觼肀Ｐl(wèi)活的受精精子的存活,還能夠去除生殖經(jīng)過中混入的病原體,但不會對正常的運(yùn)動精子構(gòu)成屏障。研究[15]顯示,對父系抗原免疫耐受的不充分是人類不育的重要原因之一。研究[21]發(fā)現(xiàn),精漿暴露可活化女性生殖道中的T細(xì)胞,以正確響應(yīng)和辨別父系抗原,激活女性生殖系統(tǒng)的免疫耐受?？傊?精漿能夠在誘導(dǎo)和消除炎癥中起雙重作用。對這些經(jīng)過的不斷認(rèn)識在將來能夠幫助我們治療不育癥患者。3、女性生殖道外泌體對精子的挑選作用外泌體即胞外囊泡,廣泛存在于血清、乳汁、尿液、精漿和卵泡液等體液中。外泌體是由真核細(xì)胞和原核細(xì)胞產(chǎn)生的具有膜結(jié)合特征的磷脂雙層構(gòu)造,可攜帶并向靶細(xì)胞傳遞各種調(diào)節(jié)分子,如蛋白質(zhì)、微小RNA及脂質(zhì)[22]。外泌體作為細(xì)胞間信號溝通的通訊方式,與腫瘤、免疫和免疫耐受間的關(guān)系研究較多,但與生殖的關(guān)系研究較少。生殖道外泌體根據(jù)所在部位不同而被命名為不同的小體,如附睪小體、前列腺小體、陰道小體、子宮小體和輸卵管小體,各小體可通過膜融合機(jī)制被精子攝取。在女性生殖道中,子宮小體是最先被證實的生殖道外泌體,也是研究較多的外泌體。子宮小體攜帶對精子功能非常重要的跨膜蛋白和糖基磷脂酰肌醇連接蛋白,如精子黏附分子1(SPAM1)[23]。研究[24]發(fā)現(xiàn),SPAM1介入了精子成熟經(jīng)過,可加強(qiáng)精子透明質(zhì)酸結(jié)合能力和卵丘浸透效率,增加授精能力。同子宮小體一樣,輸卵管小體能夠遞送質(zhì)膜Ca2+-ATP酶4(PMCA4)至精子外表,進(jìn)而提升精子活力[25,26]。輸卵管小體還攜帶輸卵管特異性糖蛋白,能夠增加透明帶對于蛋白水解的抗性,進(jìn)而硬化透明帶,減少多精子受精[27]。然而當(dāng)前對于精子通過獲得外泌體所攜帶的功能蛋白調(diào)節(jié)精子本身的成熟和生物學(xué)功能只是初步了解,這方面的研究剛剛開場,相信在將來,更多的生殖道外泌體對精子挑選的作用機(jī)制會漸漸浮出水面。綜上所述,精子在女性生殖道中前行是一個精細(xì)挑選的經(jīng)過。首先是自然解剖屏障的過濾,再到免疫去除病原體和異常精子,最后到達(dá)含有外泌體等因子的微環(huán)境被仔細(xì)挑選,每一個經(jīng)過都會淘汰大量的精子,而最佳的精子才能與卵子結(jié)合。當(dāng)前ART的需求與應(yīng)用越來越多,技術(shù)在不斷完善和發(fā)展,但仍然存在一些問題,某些患者精液樣本在WHO標(biāo)準(zhǔn)下檢測正常,卻仍然被診斷為不育。我們在ART中采用的挑選精子的方式方法缺乏女性生殖道自然選擇經(jīng)過,可能并不能找到性能最佳的精子。而我們對體內(nèi)精子挑選與去除的機(jī)制了解越多,就越能為ART提供借鑒,幫助我們選擇出性能最佳的精子。人類生殖的研究與應(yīng)用是一個浩大的工程,希望相關(guān)研究越來越多,為某些不育不孕疾病查找病因和診治以及改良現(xiàn)行的輔助生殖技術(shù)提供有價值的信息。以下為參考文獻(xiàn)[1]BrownJL.Femalereproductivecyclesofwildfemalefelids[J].AnimReprodSci,2018,124(3):155-162.[2]DalBoscoA,RebollarP,BoitiC,etal.Ovulationinductioninrabbitdoes:Currentknowledgeandperspectives[J].AnimReprodSci,2018,129(3):106-117.[3]SakkasD,RamalingamM,GarridoN,etal.Spermselectioninnaturalconception:whatcanwelearnfromMotherNaturetoimproveassistedreproductionoutcomes[J].HumReprodUpdate,2021,21(6):711-726.[4]KolleS.Transport,distributionandeliminationofmammalianspermfollowingnaturalmatingandinsemination[J].ReprodDomestAnim,2021,50:2-6.[5]TollnerTL,VennersSA,HolloxEJ,etal.AcommonmutationinthedefensinDEFB126causesimpairedspermfunctionands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