摘要：精子膜表面蛋白是精子功能得以實(shí)現(xiàn)的最主要物質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行深入研究能從蛋白質(zhì)水平研究其生物學(xué)的功能、揭示其生物生殖的分子機(jī)制，進(jìn)而為避孕疫苗的開(kāi)發(fā)奠定了基礎(chǔ)。本文就近年來(lái)精子膜蛋白的研究進(jìn)展作一綜述。

關(guān)鍵詞：精子膜蛋白；精卵相互作用；避孕疫苗

精子是一種高度分化的細(xì)胞，其膜蛋白種類(lèi)繁多，是精子功能得以實(shí)現(xiàn)的最主要物質(zhì)，與受精過(guò)程和胚胎的早期發(fā)育關(guān)系密切，可能參與精子的發(fā)生、成熟、獲能、精卵粘附與識(shí)別、頂體反應(yīng)、穿越透明帶（ZP）、精卵融合等諸多環(huán)節(jié)。近幾年來(lái)，一些新的精子膜特異蛋白不斷被發(fā)現(xiàn)，這些都有助于從分子水平揭示受精的過(guò)程和不育的機(jī)制，為提高不育特別是免疫性不育的診斷與治療水平以及避孕疫苗的研發(fā)提供了必要的基礎(chǔ)。

1 與精子發(fā)生、成熟與獲能相關(guān)的精子膜蛋白

1.1 精子成熟前后膜蛋白的變化 精子作為哺乳動(dòng)物一種特殊的具有運(yùn)動(dòng)能力的單倍體細(xì)胞，在發(fā)生、成熟、獲能過(guò)程中，其形態(tài)結(jié)構(gòu)、生化組成不斷發(fā)生變化，以達(dá)到與其功能相適應(yīng)。Kaul等[1]通過(guò)碘放射標(biāo)記和免疫學(xué)方法檢測(cè)羊精子獲能前后膜表面蛋白的變化，發(fā)現(xiàn)在獲能前能夠檢測(cè)到相對(duì)分子質(zhì)量（Mr）為17800、29100、33400、45600、85100、123200的蛋白條帶，在獲能后只能檢測(cè)到Mr為26000、32100、40100、45600的蛋白條帶，而在頂體反應(yīng)后的精子表面只能檢測(cè)到Mr為45600的1個(gè)蛋白條帶。精子獲能前后一個(gè)明顯的變化是高相對(duì)分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)逐漸減少，而低相對(duì)分子質(zhì)量的蛋白質(zhì)增多。

1.2 附睪特異性分泌蛋白 HongrES1 是絲氨酸蛋白酶抑制劑家族的新成員并受雄激素調(diào)控。該蛋白分泌到附睪管腔液中后，結(jié)合到精子頭部，促進(jìn)精子獲能及超激活運(yùn)動(dòng)，獲能后的精子HongrES1蛋白在頭部的定位消失[2]。

1.3 p34H蛋白 在精子獲能的過(guò)程中重新暴露出來(lái)。p34H蛋白可能是一種透明帶蛋白，它的重新暴露有利于精子膜在受精過(guò)程中與透明帶的相互作用。與獲能前相比，獲能后精子膜上的四環(huán)素受體、ConA受體均減少；WGA與ConA受體從頂體區(qū)域向后移到中段及尾部[3]。

2 與精子頂體反應(yīng)相關(guān)的精子膜蛋白

2.1 β-1，4-半乳糖轉(zhuǎn)移酶（GalT） GalT是最早報(bào)道的卵細(xì)胞結(jié)合蛋白，由粗線期的精母細(xì)胞合成，隨著精子發(fā)生和成熟而分泌到精子頭部表面。在到達(dá)附睪尾部時(shí)，由于附睪所分泌的糖蛋白覆蓋，從而使精子處于一種具有受精潛力的獲能前狀態(tài)，這些覆蓋的表面蛋白在雌性生殖道內(nèi)被去除，從而暴露其受體活性位點(diǎn)，并與透明帶的寡糖鏈發(fā)生受體與配體的相互作用。頂體反應(yīng)之后，GalT移至精子頭部側(cè)面，從而再次與ZP3的受體結(jié)合，同時(shí)皮質(zhì)顆粒會(huì)釋放各種水解酶如β-己糖胺酶降解ZP3，破壞GalT受體的活性位點(diǎn)，促使精卵融合并阻止多精受精。間接免疫熒光實(shí)驗(yàn)也顯示，在頂體反應(yīng)之前GalT定位于精子頭部前區(qū)和背側(cè)，覆蓋完整的頂體表面；而在頂體反應(yīng)之后，其重新分布移至赤道板部位。同時(shí)實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，頂體前后蛋白酶的活力水平?jīng)]有明顯變化[4]。

2.2 透明帶受體激酶（ZRK/p95） 是一種Mr為95000的跨膜蛋白，又被稱(chēng)為p95。它是一種卵結(jié)合蛋白，具有酪氨酸激酶活性，而自身又是酪氨酸激酶活性的底物，在人精子中，p95的活性可使孕酮激發(fā)。活化的p95可以引起頂體反應(yīng)發(fā)生[3]。

2.3 SP56 是一種從精子質(zhì)膜中分離到的Mr為56000的糖蛋白，能共價(jià)結(jié)合于ZP3。用外源性的SP56蛋白競(jìng)爭(zhēng)性地同ZP3結(jié)合后，能阻斷精子膜上的SP56與ZP3的結(jié)合而阻止了精卵的正常識(shí)別[3]。

