人及哺乳动物受精早期的糖类调节

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1、人及哺乳动物受精早期的糖类调节关键词：受精糖类调节精子获能精卵识别哺乳动物受精早期的重要步骤是精卵识别（或结合）以及精子与卵透明带（ZP）的结合。对应配子膜上存在的互补分子参与了精卵相互作用。虽然目前对于互补分子的化学性质还了解得很小，但越来越多的研究表明受精过程中精子获能和精卵识别是由糖类调节的，即糖蛋白在生殖系统中起重要作用。一些聚糖中的糖原部分可调节细胞粘附包括精卵识别和结合以及精子输卵管粘附和子宫胚胎着床。若干类聚糖，包括高甘露糖或杂合型聚糖，唾液酸糖基化和半乳糖糖基化的糖蛋白，与受精中的许多环节有关。因此

2、，通过改变有生物活性的聚糖将有可能影响受精过程。长期以来，受精过程是生殖医学研究的热点之一。从动物受精过程中得到的知识，使人的体外受精获得了成功。至今，我们对动物受精过程最了解的还是小鼠[1]。小鼠成功的受精包括以下几个连续的步骤：即：①精子在雌性生殖道内获能。②获能精子和ZP结合。③顶体反应（AR）的发生。④精子穿透ZP。⑤精、卵质膜相互融合。本文讨论人及哺乳动物受精早期的糖类调节，特别是着重糖残基在精子获能和精卵识别中的重要的作用。一、精子获能精子在从附睾头到附睾尾的转运过程中，其质膜发生了很多变化[2]。但刚

3、射出的精子不能立即与卵子受精，它们还必须在雌性生殖道停留一段时间并发生一系列的生化和功能上的调整，即称为获能。这些改变，包括去除精子质膜所吸附的精浆蛋白及修饰和（或）重新组合精子表面的分子，以保证精子能够结合并穿透ZP。Yanagimachi和Chang最先报道了使用交配后从雌性生殖道获得的精子或使用经输卵管液培养后的附睾精子，使仓鼠卵子体外受精获得成功。这些研究表明雌性生殖道内存在一种或多种因子使精子获能。大多数研究者认为，获能可导致精子质膜上那些修饰离通道的精子质膜蛋白或糖蛋白和脂类成分发生改变，从而使精子产生

4、获能、超激活运动和AR的跨膜离子运动。但获能的分了机制仍未完全了解。对于大部分哺乳动物，其精子在输卵管峡部发生超激活运动，然后进入输卵管壶腹部，即体内受精部位。含有牛血浆白蛋白（BSA）和能量物质的培养基能使哺乳动物精子在体外获能。精子一旦获能，则伴随着一系列生化变化，即：①腺苷酸环化酶的激活和环磷酸腺苷（cAMP）含量的增加。②胞内pH增高。③钙离子(Ca2+)内流。④膜表面成分的丢失。⑤精子质膜改变。⑥精子对外源凝集素的结合类型发生改变。从精子外源凝集素结合特性的改变可知，其表面的糖蛋白在获能期间已发生改变。这

5、是因为子宫和输卵管分泌物中的糖基转移酶可转变精子质膜糖蛋白。通过对暴露于精子表面的聚糖末端增加糖残基，从而改变内源的质膜糖蛋白，可望改变其外源凝集素结合特性。输卵管特异糖蛋白（OGP）对精子获能起直接作用。OGP存在时，精子获能比其缺乏时高2倍并可增加体外受精率[3]。另外，当OGP存在时，获能精子使同源卵子受精的能力更强。获能精子在OGP存在时，对卵巢卵子的穿透率比无OGP时高3倍[3]。这表明输卵管及其分泌物在精子功能中起重要作用。蛋白多糖和氨基葡聚糖均可诱发精子获能。肝素可与人及一些哺乳动物精子结合。其结合能

6、力依赖于pH、离子强度、温度以及特异受体-配体相互作用。综上所述，获能反映了成熟精子质膜上的多种变化。虽然不同动物的分子机制有所不同，但最终导致精子超激活运动发生和使其具有AR的能力。二、精卵相互作用精子获能后以十分精确的方式与ZP相互作用。对小鼠的研究表明，获能精子和ZP结合可分为两个步骤。首先，精子质膜和卵ZP可逆性松散地结合，接着则是牢固地不可逆结合。一个卵子表面可结合多个精子，但通常只有一个精子穿过ZP并和卵质膜发生融合。小鼠、大鼠和其他一些种类的ZP是由ZP1、ZP2和ZP3三种糖蛋白组成，猪则存在第四种

7、类型的ZP（ZP4）[4]。在卵子成熟过程中，分泌的ZP糖蛋白以非共价方式相互作用，形成纤维网络，从而构成胞外基质。这种结构使ZP具有弹性并使AR后的精子易于穿透。许多事件都由ZP调节，如：①相关种属特异性的精卵识别以及获能精子与卵子结合。②激活精子，导致AR发生。③阻断多精受精。④保护受精卵至着床前的发育胚胎[1]。最近几年，对影响配子质膜表面相互作用的互补分子的识别及其特异性已取得可喜进展。对于小鼠ZP（mZP）的表达表明：①精子-ZP一级结合受存在于精子质膜上的特异ZP3受体和ZP3调节。②精子与ZP3结合引

8、发AR。③精子-ZP二级结合即AR或AR后的精子与ZP2的结合。④ZP1并不直接与精子相互作用。针对性的破坏mZP3基因可导致雌性小鼠卵子缺乏ZP3从而丧失生育力[5]。在小鼠、仓鼠、猪和大鼠中的ZP2和ZP3都是高度糖基化的。低含量的mZP3就可使每个卵子结合的精子数下降并呈剂量依赖关系。这种抑制是由于加入的mZP3竞争性结合了精子头部质膜上互补的结合位点