研究发现精子中的牛磺酸缺乏会导致男性不育

精子是高度专业化的细胞，适合实现单一目标：给卵子施肥。在通向受精的道路上，精子必须踏上漫长的女性输卵管通道，避免在通过不同生理环境时发生的几种致命压力。然而，只有部分了解允许精子细胞在这些条件下实现受精的事件。

在“FEBS期刊”发表的一项研究中，筑波大学和康奈尔大学的研究人员报告说，他们发现精子细胞中的细胞体积调节剂在维持其体形和生育能力方面起着关键作用。

大多数细胞的质量由水组成，水可以决定细胞的体积。围绕每个细胞的膜是渗漏的，因此细胞可以吸收或释放多余的水，这取决于它们周围的水量，这种现象称为渗透。这种性质类似于海绵的表现 - 就像海绵吸收过多的水一样，水位的变化可以极大地改变细胞的体积，最终改变细胞的形状。

“细胞具有传感器机制，可以补偿其渗透环境的变化，”相应的作者，筑波大学助理教授Atsushi Asano说。“如果没有这些补偿性传感器，细胞会发生过多的体积变化，导致膜破裂或其他形态问题。这种类型的传感器在细胞中相当常见，但我们惊讶地发现一种在精子细胞功能中起重要作用的传感器。 “。

以前，发现缺乏半胱氨酸双加氧酶(CDO)的雄性小鼠是不育的。CDO是已知制造氨基酸牛磺酸的蛋白质，其已知在渗透作用中起作用。虽然这些事实并不新鲜，但CDO和牛磺酸在受精中的确切作用一直是一个长期的争议。

在这项研究中，研究人员证实，与健康对照相比，缺失CDO的雄性小鼠确实更有可能是不育的 - 实际上可能性超过10倍。他们还发现这些小鼠的精子细胞中牛磺酸水平急剧下降。这表明这两个缺陷之间存在明显的联系，但这些发现是一个难题：精子无法制造蛋白质，包括CDO。那么，精子如何获得对其功能至关重要的牛磺酸呢?研究小组发现，精子细胞不是自己制造牛磺酸，而是通过男性生殖道吸收牛磺酸。

“吸收过程似乎是受精过程中精子的重要生存策略，因为成熟的精子本身不能产生蛋白质，”共同作者Ai Ushiyama说。“研究结果使我们确信牛磺酸对受精过程至关重要，但我们仍然需要弄清楚牛磺酸在精子细胞中究竟起了什么作用。”

研究人员提出了一条线索，即精子尾部的一个不寻常的“扭结”。CDO缺陷小鼠中的精子细胞放置在类似于子宫的环境中时，其尾部的角度几乎是两倍。引人注目的是，当精子被提供额外的牛磺酸时，缺陷消失了。这些观察结果使作者得出结论，通过控制渗透，牛磺酸有助于在受精过程中保持正确的精子形状。

“我们的研究结果显示，男性生殖道中CDO产生的牛磺酸及其对精子的吸收是男性生育的关键机制，”Asano总结道。“我们相信，当精子通过不同的渗透环境时，细胞内的牛磺酸水平会发生变化以平衡细胞体积的变化。这可以防止由于水的流入或流出引起的形状过度变化，从而使精子成功完成受精在困难的环境条件下。“