精子特异性KSper通道特性及作用研究

发布时间：2018-05-09 08:47

  本文选题：KSper + 膜电位　； 参考：《南昌大学》2017年博士论文

【摘要】：受精过程中精子功能的调控被普遍认为是精子成功授精的重要保障,离子通道是调控精子功能的重要因子。精子特异性KSper通道是哺乳动物精子上的主要K+通道,与精子运动、膜超极化及顶体反应等息息相关。首篇关于在体KSper电流的研究报道于2007年,他们发现在小鼠精子中,KSper是一种强pH敏感、电压依赖的钾离子通道。随后,通过对基因敲除鼠的研究,小鼠KSper被认为是由mSlo3介导,且雄性Slo3-/-小鼠表现出不育性,表明KSper通道对雄性生殖起着不可缺少的作用。人精子中同样能够记录到KSper电流,但由于其特性与小鼠KSper存在差异性,目前对于人KSper通道仍存在较大争议性。一部分人认为与小鼠KSper相比,人KSper通道对pH不敏感而能够被胞内Ca2+激活,此特性与Slo1通道(BK通道)特性相似;另一部分人则发现在体人KSper电流既能够被Ca2+激活,又对pH呈现弱敏感性,人KSper通道与小鼠KSper通道呈现不同特性源自通道的种属差异性;还有一部分人通过药理学实验证明,人KSper通道拥有Slo1与Slo3双重通道药理学特性,而并未就通道自身特性做出阐述。由此可见,人KSper通道特性仍未有一个清晰的定论,pH与Ca2+对人KSper通道究竟是怎样的调节机制,pH与Ca2+在通道的调节中独自的贡献有多少,二者对通道的调控是否有相互协调效应?因此,阐明该通道的生理特性是本论文需要解答的主要问题之一。借助于对Slo3敲除鼠的研究,有报道发现,Slo3-/-精子表现出明显的运动能力、顶体反应及渗透压调节等功能的异常,表明KSper通道参与调控精子功能,但该通道在哺乳动物中具体的生理病理功能仍不清楚。哺乳动物KSper通道能否感受胞外生理、病理物质变化,作为该类物质的靶点,从而调节精子功能仍是未知数。近年来,环境内分泌干扰物对雄性生殖系统的影响引起越来越多的关注。双酚A(BPA)作为一种雌激素类似物,被广泛应用于工业、生活用品及医疗器械中。双酚A被多次报道能够引起雄性小鼠及人多种生殖问题,如导致雄性小鼠生殖器官异常、降低生精数量及精子运动,降低人精子前向运动等。且另有研究发现,BPA能够作用于同属Slo家族的BK通道,改变通道特性,基于此,我们推测BPA对精子功能的影响有可能是通过作用于KSper通道发挥作用。因此,阐明KSper通道能否作为胞外因子作用的靶点并调控精子功能是本论文研究的第二个问题。本论文基于对以上两个问题的思考,以人成熟精子为研究对象,通过精子膜片钳技术、免疫共沉淀、钙信号测量等实验技术,阐明人精子KSper通道特性;以小鼠及人成熟精子为研究对象,通过精子膜片钳技术、RT-PCR、免疫蛋白印迹、计算机辅助精液分析(CASA)、体外顶体反应染色检测等体外实验技术方法和在体喂养小鼠BPA后检测精子功能及通道影响等手段拟对KSper通道作为胞外因子的靶点调控精子功能做出基础探索,尝试对以上问题进行初步解答。通过本文的相关研究我们发现如下结果:1)pH与Ca2+皆参与调控人精子KSper通道,二者对于膜超极化均有独立贡献;2)pH与Ca2+对人KSper通道的调控存在共享途径,二者共同诱导的膜超极化幅度小于单独诱导的超极化幅度之和;3)不同钙源激活KSper的效率存在显著差异,究其原因是人KSper通道与CatSper通道存在结构空间上的共定位及功能上的耦联,这可能使得由CatSper介导进入胞内的Ca2+更易在通道复合物处富集,造成局部的高钙环境,从而更敏感、更高效地调控KSper通道;4)CatSper通道而非KSper通道作为环境内分泌干扰物BPA的靶点,影响小鼠精子功能;5)BPA能够显著抑制人成熟精子功能,但不作用于KSper及CatSper通道;6)男性不育与KSper通道异常存在一定的相关性。综合以上结果,我们得出以下结论:人KSper通道受生理因子pH与Ca2+的双重调控;小鼠CatSper通道可作为环境毒理因子作用的靶点,介导内分泌干扰物BPA对小鼠精子功能的影响;男性不育与KSper通道异常存在一定的相关性。
[Abstract]:The regulation of sperm function in the process of fertilization is generally considered to be an important guarantee for sperm's successful fertilization. Ionic channel is an important factor in regulating sperm function. Sperm specific KSper channel is the main K+ channel on mammalian sperm, which is closely related to sperm motility, membrane hyperpolarization and acrosome reaction. The first Research on the current in the body of KSper In 2007, they found that KSper was a strong pH sensitive, voltage dependent potassium channel in mouse sperm. Then, through the study of gene knockout mice, mouse KSper was thought to be mediated by mSlo3, and male Slo3-/- mice showed sterility, indicating that KSper channels played an indispensable role in male reproduction. Human spermatozoa In the same way, KSper current can be recorded, but because its characteristics are different from the mouse KSper, there is still much controversy about the human KSper channel. Some people think that the human KSper channel is not sensitive to the pH and can be activated by the intracellular Ca2+ compared with the mouse KSper, which is similar to the Slo1 channel (BK channel) characteristics; the other part is the same. The current human KSper current can be activated by Ca2+ and weak sensitivity to pH. The difference characteristics of the human KSper channel and the mouse KSper channel are different from the channel, and some people have proved that the KSper channel has the dual channel pharmacological properties of Slo1 and Slo3 through the pharmacological experiments, and does not make the characteristics of the channel itself. It can be seen that the characteristics of the human KSper channel still have no clear conclusion, what is the regulation mechanism of pH and Ca2+ on human KSper channel, how much contribution of pH and Ca2+ to the channel regulation, and whether there is a coordination effect on the regulation of the two