【佳學基因檢測】SLO3突變是男性不育弱精子癥基因檢測目標嗎？

鉀通道在細胞膜電位（Vm）的設置和恢復中起著重要作用，并影響電壓敏感離子通道的活性。用電壓敏感染料計算了非獲能精子的Vm~−40毫伏，電容會導致Vm（超極化）負移到~−60/−70毫伏。早期關于提高細胞外K+濃度（使EK值更為正值）對人類精子功能影響的研究揭示了膜電位變化的后果。從標準水平增加細胞外鉀離子（通常≈5 mM）到管液中報告的濃度（25–30 mM）誘導非獲能細胞和獲能細胞中[Ca2+]i增加，P4進一步增強。因此，K+通道活性可能通過增加[Ca2+]i間接調(diào)節(jié)精子功能。通過藥理學評估來鑒定K+通道類型的嘗試由于可用試劑的低選擇性而受到阻礙，因此，提出了許多候選試劑。類似地，一些不同的K+通道家族已經(jīng)免疫定位于睪丸和/或成熟精子。然而，最近使用膜片鉗電生理學和轉基因小鼠模型的研究在確定精子K+電導的分子性質(zhì)方面取得了重大進展。

人精子鉀通道的特性與功能

基因解碼用小鼠精子在全細胞膜片鉗條件下來明確精子K+電導的生物物理特性。堿化激活原理片中的pH和電壓敏感的外向整流K+電流（IKSper），引起膜電位的快速超極化。對正常和轉基因小鼠精子的電生理學研究證實，孔形成亞單位Slo3（KCNU1）存在于主片段中，構成了負責小鼠IKSper的K+通道，是生育所必需的。突變的雄性小鼠不能生育，它們的精子在體外受精時受精率很低。然而，異源表達的SLO3通道的電壓敏感性不同于IKsper，這表明精子中存在一個額外的調(diào)節(jié)成分。只有與含有52的輔助亞單位富含亮氨酸重復序列（LRRC52）共表達，表達的小鼠Slo3的生物物理特性才與天然小鼠IKSper的相似。LRRC52是必要的，以允許通道在生理相關電壓和pH值下激活。LRRC52空白小鼠精子中IKSper的電壓敏感性嚴重降低，導致雄性不育和IVF成功率低。因此，小鼠精子的正常受精潛能取決于異聚體K+通道SLO3/LRRC52的表達，該通道允許Vm的pH調(diào)節(jié)。

與此形成鮮明對比的是，人類IKSper受[Ca2+]i調(diào)節(jié)，只有相對較弱的堿性激活和高濃度阻斷(≈30μM） P4。確定人類精子中K+電導的性質(zhì)并非沒有爭議。與小鼠一樣，人類SLO3和LRRC52的異源共表達導致電流對天然人類精子K+電流具有相似的[Ca2+]i依賴性、P4敏感性和單通道電導，表明SLO3是人類IKSper的介導者。然而，Mannowetz等人主要根據(jù)藥理學的研究結果認為，鈣激活的大鉀（BK）通道SLO1而不是SLO3是人類精子中的K+通道。Lopez-Gonzalez等人使用電壓敏感染料研究藥物對Vm的影響，得出結論SLO1和SLO3都參與了獲能介導的超極化。作者認為，SLO1和SLO3通道的結合可能是獲能相關超極化的基礎，甚至SLO1和SLO3亞單位可能形成具有獨特藥理特征的異四聚體。盡管蛋白質(zhì)組學證據(jù)表明，人類精子中表達的主要K+通道亞單位是SLO3而不是Slo1，但必須對SLO3功能喪失的患者進行研究，以便明確回答有關人類精子鉀通道組成的問題。

人類IKsper對Ca2+敏感（見上文），P4可將[Ca2+]i升高到足以增強IKsper的水平。反過來，IKSper的激活使Vm超極化，這可能會減少CatSper的開放，這表明CatSper的活性和膜電位的調(diào)節(jié)之間存在聯(lián)系。由于高濃度的P4抑制了IKSper，有人提出，在卵丘卵母細胞復合體的外層膜中，高P4水平通過激活ICatSper和阻斷IKSper共同作用引起精子活力的過度激活。

人類精子鉀通道功能受損的證據(jù)

膜片鉗電生理分析是研究IKSper的唯一直接方法。對正在接受治療的患者或之前抗逆轉錄病毒治療失敗的患者的精子進行K+電導異常的電生理學篩查，表明約10%的患者的精子表現(xiàn)出有效去極化的Vm(≥0 mV），這是由可忽略的IKSper或增強的內(nèi)向電導引起的。盡管CatSper功能正常（P4誘導[Ca2+]i升高，粘性介質(zhì)滲透和運動運動學正常），精子表現(xiàn)出這些異常的樣本比那些膜電位更為負的樣本更有可能達到“較差”的受精水平（在有四個或更多中期II卵母細胞的周期中<25%的受精率）。外顯子組分析的一個病人（病人D）的細胞有一個穩(wěn)定的病變在外向電導，沒有發(fā)現(xiàn)任何致病突變。本研究揭示了K+電導和/或Vm調(diào)節(jié)的異常既常見又復雜，并且受累細胞的受精潛能嚴重降低。然而，功能損害的確切性質(zhì)仍不清楚，這是今后研究的一個重要方面。

其他研究人員對男性生育力中鉀通道蛋白影響力的研究

Human sperm ion channel (dys)function: implications for fertilization

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