2.4 透明帶粘附素（zonadhesin） 其Mr為243000，能與ZP3特異結(jié)合。免疫組化及免疫熒光檢測(cè)結(jié)果顯示，在兔使用針對(duì)D3區(qū)肽鏈的抗體，透明帶粘附素出現(xiàn)在除精原細(xì)胞及初級(jí)精母細(xì)胞以外的各級(jí)生精細(xì)胞中，并且在圓形及長(zhǎng)形精子細(xì)胞表達(dá)量有所增加。

2.6 信號(hào)調(diào)節(jié)酶 Almog等報(bào)道，有絲分裂蛋白激酶是精子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路上重要的酶，其中細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)酶1/2和p38主要定位于成熟精子的尾部，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)酶1/2具有促進(jìn)精子活動(dòng)而P38具有抑制精子向前運(yùn)動(dòng)和超激活運(yùn)動(dòng)的能力，二者都參與精子的頂體反應(yīng)。

3 與精卵質(zhì)膜融合相關(guān)的精子膜蛋白

3.1 糖蛋白DE 是第一個(gè)被鑒定的結(jié)構(gòu)上高度保守的蛋白質(zhì)，Mr為32000，由附睪上皮分泌，在精子成熟過(guò)程中結(jié)合于精子的表面。該蛋白最初結(jié)合于精子的頂體區(qū)，伴隨頂體反應(yīng)后遷移到精子頭部赤道板部位。實(shí)驗(yàn)證實(shí)純化的DE蛋白與去透明帶的卵子孵育后，可以抑制精卵的融合，但對(duì)精卵的結(jié)合沒(méi)有影響[5]。DE蛋白缺失突變的小鼠以及合成肽技術(shù)進(jìn)一步證實(shí)了DE蛋白發(fā)揮作用的功能區(qū)域位于114～158氨基酸序列，它是富含半胱氨酸分泌蛋白家族成員中高度保守的一段序列。

3.2 受精素（fertilin） 精子抗原受精素又稱(chēng)為PH-30，是一種整聯(lián)蛋白樣蛋白，從屬于ADAM蛋白家族。ADAM具有水解蛋白質(zhì)、黏著細(xì)胞、融合細(xì)胞和傳遞信號(hào)的功能。PH-30由α、β2個(gè)亞基構(gòu)成，Mr分別為44000和60000，在精卵質(zhì)膜融合過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用[3]，如：受精素單克隆抗體PH-30能夠抑制豚鼠無(wú)透明帶卵細(xì)胞與精子結(jié)合，從而抑制精卵質(zhì)膜融合過(guò)程。

3.3 精子相關(guān)抗原9（SPAG9） 只在睪丸中特異性表達(dá)，并且只在圓形精子細(xì)胞呈階段性表達(dá)。間接免疫熒光及流式細(xì)胞術(shù)均證實(shí)它定位于精子的頂體部分。體外半透明帶結(jié)合實(shí)驗(yàn)及穿卵實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，SPAG9的抗血清明顯抑制精子與ZP的粘附結(jié)合及穿透，同時(shí)也干擾精子與去ZP卵子的相互作用 。

3.4 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白57 （ERp57） Zhang等用二維凝膠電泳和質(zhì)譜技術(shù)從人睪丸蛋白質(zhì)譜中檢測(cè)到ERp57蛋白，是二硫鍵異構(gòu)酶家族中的成員。ERp57蛋白定位于精子的頂體及尾部，精子發(fā)生頂體反應(yīng)后，該蛋白轉(zhuǎn)移到精子的赤道區(qū)。用抗體封閉ERp57蛋白可明顯抑制精子與去透明帶金黃地鼠卵細(xì)胞的結(jié)合，表明ERp57蛋白的表達(dá)與受精密切相關(guān)。

3.5 蛋白SED1 Ensslin等[5]經(jīng)過(guò)親和層析分離純化到蛋白SED1，是一個(gè)Mr為47000的精子膜蛋白。通過(guò)一系列離體和在體實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蛋白SED1是一種mZP3-GalT之外的決定精卵特異結(jié)合的精源性受體。Ensslin等通過(guò)基因敲除技術(shù)建立SED1缺陷型小鼠模型，發(fā)現(xiàn)SED1缺陷型雄性小鼠的生殖能力大大降低；用SED1缺陷型雄性小鼠的精子進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其不能與小鼠的卵透明帶結(jié)合[6]。

4 展望

精子膜蛋白在受精過(guò)程中扮演重要角色，參與精子的發(fā)生、成熟、獲能、精卵識(shí)別、穿透、精卵融合及抗感染免疫，精子膜蛋白的異常及功能缺陷有可能導(dǎo)致受精失敗及胚胎發(fā)育障礙?，F(xiàn)在人們已經(jīng)鑒定了許多針對(duì)精子靶抗原的避孕疫苗候選分子，包括一些精子特異性的膜蛋白分子，如SP-10、FA-1、PH-20、YLP-12、SAMP14、SAMP32、Izumo等， 針對(duì)精子膜表面蛋白設(shè)計(jì)具有多種精子特異性抗原表位聯(lián)合T細(xì)胞表位的嵌合肽多價(jià)疫苗，有望成為避孕疫苗研發(fā)的新途徑。

因此，對(duì)精子膜蛋白的深入研究不僅有助于人們進(jìn)一步理解精卵識(shí)別、細(xì)胞融合及免疫性不育的分子機(jī)制，同時(shí)又將為臨床上免疫性不育的治療及避孕疫苗的研制開(kāi)辟新的途徑。

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編輯/王海靜