精卵识别的分子机制与受精过程

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1、精卵识别的分子机制和受精过程樊国达（生命科学学院，河北大学，保定071002）摘要哺乳动物精卵识别以及受精过程是一系列有序而复杂的过程，包括精子的获能，精子识别卵子的透明带；与透明带结合后发生顶体反应，完成顶体反应后的精子与卵子的质膜融合，融合后精子对卵子的激活，卵子对精子的激活，雄原核和雌原核的融合。关键词获能；顶体反应；质膜融合；受精Themolecularmechanismsofsperm-eggrecognitionandfertilization processFanguoda(CollegeofLifeSciences，HebeiUniversi

2、ty，Baoding071002，China)AbstractMammaliansperm-eggrecognitionandfertilizationprocessisaseriesoforderlyandcomplexprocess,includingspermcapacitation,spermidentifyzonapellucida;acrosomereactionafterCombinedwithzonapellucida,thefusionofplasmamembraneofeggandspermaftercompletionofacrosom

3、ereaction,theactivationofspermtoeggafterthefusion,theactivationofeggstosperm,andthefusionofmalepronucleusandfemalepronucleus.Keywordsspermcapacitation;acrosomereaction;hefusionofplasmamembrane;fertilization哺乳动物精卵识别以及受精过程是一系列有序而复杂的过程，首先精子必须获能，使自身超活化，超活化后的精子能识别卵子的透明带，而且这种识别具有特异性，主要是一

4、些糖蛋白的相互结合，与透明带结合后发生顶体反应，完成顶体反应后的精子与卵子通过一些膜上的蛋白物质进行质膜融合，融合后精子对卵子的激活，并且伴随着预防多精受精，卵子对精子的激活主要体现在对精核的重编程，最后雄原核和雌原核进行融合形成合子，完成受精。1精子的获能在精子获能过程中，钙离子起重要作用。精子超激活运动就与鞭毛区Ca2+浓度升高有关。而在小鼠精子的鞭毛区发现了一种重要的钙离子通道，即Catsper通道。通过膜片钳技术发现Catsper通道在调控Ca2+的内流中起重要作用。在后来的研究中发现，Catsper通道的激活依赖于精子内部的pH值。当pH值变大，精

5、子内部呈碱性时，可以激活Catsper通道。在人类精子中，通过全细胞膜片钳技术发现，Ca2+内流主要通过鞭毛区的Catsper通道，而鞭毛区的Hv1通道的激活可以使精子内部H+浓度降低，从而使pH升高，进一步激活Catsper通道。Hv1通道的激活则与精子外环境有关，如外环境的碱性，或外部的Zn2+（精液中的Zn2+可以阻断Hv1通道，预防未成熟的精子提前活化）的去除，以及精子膜电位的去极化，这些都可以激活Hv1通道。而在小鼠精子中，内部碱性环境主要通过Na+依赖性的cl-/HCO3-交换器和Na+/H+交换器。这两个交换器都有膜电位的去极化激活[1]。将精

6、子内环境和外环境分隔开的精子质膜，被认为是获能的起始点。在一些早期研究中发现获能伴随着精子质膜成分的改变。去获能因子的作用是防止精子过早发生获能，存在于精浆中包被在精子表面，当精子在获能过程中时被自动移去。常见的去获能因子有牛精浆蛋白，如BSPs(bovineseminalplasmaproteins)、gly-codelin-S等。PDC-109是牛精浆蛋白的一种，它能与精子质膜的磷脂胆碱结合，通过阻止脂类自由移动，从而起到稳定精子质膜的作用，当精子通过输卵管时还能将精子绑定在输卵管上皮细胞上，延长精子的生存力。发生获能时PDC-109会连同质膜上的胆固醇

7、一起被移去，从而诱发获能。在人类精液中的Zn2+也是一种去获能因子，它会被子宫和输卵管的上皮细胞吸收，从而使精子表面的质子交换器（Hv1）活化。胆固醇外流在精子获能中起重要作用。在一些体外受精实验中，介质中血清白蛋白(通常使用小牛血清白蛋白，BSA)是非常重要的成分，BSA可以与胆固醇结合，在一定程度上起到诱导胆固醇外流的作用。胆固醇外流可以改变质膜结构，使得质膜通透性和流动性增加，导致质膜中一些转运体(例如NBC(H+/HCO3-)转运体)和离子通道(例如Ca2+通道CatSper)激活，促使精子获能中需要的信号调节因子进入cAMP-PKA信号通路传递状态

8、，最终参与精子获能。2010年，Botto等[2]发