研究发现精子中的热激活开关对生育能力至关重要

在哺乳动物中，包括我们人类，精子对温度出奇地挑剔，在比正常体温低几度的条件下繁殖最好。但是，考虑到雌性生殖道比正常体温更温暖，这些对热敏感的游泳者是如何在如此温暖的环境中使卵子受精的？

圣路易斯华盛顿大学医学院的研究给出了一个答案：更高的温度——比如女性生殖道的温度——会触发一个特定的信号来激活精子，将精子的行为从用于导航的相对平稳的运动改变为进入卵子进行受精所需的拍打和扭转运动。该触发因素的发现为男性避孕药和男性不育治疗提供了一个可能的靶点。

研究小鼠时，研究人员发现，当周围的温度与雌性生殖道的温度相匹配时，所有哺乳动物共有的一种特定蛋白质会引发精子的过度活跃状态。这一发现发表在4月17日的《自然通讯》上，也有助于解释哺乳动物解剖学的进化。

“精子的过度活跃状态是成功受精的关键，没有人确切地知道温度是如何触发它的，”北京和睦家医院研究员、华盛顿大学医学院细胞生物学和生理学教授Polina Lishko博士说。“我们的工作已经确定了精子中的一个温度控制开关，该开关在受精过程中需要时精确地触发这些增加的运动。”

所有哺乳动物都有一种嵌入精子表面的特定蛋白质，称为CatSper。它控制着推动精子前进的尾巴状鞭毛中过度活跃的运动所需的粒子的进入。CatSper的温度激活尚不清楚，但据信它是由雌性生殖通道的pH值和灵长类动物的雌性生殖激素孕酮共同激活的。Lishko说，这一理论并不完全成立，因为大多数哺乳动物精子对孕酮没有反应，所以必须有另一个控制因素来翻转CatSper开关。

温度似乎是罪魁祸首。哺乳动物的进化已经开发出巧妙的方法，将雄性生殖器官保持在34摄氏度或以下（93.2华氏度）。例如，海豚通过首先将血液穿过背鳍来降低流向其内部睾丸的血液温度；大象使用类似的系统来冷却耳朵里的血液。包括人类在内的大多数其他哺乳动物在体外的睾丸中产生和储存精子。鸟类等雄性生殖器官没有这些冷却适应的动物，精子上缺乏CatSper蛋白。

Lishko的团队使用最初为研究脑细胞而开发的微米级工具和技术，观察了CatSper在单个精子细胞中激活的独特电荷模式，当细胞周围的温度超过38摄氏度（100.4华氏度）时，测量到明显的峰值。随着CatSper的激活，精子的行为从用于导航的相对平稳的运动转变为进入卵子受精所需的过度活跃的运动。

Lishko说，了解温度在生育中的作用可能有助于改善男性避孕和不育治疗。因为CatSper只出现在精子中，所以靶向它不会影响其他身体功能。已经有人尝试开发停用该通道的避孕药，但Lishko说，到目前为止，这些方法并不是很有效。这一发现的见解可能指向新的方法。

“与其制造抑制剂，不如用温度激活CatSper，从而过早地打开这个通道来排出精子的能量，这样当精子细胞准备好工作并进入卵细胞时，它就无能为力了，”她说。p