精子生物学和男性生殖健康

2021-11-21 11:43:34 来源网络
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精子是独特的细胞,通过复杂而精确的精子发生过程产生,其中有许多检查点以确保提供高质量和高保真 DNA 产品。另一方面,男性的生殖压力意味着生产更多,一般来说,表现更好。因此,平衡精子生产的数量和质量是一个微妙的过程,受特定细胞和分子控制机制的影响,并且对环境条件敏感,会影响生育能力和后代健康。本集聚焦精子生物学的这些方面,以及它们对生殖性能和男性不育的影响。
 
Anisogamy,定义为配子大小二态性和二元融合,是多细胞生物1 中观察最多的配子系统。早期的数学异配模型表明,如果产生小配子和大配子,则会实现最有效的配子融合率,这是由于碰撞事件增加(由 Lehtonen 和 Parker 审查2)。在这种理解下,雄性通常被定义为产生较小配子(即精子)的对应物,而雌性则相反地产生较大的配子(卵子)3。因此,这两个配子在细胞形态特化(和精子的极性)、分子机制和对外部刺激的反应方面都积累了非常特殊的特征。
 
精子的独特之处在于它们在其起源生物体之外执行其功能。例如,在人类中,受精发生在子宫管内,在女性生殖道4 中。在某些种类的鱼中,受精发生在不同的渗透压下5. 因此,在它们的发育过程中,精子需要尽可能做好准备,以应对在它们被释放到它们有效穿透卵母细胞的那一刻之间可能发生的所有障碍和事件。人们可以假定将每个精子的生命分为四个一般时刻:(i) 精子发生——二倍体精原细胞经历减数分裂和形态改变以产生精子的过程;(ii) 睾丸成熟和储存后——精子发生后但射精前的那一刻,其中精子与细胞外蛋白质、脂质和 microRNA 以及其他分子相互作用;(iii) 获能——射精后精子有效获得受精和卵母细胞能力的那一刻;6)。
 
精子发生与睾丸生理直接相关。这最初是由胎儿发育过程中的睾丸形成决定的。例如,在人类中,孕妇使用内分泌干扰物已被证明与男性后代未来的不育有关7。霍兰德等人。证明母体雄激素环境(由于多囊卵巢综合征)对男性生殖轴没有影响8,而 Lessard 等人。证明产前暴露于持久性有机污染物会降低男性后代的精液质量9. 青春期开始后,随着第二性征的发展,精子发生开始,在此期间有许多可能影响射精质量的条件——例如,在高达 80% 的继发性不育男性中检测到精索静脉曲张10,而睾丸热应激,在牛中,是导致公牛生育率较低的原因11。
 
在最近对大型回顾性队列的分析中,Siqueira 等人。观察到,在过去的 23 年中,就诊于巴西不孕不育中心的男性的精液质量一直在稳步下降12. 正如作者所讨论的,这个相当大的队列(略多于 9000 名男性)与其他研究一致,这些研究观察到过去几十年精液质量呈下降趋势。关于这一趋势的原因仍有很多争论,从一些分析中的主观性导致的人为改变,到提高意识导致更多有潜在生育问题的男性寻求评估,再到男性生殖健康的真正下降。无论哪种情况,作者证明,即使仅使用客观衡量标准,例如活动精子总数,也会观察到精液质量下降。
 
这导致了环境条件和睾丸改变之间的明显关联。格里森等人。检查环境暴露于 PBB153,一种用作阻燃剂的多溴联苯化合物,于 1973 年意外进入食物链,导致肝脏和甲状腺功能的改变,以及增加淋巴瘤和消化道癌症的几率。作者证明,较高的血清 PBB153 水平与印记控制区域的甲基化降低有关,这反过来表明这种污染物决定了生殖系的改变,然后这些改变可能会转移到这些男性的后代13. 其他环境影响,例如饮食,则更难以衡量。虽然一些研究观察到肥胖对男性生育能力的影响,但其他研究则没有。戈麦斯-埃利亚斯等人。研究了高脂肪饮食对小鼠高繁殖性能的影响,没有观察到有害影响14。另一方面,Elenkov 等人确实观察到接受 ICSI 治疗的男性患高血压或代谢综合征的风险更高15。有趣的是,后来 Colli 等人证明了高血压的一个机械原因,因为它会导致睾丸改变。16 .
 
在了解环境如何影响睾丸后,下一个兴趣点将是了解精子如何与环境相互作用。附睾蛋白和 RNA 通过细胞外囊泡与精子积极相互作用,以调节精子活动17。例如,白细胞介素 6 的附睾表达增加已被证明会导致小鼠模型18 中的男性不育。射精后细胞外囊泡通讯仍然很重要。研究表明,在人类中,前列腺液会释放调节顶体反应的前列腺体17。穆迪卡等。证明子宫内膜细胞也产生被精子摄取的细胞外囊泡19. 这是精子在射精后对环境条件保持良好反应的重要证明,这可能是它们获得适应女性生殖道能力的一种方式。如果这也适用于存在外部受精的物种,还有待证明。
 
虽然本集致力于观察这个问题和许多其他问题,但我相信这些文章通常属于本文开头部分提出的四个假定步骤,但需要注意的是,生物技术可能会在任何给定时间影响这些步骤中的一个或多个. 鉴于精子生物学涵盖的范围很广,无论是在物种方面还是在相关的许多事件方面,本集都试图将尽可能多的汇集在一起​​,同时将这些归结为三个一般研究领域:(i ) 睾丸、精子及其环境;(ii) 生物技术和辅助生殖;(iii) 男性不育症的临床、实验和流行病学研究。
 
在有性生殖中,生命始于两个配子的融合。这是对我们来自哪里的古老问题的最佳答案。了解精子的生命和时代就是了解我们生物起源的基础,也是了解早期发育的门户。

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