研究解密精子如何找到卵子
2021-11-04
中国科学报 徐锐
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为了孕育生命，数百万个精子进入雌性哺乳动物生殖道，然而最终只有少数精子能够成功找到卵子并受精。
精子进入生殖道后会紧贴内壁作直线运动，一旦到达子宫交界区，随后开始进入输卵管并向卵子移动时，钙离子会流入精子的鞭毛，从而引发超活化运动，使其从直线变为循环游动。
精子这种行为上的变化，可使其在靠近卵子的地方进行一次扫描，从而提高找到卵子的机会。
那么，究竟是什么触发了精子鞭毛中的钙流动，从而促使精子转变运动方式呢？
近日，一项发表于美国《国家科学院院刊》的新研究对此进行了解释。
为了进行体外研究，研究人员设计了带有微米大小通道的微流控芯片，这样他们就可以用显微镜和高速照相机对牛精子进行观察。
研究小组记录了精子沿着腔室壁游动的情况，然后对包括咖啡因在内的一些可增加细胞质中钙离子含量的化合物进行了测试。他们记录了精子在钙存在的情况下的行为转变，从对称的直游运动转变为超活化的循环游动，这时精子不再紧靠腔室壁。如果没有这种运动方式上的转变，精子可能会陷入“死胡同”。
通过对相关机制的揭示，这项研究不仅解开了精子如何“导航”到卵子的谜团，而且对促进人类体外受精和奶牛繁殖产生了影响，同时为工程师设计微型机器人提供了新线索。
“通过了解决定精子找到卵子的‘导航’机制，以及相关生物物理和生物化学线索，我们可以治疗不孕症夫妇，并找到最佳的体外受精策略。”该论文作者、康奈尔大学助理教授Alireza Abbaspourrad说。
相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2107500118
为了孕育生命，数百万个精子进入雌性哺乳动物生殖道，然而最终只有少数精子能够成功找到卵子并受精。 精子进入生殖道后会紧贴内壁作直线运动，一旦到达子宫交界区，随后开始进入输卵管并向卵子移动时，钙离子会流入精子的鞭毛，从而引发超活化运动，使其从直线变为循环游动。 精子这种行为上的变化，可使其在靠近卵子的地方进行一次扫描，从而提高找到卵子的机会。 那么，究竟是什么触发了精子鞭毛中的钙流动，从而促使精子转变运动方式呢？ 近日，一项发表于美国《国家科学院院刊》的新研究对此进行了解释。 为了进行体外研究，研究人员设计了带有微米大小通道的微流控芯片，这样他们就可以用显微镜和高速照相机对牛精子进行观察。 研究小组记录了精子沿着腔室壁游动的情况，然后对包括咖啡因在内的一些可增加细胞质中钙离子含量的化合物进行了测试。他们记录了精子在钙存在的情况下的行为转变，从对称的直游运动转变为超活化的循环游动，这时精子不再紧靠腔室壁。如果没有这种运动方式上的转变，精子可能会陷入“死胡同”。 通过对相关机制的揭示，这项研究不仅解开了精子如何“导航”到卵子的谜团，而且对促进人类体外受精和奶牛繁殖产生了影响，同时为工程师设计微型机器人提供了新线索。 “通过了解决定精子找到卵子的‘导航’机制，以及相关生物物理和生物化学线索，我们可以治疗不孕症夫妇，并找到最佳的体外受精策略。”该论文作者、康奈尔大学助理教授Alireza Abbaspourrad说。 相关论文信息：https://doi.org/10.1073/pnas.2107500118
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责任编辑：阎芳
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