channels? Therefore, it is necessary to explain the physiological characteristics of the channel. One of the main problems. With the help of the study of Slo3 knockout mice, it is reported that Slo3-/- spermatozoa showed obvious motor ability, abnormality of acrosome reaction and osmotic pressure regulation, indicating that the KSper channel participates in the regulation of sperm function, but the specific physiological and pathological function of this channel in mammals is still unclear. Mammalian KSper channel. In recent years, the effects of environmental endocrine disruptors on male reproductive systems have attracted more and more attention. Bisphenol A (BPA), as a kind of estrogen analogues, is widely used in industry, daily necessities and medical devices. In a number of reports, bisphenol A can cause multiple reproductive problems in male mice and people, such as abnormal reproductive organs in male mice, reducing spermatogenesis and sperm motility, and reducing human sperm forward movement. Furthermore, BPA can act on the BK channel of the same Slo family and change the characteristics of the channel. Based on this, we speculate that BPA is to spermatozoon. The effect of subfunction is likely to play a role in the KSper channel. Therefore, it is the second problem to clarify whether the KSper channel can be used as a target for the extracellular factor and to regulate the function of sperm. This paper is based on the thinking of the above two problems, and the sperm patch clamp technique is used in the study of human mature spermatozoa. Immunoprecipitation and calcium signal measurement were used to elucidate the characteristics of KSper channel in human sperm. Taking mouse and human spermatozoa as the research object, sperm patch clamp technique, RT-PCR, immunoblotting, computer assisted semen analysis (CASA), in vitro acrosome staining in vitro, and in vivo feeding mice BPA were examined. The function of spermatozoon and the influence of the channel are designed to make basic exploration on the regulation of sperm function as the target of KSper channel as an extracellular factor. We try to make a preliminary answer to the above problems. Through this study we found the following results: 1) both pH and Ca2+ are involved in the regulation of human sperm KSper channel, and the two have independent tribute to membrane hyperpolarization. 2) 2) there is a sharing route between pH and Ca2+ for the regulation of human KSper channel. The two co induced membrane hyperpolarization amplitude is less than the sum of the single induced hyperpolarization amplitude; 3) the efficiency of KSper activation by different calcium sources is significantly different. The reason is the co location and functional coupling of the KSper channel and CatSper channel in the structure space. It may make CatSper mediated into the intracellular Ca2+ more easily enriched in the channel complex, resulting in a local high calcium environment, thus more sensitive and more efficient in regulating the KSper channel; 4) CatSper channel, not KSper channel as a target for environmental endocrine disrupting BPA, affects mouse sperm function; 5) BPA can significantly inhibit the function of human sperm. But it does not play a role in KSper and CatSper channels; 6) there is a certain correlation between male infertility and abnormal KSper channel. Combining the above results, we conclude that the human KSper channel is regulated by the dual physiological factors of pH and Ca2+, and the CatSper channel in mice can be used as a target for environmental toxicological factors and mediates the endocrine disruptor BPA to the sperm of mice. There is a certain correlation between male infertility and KSper channel abnormalities.

