陳志林 陳預(yù)明,2 衛(wèi)恒習(xí) 李莉 張守全

（1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510642；2廣東廣三保養(yǎng)豬有限公司，廣東廣州 510630）

公豬精清蛋白質(zhì)與受精過(guò)程的關(guān)系

陳志林1陳預(yù)明1,2衛(wèi)恒習(xí)1李莉1張守全1

（1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣東廣州 510642；2廣東廣三保養(yǎng)豬有限公司，廣東廣州 510630）

精清的蛋白質(zhì)由精囊腺、前列腺、附睪腺、尿道球腺等附性腺分泌，對(duì)受精作用至關(guān)重要，并且與雄性個(gè)體的繁殖力具有相關(guān)性。本文綜述了與公豬受精相關(guān)的精清蛋白，闡述了精清蛋白質(zhì)與受精過(guò)程中精子活力、精子獲能、頂體反應(yīng)等的關(guān)系以及在養(yǎng)豬生產(chǎn)中作為受精能力生物標(biāo)記的應(yīng)用前景。

豬；精子；精清蛋白質(zhì)；受精標(biāo)記；繁殖力

精清是精液的組成部分之一，由精囊腺、前列腺、附睪腺、尿道球腺等附性腺分泌。精清中包含有蛋白質(zhì)、脂類(lèi)、碳水化合物、激素、維生素以及微量元素等[1]，其中精清蛋白質(zhì)在受精過(guò)程中起著十分重要的作用，并與雄性個(gè)體的受精能力具有相關(guān)性。大多數(shù)精清蛋白在射精時(shí)附著在精子的頭部[2]，影響精子的生理功能并參與受精的各個(gè)過(guò)程。隨著蛋白組學(xué)的發(fā)展，越來(lái)越多的精清蛋白質(zhì)被發(fā)現(xiàn)參與受精過(guò)程的一系列生理生化反應(yīng)。本文對(duì)受精相關(guān)的精清蛋白質(zhì)進(jìn)行了總結(jié)，在蛋白質(zhì)水平上說(shuō)明了精清蛋白與精子活力、精子獲能、頂體反應(yīng)及受精過(guò)程的關(guān)系，并闡述了精清蛋白質(zhì)在養(yǎng)豬生產(chǎn)中作為受精能力標(biāo)記的應(yīng)用前景。

1 精清蛋白質(zhì)能影響精子活力

精子活力是影響受精的關(guān)鍵因素之一。雖然調(diào)節(jié)精子活力的具體機(jī)理仍不明確，但是精子內(nèi)的環(huán)磷酸腺苷（cAMP）被認(rèn)為是調(diào)節(jié)精子活力的重要參數(shù)之一。精子很可能是通過(guò)控制細(xì)胞內(nèi)cAMP水平實(shí)現(xiàn)對(duì)精子活力的調(diào)節(jié)。據(jù)研究報(bào)道，精清中的某些蛋白質(zhì)能夠改變精子內(nèi)的cAMP水平，從而影響精子的活力。鋅-a2-糖蛋白（Zn-a2-g lycoprotein,ZAG）[3]和精子運(yùn)動(dòng)抑制蛋白Ⅱ（Motility Inhibiting Factor,MIF-Ⅱ）[4]相繼被發(fā)現(xiàn)可以作用于cAMP信號(hào)通路，顯著降低了精子內(nèi)的cAMP濃度，抑制精子向前運(yùn)動(dòng)的活力。另外精清中的其他蛋白質(zhì)也參與了精子活力的調(diào)節(jié)，如來(lái)源于牛精囊的精漿精子活力抑制蛋白（Seminal plasma spermmotility inhibitor,SPMI）[5]，小鼠附睪中的類(lèi)磷脂酰乙醇胺結(jié)合蛋白（PEBPs 4）[6]、附睪蛋白酶抑制劑（EPPIN）[7]、PMCA4a（plasma membrane Ca(2+)-ATPase 4a）[8]以及人的前列腺分泌蛋白94（PSP94）[9]等。

2 精清蛋白質(zhì)參與精子獲能過(guò)程

精子進(jìn)入雌性個(gè)體生殖道后，必須經(jīng)歷獲能反應(yīng)來(lái)得到與卵子結(jié)合的能力。在獲能期間，精子膜表面會(huì)發(fā)生若干變化，如質(zhì)膜的蛋白質(zhì)的重排和膜通透性的增強(qiáng)[10]，精子的超活化反應(yīng)和膜蛋白酪氨酸磷酸化[11]等。

