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男性不育研究新领域——线粒体DNA对精子的影响

2021-03-09 10:44:31梅斯医学
核心提示:精子最著名的作用就是使卵母细胞受精,并将父亲的基因组传递给后代。这些高度特化的细胞有一个独特的结构,它包含了每个受精阶段和胚胎发育所必需的所有元素。

不孕不育的定义是一对夫妇一年以上未采取任何避孕措施,性生活正常而没有成功妊娠。这是一个公共健康问题,影响着全球约10%的夫妇。其中有50%的病例涉及男性因素,包括单独因素(30%)和与女性共同因素(20%)。这些数字还在上升,有研究表明过去10年里男性精子质量显著下降。此外,尽管世卫组织对不育的分类具有明确的临床意义,但也有一些局限性,特别是对自发性妊娠的预测价值较低。因此,其他超出常规观察范围的精子因素可以让我们更好地了解某些男性生育问题,甚至可以解释某些无法解释的不孕病例。为了更好地了解男性不育症的发病机制,提高其诊断和管理水平,有必要进一步了解精子病理生理学。

精子最著名的作用就是使卵母细胞受精,并将父亲的基因组传递给后代。这些高度特化的细胞有一个独特的结构,它包含了每个受精阶段和胚胎发育所必需的所有元素。成熟的精子由头部、细胞核、颈部和鞭毛组成,鞭毛中包含一个带有线粒体螺旋的中段。线粒体是细胞能量生产的中心,但它们也有各种其他功能。虽然线粒体被认为是精子必不可少部分,但其确切的病理生理作用和功能是非常复杂的。此外,线粒体只是间接参与细胞质遗传,因为它们的DNA,即父性线粒体DNA,不会传递给后代。

近日,有研究者总结了有关精子中线粒体的现有文献,特别是与人类相关的文献,以更好地理解男性不育可能涉及的异常现象,该论文已发表在Human Reproduction Update期刊上。

研究者使用PubMed来搜索MEDLINE数据库中关于人类精子和线粒体的同行评议的原始文章和评论。搜索使用的关键词分为三类:线粒体或线粒体DNA、精子;精子、活性氧物种;钙、凋亡或信号通路。这些关键词与其他相关的搜索短语结合在一起。这些文章的参考文献被用来获得更多的文章。

研究发现,精子线粒体具有独特的结构和功能特征。它们处于新陈代谢的中心,使精子在到达受精部位的过程中使用不同的能量底物。它们还参与氧化还原平衡、钙调节和凋亡途径,这些是鞭毛运动、获能、顶体反应和配子融合所必需的。因此,在许多情况下,这些不同功能中的任何一种的恶化都很可能与精子参数和/或生育能力的改变有关。线粒体基因组和精子质量之间的联系似乎更为复杂。精子中mtDNA的数量和mtDNA的大量缺失与精子质量直接相关。相比之下,突变的影响似乎更加异质,这取决于它们的致病性。

线粒体在生殖中的作用,特别是对配子质量影响的重要性,近年来随着一些关于这个问题的出版物的出现,开辟了不孕症研究和理解的新领域。虽然卵母细胞线粒体被认为是早期胚胎发育所必需的,父系线粒体在受精后似乎是非必需的,但其对精子功能和受精至关重要。在当前精子质量显著下降的背景下,这对更好地了解男性不育是非常有趣的。

参考文献:Magalie Boguenet, Pierre-Emmanuel Bouet, Andrew Spiers, Pascal Reynier, Pascale May-Panloup. Mitochondria: their role in spermatozoa and in male infertility. Human Reproduction Update, dmab001, https://doi.org/10.1093/humupd/dmab001

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