【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R698.2

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 吴靖;;精子发生的计算机模型[J];国外医学.生物医学工程分册;1991年02期

2 张桂元;关于精子发生、附睾精子成熟和精子功能的研究课题基金资助申请[J];实用男科杂志;1997年02期

3 王惠苏,吴赤蓬,范存欣,朱伟杰,刘国宁,崔蕴霞;不同渗透压溶液对小鼠附睾精子大头发生率的比较[J];中国公共卫生;2001年09期

4 单玉喜,晏鹏,吴孝兵,李建民;人类Y染色体上与精子发生相关的基因的研究进展[J];安徽师范大学学报(自然科学版);2001年02期

5 单玉喜,吴孝兵;差异显示法克隆精子发生相关基因[J];中华男科学;2001年01期

6 白文俊,侯树坤,王晓峰,闫征,何培英,田世河,邓庆平;肿瘤坏死因子受体在人精子的表达及其意义[J];中华泌尿外科杂志;2002年03期

7 刘伟军;卵细胞浆内精子注射中有关精子因素的研究进展[J];南华大学学报(医学版);2003年01期

8 王刚,刘子龙,胡艳群,熊忠明,肖慧珠,熊承良;不育油漆工精子连接段异常的超微病理检查[J];中华男科学;2003年04期

9 周锋;精子成熟过程中膜改变的研究进展[J];国外医学(计划生育分册);2003年03期

10 李泽廷;桂耀庭;蔡志明;;精子发生中几个关键基因的研究进展[J];国际泌尿系统杂志;2006年02期

相关会议论文 前10条

1 桂耀庭;唐爱发;余振东;张立兵;张键荣;李贤新;蔡志明;;精子发生相关基因的筛选和功能研究[A];中国生理学会2007年消化内分泌生殖学术研讨会论文摘要汇编[C];2007年

2 王晖;徐珉;李建民;肖俊华;许志洋;周作民;沙家豪;;人精子发生相关基因精子表达谱系的建立及初步临床应用[A];第九次全国生殖生物学学术研讨会论文摘要集[C];2003年

3 王晖;周作民;徐珉;李建民;沙家豪;;人精子中精子发生相关基因谱系的构建及初步临床应用[A];江苏省遗传学会第七届代表大会暨学术研讨会论文摘要汇编[C];2006年

4 高永金;金保方;;精子DNA完整性损伤及其相关性研究进展[A];2011·中国医师协会中西医结合医师大会论文集[C];2011年

5 高永金;金保方;;精子DNA完整性损伤及其相关性研究进展[A];中华中医药学会第十一届男科学术大会论文集[C];2011年

6 张美佳;洪海燕;周波;金世英;王超;傅茂勇;王松波;夏国良;;心钠肽在猪输卵管中的表达以及其对精子功能的影响[A];第十届全国生殖生物学学术研讨会论文摘要集[C];2005年

7 孙中明;;精子超微结构与男性不育[A];浙江省中医药学会2005年男科中医、中西医结合学术交流会资料汇编[C];2005年

8 贾孟春;;精子发生及其激素调节[A];第二届全国不育症研讨会论文汇编[C];2007年

9 桂耀庭;唐爱发;余振东;张立兵;张键荣;李贤新;蔡志明;;精子发生相关基因的筛选和功能研究[A];第一届中华医学会生殖医学分会、中国动物学会生殖生物学分会联合年会论文汇编[C];2007年