在射精時(shí)，大部分精清蛋白附著在精子的頭部，參與精子的一系列反應(yīng)進(jìn)程。相關(guān)研究結(jié)果表明，粘附在精子頭部的多種精清蛋白在精子進(jìn)行獲能反應(yīng)時(shí)發(fā)揮不可或缺的作用。由牛精囊分泌的牛精漿（Bovine Seminal Plasma,BSP）蛋白在精子獲能時(shí)發(fā)生不同程度的脫落，改變精子表面的蛋白構(gòu)象，從而調(diào)節(jié)精子超活化反應(yīng)[12]；精囊蛋白因子PDC-109在獲能期間結(jié)合在精子質(zhì)膜表面，改變膜的通透性并影響獲能反應(yīng)的進(jìn)行[1 3]。另外，多種精清附著蛋白質(zhì)也被證實(shí)與精子獲能相關(guān)，如酸性骨橋蛋白（Osteopontin,OPN）[14]、SPINKI（a secreted serine protease inhibitor Kazal-type-like protein）[15]、富含半胱氨酸分泌蛋白1（Cysteine-rich secretary protein,CRISP1）[16]和組分多糖（PSPⅡ）[17]等。相關(guān)精清蛋白因子的作用不僅決定精子的獲能進(jìn)程，也能影響個(gè)體的繁殖力。

3 精清蛋白質(zhì)與頂體反應(yīng)及受精過(guò)程的關(guān)系

獲能的精子穿過(guò)卵丘細(xì)胞層后，識(shí)別卵透明帶蛋白ZP3，從而誘發(fā)精子頂體反應(yīng)以助于綁定和穿入透明帶[18]。精子的頂體反應(yīng)和透明帶的穿透涉及到精子表面的配體蛋白與透明帶蛋白間的相互識(shí)別和結(jié)合。在此過(guò)程中更多的是精子內(nèi)源性蛋白的參與，如腸相關(guān)淋巴組織（Gut-associated lymphaticTissue,GalT）、上皮生長(zhǎng)因子受體（epidermalg rowth factor receptor,EGFR）、Testase1和Acrosin等。但研究發(fā)現(xiàn)精清蛋白在這過(guò)程中也發(fā)揮著重要的作用。Capkova等發(fā)現(xiàn)精清粘附蛋白SABP與肌動(dòng)蛋白結(jié)合后介導(dǎo)頂體反應(yīng)的發(fā)生[19]；隨后附睪來(lái)源的蛋白質(zhì)P14被發(fā)現(xiàn)在頂體反應(yīng)時(shí)參與頂體膜的融合過(guò)程[20]。乳凝集素（Lactadherin）和AQN-3則被證實(shí)在頂體反應(yīng)后協(xié)助精子綁定和結(jié)合透明帶以利于頂體復(fù)合酶對(duì)透明帶的溶解[21,22]，從而幫助精子順利穿入透明帶。

精子在穿入透明帶后進(jìn)入到卵周間隙。此時(shí)，精膜與卵膜間的相互作用可以促進(jìn)精卵間的膜融合，有利于精子內(nèi)的遺傳物質(zhì)進(jìn)入卵細(xì)胞內(nèi)。在精卵膜融合的過(guò)程中，附著于精子赤道區(qū)的附睪蛋白CRISP1與卵膜上的微絲相互作用，激發(fā)精卵間的膜進(jìn)行融合[23]。此外精子頭部的精清蛋白鞘脂激活蛋白原（Prosaposin）在精子接觸卵膜時(shí)能夠激活卵子，使其與精膜逐漸發(fā)生融合[24]。據(jù)研究顯示，精子蛋白也參與融合過(guò)程，如ADAMs、IAM38、Zonadhed in等。在多種蛋白因子的作用下，精卵可以順利融合，隨后雌雄原核形成并結(jié)合，形成受精卵直至最后完成整個(gè)受精過(guò)程。

4 展望

精清是精液的重要組成部分，其中的蛋白質(zhì)對(duì)精子的活力、獲能、頂體反應(yīng)和精卵融合等受精過(guò)程中的反應(yīng)至關(guān)重要。據(jù)研究表明，某些精清蛋白的缺失或表達(dá)異常往往會(huì)影響整個(gè)受精過(guò)程[25]。此外，個(gè)別的精清蛋白也被證實(shí)與家畜個(gè)體的受精能力相關(guān)，如牛的OPN和豬的Prosaposin等。

人工授精是養(yǎng)豬業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一項(xiàng)技術(shù)，但在實(shí)際生產(chǎn)中，傳統(tǒng)精子評(píng)估方法并不能準(zhǔn)確地判斷出公豬的受精能力，從而導(dǎo)致人工授精的失敗或母豬產(chǎn)仔數(shù)的減少。在公豬精清中存在多種由附性腺分泌的蛋白質(zhì)，其中很多蛋白質(zhì)還與個(gè)體受精能力相關(guān)。由于現(xiàn)有的這些蛋白質(zhì)分子標(biāo)記缺乏穩(wěn)定性和實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用性，因此不能作為合適的受精標(biāo)記用以客觀(guān)、準(zhǔn)確地評(píng)估精子受精能力。但相信在今后的研究和發(fā)展中能夠找到合適的精清蛋白質(zhì)，作為受精生物標(biāo)記并建立起更加客觀(guān)的精子受精能力評(píng)定方法，應(yīng)用于養(yǎng)豬生產(chǎn)以改善公畜繁殖力和提高育種效率。

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