精子運(yùn)動調(diào)控機(jī)制初探

關(guān)于精子運(yùn)動調(diào)控機(jī)制初探第1頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五報告內(nèi)容精子的發(fā)生、成熟和運(yùn)動模式精子的超微結(jié)構(gòu)特征精子運(yùn)動功能異常與臨床精子運(yùn)動的調(diào)控機(jī)制第2頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子的發(fā)生第3頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子成熟與附睪水鹽平衡的維持酸性環(huán)境的維持功能蛋白的分泌精子的運(yùn)輸精子的儲存與保護(hù)附睪為精子的成熟提供了適宜的體液微環(huán)境第4頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子運(yùn)動方式

激活態(tài)運(yùn)動：鞭毛對稱擺動線性運(yùn)動軌跡超活化運(yùn)動：鞭毛非對稱擺動運(yùn)動軌跡呈環(huán)狀第5頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子結(jié)構(gòu)特征Axoneme第6頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子鞭毛超微結(jié)構(gòu)

PM:細(xì)胞膜MS:線粒體鞘ODFs:外圍致密纖維OMDA:外部二聯(lián)微管DA:動力蛋白臂RS:徑向輻條CP:中央微管對LC:縱向圓柱體TR:橫向肋條第7頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子鞭毛軸絲超微結(jié)構(gòu)

鞭毛軸絲的“9+2”超微結(jié)構(gòu)CP:中央微管對OMD:外圍雙聯(lián)微管RS:徑向輻條ODA:動力蛋白外臂IDA:動力蛋白內(nèi)臂ODA:含有”Ca2+sensor”IDA:含有”pHsensor”ZOOLOGICALSCIENCE20:1043–1056(2003)

第8頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子鞭毛擺動的分子機(jī)制

動力蛋白臂水解ATP驅(qū)動臨近微管間的相對滑動MolecularHumanReproduction,Vol.17,No.8pp.524–538,2011

第9頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子鞭毛擺動的模式

MolecularHumanReproduction,Vol.17,No.8pp.524–538,2011

精子通過在時間與空間上的精準(zhǔn)調(diào)控使鞭毛軸絲特定區(qū)域內(nèi)的微管之間產(chǎn)生相對滑動從而使鞭毛產(chǎn)生對稱性或非對稱性的擺動，進(jìn)而，推動精子進(jìn)行直線性運(yùn)動（激活態(tài)運(yùn)動）或以環(huán)狀軌跡運(yùn)動（超活化運(yùn)動）。第10頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子運(yùn)動功能異常與臨床

病變原因：發(fā)育異常引起的宏觀形態(tài)畸變、超微結(jié)構(gòu)缺陷等，如纖毛不動綜合癥。外部環(huán)境異常誘導(dǎo)精子運(yùn)動調(diào)控相關(guān)信號通路紊亂，如精液感染、精液液化障礙、精液粘稠、精液pH異常等引起的精子運(yùn)動障礙。第11頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五外界pH對精子運(yùn)動的影響

PLOSONE|july14,2015

VSL：平均直線速度VCL：平均曲線速度VAP：平均路徑速度第12頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五pH調(diào)控精子運(yùn)動的分子機(jī)制JournalofReproductionandFertility(1993)98,439-449精子胞內(nèi)pH受到胞外pH影響且兩者在一定范圍內(nèi)呈線性關(guān)系第13頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五pH調(diào)控精子運(yùn)動的分子機(jī)制

PLOSONE|july14,2015

精子胞內(nèi)PH可直接作用于鞭毛軸絲上動力蛋白內(nèi)壁的pH感受器通過影響動力蛋白ATPase的活性調(diào)控精子的運(yùn)動第14頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五pH調(diào)控精子運(yùn)動的分子機(jī)制

pH可通過胞內(nèi)HCO3-/sNHE-sAC-cAMP-PKA信號通路調(diào)控精子鞭毛上運(yùn)動相關(guān)結(jié)構(gòu)蛋白的磷酸化水平從而影響精子鞭毛的擺動模式。BIOLOGYOFREPRODUCTION73,519–526(2005)