10 张立营;曾梅;孙华钦;陈朴;张思仲;马用信;;小鼠T-STAR蛋白靶mRNAs的分离及鉴定[A];中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编（2004-2008）[C];2008年

相关重要报纸文章 前10条

1 上海交通大学医学院附属仁济医院上海市人类精子库 杜宏伟　上海市男科学研究所 李铮;人体最激情的舞者——精子[N];东方早报;2011年

2 记者 刘泽林;“准精子”在猴类体外培育成功[N];健康报;2013年

3 本报记者 董毅然;精子危机会让人类断子绝孙吗[N];北京科技报;2004年

4 河北农大动科院 王立泽 王建涛 张国宾;给狐采精勿弃精清[N];河北科技报;2007年

5 刘长亮;“附睾炎致不孕”内幕揭秘[N];农村医药报（汉）;2008年

6 汪文;做个准爸爸，你准备好了吗？[N];江苏科技报;2000年

7 段恩奎;人造精子用于临床不能过于乐观[N];科技日报;2006年

8 刘远桥邋邹争春;为准爸爸开具营养处方[N];科技日报;2007年

9 潘文;对人工精子的临床前景不能过于乐观[N];中国医药报;2006年

10 黄力;准爸爸要早做准备[N];保健时报;2003年

相关博士学位论文 前10条

1 王华锋;精子特异性KSper通道特性及作用研究[D];南昌大学;2017年

2 侯聪聪;十足目甲壳动物顶体构架体及精子发生相关蛋白功能研究[D];浙江大学;2015年

3 张顺;单精子胞质内注射转基因法（ICSI-MGT）生产转Fat-1基因兔的初步研究[D];广西大学;2013年

4 库尔班·吐拉克;塔里木马鹿（Cervus elaphus yarkandensis）精子体外获能及其相关蛋白酪氨酸磷酸化研究[D];东北林业大学;2015年

5 訾振振;Ccnyl1在精子发生过程中的功能研究[D];中国科学技术大学;2015年

6 祁琳;小鼠与人睾丸磷酸化蛋白质组学研究[D];南京医科大学;2015年

7 汤克琼;GDF9对牛卵泡和胚胎发育及精子发生的作用及其机制研究[D];华中农业大学;2013年

8 孔娜娜;钠肽受体2在精子趋化中的作用和机制[D];中国农业大学;2016年

9 韦有衡;以小鼠为模型的睾丸特异表达激酶TSSK5的功能研究[D];复旦大学;2010年

10 王婧;硫化氢对精子发生及功能障碍的保护作用及机制的研究[D];南京医科大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 马媛媛;绵羊Spesp1的cDNA克隆以及与其他精卵融合相关精子蛋白的相互作用[D];内蒙古大学;2015年

2 王海玲;莠去津对河蟹精子酶活性、DNA完整性及组蛋白表达的影响[D];河北大学;2015年

3 丹彤;绵羊Izumo2的cDNA克隆、在睾丸和精子上的定位观察及与其它精卵融合相关蛋白相互作用的初步筛选[D];内蒙古大学;2015年

4 田宇;低温处理对猪精子泛素化水平及体外受精的影响[D];延边大学;2015年

5 杨向yN;冷冻技术对精子印记基因DNA甲基化及结构影响的研究[D];北京协和医学院;2015年

6 朱振东;褪黑色素对兔精子冷冻保存效果的影响[D];西北农林科技大学;2015年

7 陈鹏;小鼠精干细胞系和睾丸ECM体外3D培养体系的建立[D];内蒙古大学;2015年

8 范楚宁;半胱氨酸对獭兔精液冷冻保存效果的影响[D];西北农林科技大学;2015年

9 张妍;易感基因核苷酸多态性对中国汉族男性精子发生障碍的影响[D];安徽医科大学;2015年

10 闫慧;小鼠精子发生过程中dysbindin-1的表达[D];山西医科大学;2015年

，

本文编号：1865352