人及哺乳动物受精早期的糖类调节论文

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1、人及哺乳动物受精早期的糖类调节论文.freelachi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

2、（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

3、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

4、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

5、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Z

6、P3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。ZP的聚糖成分使其具有配合活性：①改变mZP3多肽结构不会破坏其抑制精卵结合的能力。②不同的外源凝集素能抑制或破坏精卵结合。③特异的单糖、双糖、寡糖和糖蛋白可抑制或阻断精卵结合。④用外糖基化酶处理卵子可抑制或阻断精卵结合。⑤用链霉蛋白酶降解mZP3后得到的糖多肽（1.5~6.0kDa）仍保留精

7、子结合特性。⑥精子结合特性对三氟甲烷磺酸处理（导致单糖残其上N-和O-连接寡糖链的断裂）颇为敏感6。这些研究为了证明糖蛋白上的聚糖成分是精子的配体提供了重要的依据。然而，精确识别使mZP3具有配体活性的糖残基尚有争议。较早的研究中，用杏仁糖肽酶（可水解各类N-连接多糖上的β-天冬酰胺-葡糖胺）处理小鼠卵子可强烈抑制精卵结合。mZP2和mZP3上存在的N-连接的高甘露糖或杂合寡糖链可能在精卵结合中起作用，并且这些寡糖单元可能是精子质膜上存在的甘露糖苷酶识别或结合部位的组成部分。它是一种属于水解断裂糖苷键的

8、糖苷酶，这些水解酶都有相同的催化机制，最常见的是在糖残基断裂前形成酶-糖底物中间体。有证据表明存在精子酶中间产物复合物：在大量的甘露糖残基被切割以前，ZP底物已形成并参与受精的下一步反应。此外，NagDas等已证明mZP2和mZP3上天冬酰胺-连接（N-连接）聚N-乙酰乳糖胺等聚糖的存在4。在其他细胞中，N-连接的聚乳糖胺链有多种多样的尾部顺序包括：Galα1、3Galβ，4GlcNAcβ1，3Gal-R。这种α-连接的半乳糖基末端顺序是由