第15頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五pH調(diào)控精子激活態(tài)運(yùn)動的信號網(wǎng)絡(luò)

12第16頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五胞外pH對精子胞內(nèi)鈣離子濃度的影響

PLOSONE|july14,2015

堿性的PH能夠提升精子胞內(nèi)的鈣離子濃度第17頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五胞外pH對精子胞內(nèi)鈣離子濃度的影響

第18頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五鈣信號調(diào)控精子鞭毛的擺動模式Catsper-null精子只擁有基礎(chǔ)激活態(tài)運(yùn)動的能力，無法進(jìn)行超活化運(yùn)動，使得其無法穿透卵子外圍的蛋白保護(hù)層進(jìn)行授精，這是由于Catsper-null精子無法在胞內(nèi)形成相應(yīng)的鈣信號所導(dǎo)致。ReproductiveBioMedicineOnline(2015)30,28–38

第19頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五鈣信號調(diào)控鞭毛擺動模式的分子機(jī)制

精子能夠通過在時間和空間上的精準(zhǔn)調(diào)控產(chǎn)生復(fù)雜的鈣信號參與運(yùn)動的調(diào)控，如精子的超活化運(yùn)動，以及精子的趨化。NatCellBiol.2007Mar;9(3):235-42.第20頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子胞內(nèi)鈣離子濃度通過影響鞭毛軸絲DynienATPase活性調(diào)控軸絲微管間的相對滑動。

Reproduction(2015)149475–484

鈣信號調(diào)控鞭毛擺動模式的分子機(jī)制

第21頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子通過在胞內(nèi)產(chǎn)生復(fù)雜的鈣信號如局部鈣離子濃度分布的差異，使得精子鞭毛軸絲微管在高鈣離子濃度區(qū)域的相對滑動被抑制，而在低鈣離子濃度區(qū)域軸絲微管的相對滑動被激活，引起精子鞭毛的大幅度非對稱擺動，推動精子以環(huán)狀軌跡進(jìn)行超活化運(yùn)動。

MolecularHumanReproduction,Vol.17,No.8pp.524–538,2011

鈣信號調(diào)控鞭毛擺動模式的分子機(jī)制

高鈣離子濃度區(qū)域低鈣離子濃度區(qū)域第22頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五鈣信號調(diào)控鞭毛擺動模式的分子機(jī)制

AsianJournalofAndrology(2016)18,1–10

精子胞內(nèi)鈣信號可激活cAMP信號途徑調(diào)控運(yùn)動相關(guān)蛋白的磷酸化水平，尤其是蛋白酪氨酸的磷酸化，使精子的運(yùn)動模式由激活態(tài)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槌罨\(yùn)動。第23頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五鈣信號調(diào)控鞭毛擺動模式的分子機(jī)制

BIOLOGYOFREPRODUCTION73,519–526(2005)

鈣/鈣調(diào)蛋白-鈣調(diào)蛋白激酶信號途徑可通過調(diào)控鞭毛上運(yùn)動相關(guān)蛋白的磷酸化水平，使精子的運(yùn)動模式由激活態(tài)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)槌罨\(yùn)動第24頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五精子胞內(nèi)鈣信號網(wǎng)絡(luò)目前已鑒定出約35種蛋白質(zhì)參與到Ca2+對精子運(yùn)動的調(diào)控，在精子運(yùn)動調(diào)控方面扮演著重要角色。MdSaidurRahman,BioMedResearchInternational.Volume2014,

第25頁，共28頁，2022年，5月20日，18點(diǎn)6分，星期五鈣離子調(diào)控精子運(yùn)動的信號網(wǎng)絡(luò)

123第26頁，共28頁，2022年，5月20日，18