黄体酮如何刺激精子

同样在本周，《自然》杂志上的两篇论文揭示了人类精子细胞对黄体酮的反应，这可能会导致一种全新的避孕方法。伯明翰大学生物科学学院的Steve Publicover写了一篇“新闻与观点”的文章，将这些论文的发现联系起来，并向我解释了其中的含义……

史蒂夫:20多年前人们就已经知道了黄体酮，雌性激素黄体酮，它是由卵母细胞周围的细胞产生的，它们帮助卵母细胞成熟，在排卵后，它们仍然包围着卵母细胞，所以卵子可能是沿着输卵管下降的，被黄体酮包围着。所以很久以前人们就开始研究这个发现黄体酮在人类精子中引起了非常迅速的反应几乎是瞬间就能检测到的。其中的主要媒介似乎是细胞内钙浓度的突然升高，这是一种细胞内信息。这很有趣，原因有很多，部分是因为它显然对受精有潜在的意义，也因为它不是我们所期望的类固醇，比如黄体酮的作用。但与此同时，我们确实发现有很好的理由认为黄体酮在受精中很重要。它管理着所有我们知道非常重要的事情，最后他们给了我们一个明确的、精确的机制步骤，而到目前为止，它实际上是一个黑匣子。

本:精子和黄体酮接触。下一阶段是什么?到底发生了什么?

孕酮的作用是引起细胞内钙离子浓度的增加而细胞内钙离子浓度通常保持在非常非常低的水平。细胞花费了大量的能量来吸收钙并将其泵出，并将其保持在很低的水平。钙浓度的上升在我们所知道的每一个细胞中都被用作信息的传送带，上升的大小，以及上升的形状，就其动力学而言，诸如此类。当然，在精子中，钙对于控制它们的游动和控制一种叫做顶体反应的特殊分泌非常重要。当精子接近卵子时，黄体酮就在那里，实际上，在其他地方黄体酮的浓度可能也很低，但可以肯定的是，当精子游向卵子时，它会碰到浓度很高的墙。它似乎开启了各种各样的东西，但黄体酮就像一个真正的叫醒电话。它按下一个按钮，精子开始做一些事情。

所以，孕激素的存在导致钙离子的突然涌入或者至少是缺乏钙离子的排出这显然是改变精子行为的关键阶段。

史蒂夫:是的。我们知道信号，钙浓度的变化，已经存在很长时间了因为有测量细胞浓度的技术是光学的，因此，它们非常适合应用于精子因为精子很小，倾向于移动一点，这并不妨碍你进行测量。其中非常关键的一点是，在Lishko和Kirichok的论文中，他们开发了一种应用电生理方法的技术，这种方法通常用于记录神经细胞膜上离子的通量。他们成功地将其应用到精子上，精子比精子小一个数量级，由于各种技术原因，应用这些技术非常非常困难。他们成功了，这意味着他们可以测量细胞膜上离子的流动。这样做可以让他们更精确地描述发生了什么，并确定黄体酮激活了精子膜上一种特定类型的蛋白质离子通道。

本:这个特殊的膜通道还有我们知道的其他作用吗?它是正常情况下处于很低的水平然后被黄体酮提高还是专门用于这个目的?

史蒂夫-到目前为止，我们知道它是存在的，我们知道它只在精子中表达。因此，这个通道被称为CatSper，因为它是一个阳离子通道，它只在精子中表达。我们从在老鼠身上做的各种实验中了解到，这个通道的功能在调节精子游动的方式方面非常重要，如果你生产的老鼠，编码这个通道的基因已经被敲除，它们仍然相当健康，因为唯一不能正常工作的是精子。精子看起来很好，它们可以移动，可以游泳，但它们不能经历游泳方式的特定变化，这种变化被称为过度激活。这是一种更具攻击性的游泳方式，当它们接近卵子时就会开启，这似乎是为了提供一种额外的力量，让它们穿过卵子周围的层，这样它们就能直接穿过，进行融合。在没有这种蛋白质的老鼠身上，它们不能改变运动能力，结果是它们完全不育。

现在我们对这个机制有了更多的了解，我们能开始想办法利用它来达到我们自己的目的吗?这可能是一种新的避孕方法吗?

史蒂夫:我认为原则上是可以的。这是一个巨大的机会，因为这完全是精子特有的，没有别的。如果你能生产出一种药物，只作用于这个通道，那么你就有了一种完美的避孕药。通道本身属于一个相当大的家族，由各种各样的电压控制通道组成，当然，其他一些通道在结构上也很相似。因此，找到一种真正针对CatSper的药物可能会非常困难，但我想原则上，这肯定是可行的。如果能做到这一点，那么你当然可以生产出一种药物，给你一种非常好的男性避孕药。

伯明翰大学的Ben - Steve Publicover。你可以在本周的《自然》杂志上阅读史蒂夫的新闻和观点文章，以及他讨论的两篇论文。