Cell子刊 | 南通大学陈浩/曾旭辉/南京医科大学刘嘉茵等团队合作发现精子趋化性并与特发性不育的调控新机制

iNature · 公众号 · · 2022-12-14 10:21

正文

iNature

精子的趋化作用是引导精子走向卵子所必需的。然而，生理性趋化剂的分子特性及其与不孕症的关系仍不明确。

2022年12月12日，香港中文大学Kin Lam Fok，南通大学陈浩、曾旭辉及南京医科大学刘嘉茵共同通讯在 Cell Reports Medicine （IF=17）在线发表题为“ β-Defensin 19/119 mediates sperm chemotaxis and is associated with idiopathic infertility ”的研究论文， 该研究表明β-防御素19/119介导精子趋化性并与特发性不育有关。 该研究确定DEFB19/119(小鼠/人类orthologs)是一种生理精子趋化剂。雌性生殖道上皮细胞和卵丘-卵母细胞复合体分泌DEFB19/119，通过CatSper通道诱导钙动员，并诱导有能力精子的精子趋化。

控制小鼠体内DEFB19的水平决定了到达受精部位的精子数量。重要的是，该研究在卵泡液中DEFB119水平低的特发性不孕症妇女中鉴定了 DEFB119 基因的外显子突变。DEFB119水平与卵泡液趋化效力相关，与不孕症预后呈正相关。本研究揭示了 DEFB19/119在精子趋化性中的关键作用，并证明了其在特发性不孕症诊断中的潜在应用。

人类精子的化学引导，也被称为精子趋化性，长期以来在哺乳动物中被观察到，并被认为是引导精子走向卵子的重要机制。 生理条件下，精子趋化发生在FRT，卵泡液(FF)、卵丘-卵母细胞复合物(COC)和输卵管液可能是趋化剂的生理来源。 迄今为止，FRT趋化剂对不孕症的作用仍不明确。最完善的趋化剂来源之一是FF。有趣的是，FF的释放是排卵期的单一事件，因此，它不太可能在整个卵子的生存期内维持趋化剂的供应。由于成熟卵子的条件培养基和周围的卵丘细胞被观察到具有趋化活性，并且已经表征了卵母细胞来源的化学引诱剂，COC被认为是化学引诱剂的另一个重要来源，以维持排卵后的精子趋化性。

据推测， 精子可以对不同的趋化剂进行多步趋化，以完成在FRT中的长途旅行。 这些趋化剂可能引起精子的不同行为反应，使它们能够比单一趋化剂梯度传播更远的距离。黄体酮是在FF和COC中发现的研究最多的化学引诱剂之一，已被证明可以引起钙动员参与趋化性。然而，黄体酮的趋化潜力仅在体外研究中得到证实。 在这些条件下，生理来源不明的物质也可能具有化学活性，但这些潜在的趋化剂在精子趋化过程中的作用尚未在体内得到证实。

β -防御素家族是一组小的抗菌肽，主要由包括生殖道在内的各种器官系统的上皮内膜表达和分泌。 在宿主防御中，β-防御素对免疫细胞也具有趋化活性。此外，β-防御素也在生殖道中表达，并被报道参与精子运动，影响其受精能力。 鉴于β-防御素的趋化能力及其促进精子活力的能力，作者研究了β-防御素参与精子趋化和不孕症的可能。

机理模式图（图源自 Cell Reports Medicine ）

在这里，该研究表明 人类DEFB119及其小鼠直系同源物DEFB19在体外精子趋化实验中具有趋化活性。 控制小鼠输卵管中DEFB19的水平可以改变受精部位的精子数量和体内的生育结果。更重要的是，作者发现在携带 DEFB119 外显子突变的特发性不孕妇女中，DEFB119水平与FF的趋化效力相关。此外， 该研究还证明了DEFB119在诊断特发性不孕症方面的潜力。