輸卵管分泌物對配子成熟、受精以及早期胚胎發(fā)育的影響

喬靜巧，張賀

(1. 蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院全軍血液病中心，蘭州　730050；2. 大連醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院，大連　116044)

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·綜述·

輸卵管分泌物對配子成熟、受精以及早期胚胎發(fā)育的影響

喬靜巧1，張賀2*

(1. 蘭州軍區(qū)蘭州總醫(yī)院全軍血液病中心，蘭州730050；2. 大連醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院，大連116044)

【摘要】在哺乳動物中，輸卵管是新生命開始的地方。經(jīng)過一段漫長的旅程，精子和卵母細胞在壺腹部相遇發(fā)生受精，最終形成胚胎，這個過程伴隨著一系列復雜的生物學變化。其中，輸卵管分泌物對配子的運輸和成熟、精子的選擇、受精以及早期階段胚胎的發(fā)育是不可忽視的。正由于整個生殖過程的復雜性決定了輸卵管分泌物與配子之間的相互作用的研究中還有很多未解的謎團，因此，本文以受精卵早期形成發(fā)育過程為主線，對輸卵管分泌物在其中的作用及研究進展情況進行了簡要地闡釋。

【關鍵詞】輸卵管分泌物；配子成熟；受精；早期胚胎發(fā)育

(JReprodMed2016，25(3)：280-283)

輸卵管壺腹部是受精發(fā)生的場所，受精的成功取決于很多生物學過程，如卵巢釋放的雌激素和孕激素可引起輸卵管上皮細胞一系列基因組和非基因組信號通路的改變，從而影響基因的表達、蛋白質組的變化以及輸卵管管腔分泌物的改變；此外，剛進入生殖道中的精子不具備生殖活性，需要經(jīng)歷一系列的修飾、變化、成熟才能夠與卵母細胞發(fā)生結合，完成受精[1]。這個過程輸卵管上皮中的雌激素和孕激素受體隨著月經(jīng)周期的變化與其相應的激素一起參與排卵過程[2-3]，同時輸卵管上皮分泌的細胞因子、蛋白質等參與配子的運輸及成熟。此外，輸卵管粘膜無纖毛細胞分泌的輸卵管液含有豐富的氨基酸、蛋白質、脂類、離子以及簡單或復雜的碳水化合物，排卵期卵泡液帶著卵丘卵母細胞復合體(COCs)從排卵點緩慢流出，輸卵管傘端纖毛尖端彎曲呈彎鉤狀有節(jié)律擺動，推動卵母細胞準確進入傘端，并向下移動至壺腹部-峽部受精部位，這個過程中輸卵管液為卵母細胞提供了充足的營養(yǎng)和運輸環(huán)境[1，4]。同時也為其后的受精及早期胚胎發(fā)育提供了基礎。本文將圍繞受精前后的生殖發(fā)育過程，對輸卵管分泌物在其中的作用及新近的研究進展進行簡要的介紹。

一、輸卵管分泌物對精子的影響

1.精子與輸卵管上皮細胞的結合及釋放：交配時精子射入陰道，在向前游動過程中必須經(jīng)過宮-管結合部才能進入輸卵管。然而，雌性生殖道中存在“欄篩”樣結構，射入的精子在一系列生理活動的作用下，最終只有極少部分能夠到達壺腹部或者壺腹部-峽部結合處[1]。一旦到達峽部，精子就會被綁定到纖毛細胞上，該過程是由輸卵管上皮細胞中的糖殘基和精子頭部的凝集素樣蛋白介導，其中所涉及到的分子在不同物種之間不同[5]。在倉鼠中，精子與輸卵管上皮細胞的結合由唾液酸介導；在馬中由半乳糖介導；在牛中由可以識別精子粘附蛋白BSP1的巖藻糖殘基介導；在豬中輸卵管上皮膜蛋白中的6-sialylated雙鏈糖鏈對精子的粘附起著重要作用[6-7]。同時也有體外實驗表明輸卵管上皮細胞及其培養(yǎng)液能延長精子的存活時間[8]。

精子從上皮細胞中的釋放受雌性發(fā)情周期的調控，可能與COCs和輸卵管細胞之間未知的信號以及孕酮的水平有關[9]。此外研究者認為精子的釋放，一方面是由于精子與輸卵管上皮分泌蛋白和上皮細胞上糖殘基的競爭性結合。如豬輸卵管上皮細胞分泌的AWN蛋白具有綁定到糖殘基上的能力，可以和精子競爭性結合輸卵管上的糖殘基從而參與精子釋放過程[10]。另一方面可能與精子獲能有關。研究表明，未獲能的牛精子粘附于輸卵管上皮，獲能時精子的活化可使其更容易逃脫輸卵管上皮的束縛，如內源性大麻素可以參與該過程的調節(jié)[11]。但是也有人認為該過程與輸卵管液中的蛋白質組合物有關，牛輸卵管液中的肝素和硫酸化糖綴合物在體外可以強烈誘導精子從輸卵管上皮中的釋放。此外輸卵管液中的硫醇還原劑，如硫酸化糖復合物和二硫鍵還原劑，也可通過調節(jié)精子表面蛋白的氧化還原狀態(tài)，從而導致精子的釋放[2]。

此外，張春雪等[13]將輸卵管液和上皮細胞培養(yǎng)液分別與可育和不育的精子進行共孵育，發(fā)現(xiàn)兩者對人精子頂體反應均有顯著的誘發(fā)效應，提示輸卵管液與上皮細胞分泌物也具有促進精子體外獲能的作用。而且輸卵管上皮細胞也可以分泌一種乳酪蛋白，在輸卵管液中存在有多種結合方式，與精子獲能和頂體反應狀態(tài)有關[14]。

3.精子的超激活：哺乳動物精子超激活的研究表明Ca2+在這個過程中起著重要的作用，精子質膜中Ca2+通道CatSper蛋白(CatSper1-4)的缺失，可以影響精子的超激活過程最終導致雄性小鼠不育[7]。雖然人們認為孕酮可以提高精子中Ca2+濃度，但其調節(jié)機制目前尚不清楚。最近發(fā)現(xiàn)孕酮與細胞內升高的pH值一起可以激活CatSper通道。發(fā)情期，輸卵管液pH值的升高也可能是輸卵管中超激活誘導的主要因素[15]。

精子超激活后釋放至輸卵管中，形成一個“精子庫”，在溫度梯度和化學梯度的作用下，到達卵母細胞所處部位。已證明一些物質是潛在的化學誘導劑，如排卵(卵泡液中存在)時釋放的孕酮和排卵后卵丘細胞釋放的孕酮[16]。輸卵管液中的另一種成分鈉尿肽前體也認為可以作為化學誘導劑，修飾精子的運動，增加Ca2+水平，其受體存在于小鼠精子中[17]。而且，溫度可以刺激激活精子內Ca2+釋放從而影響鞭毛的彎曲[18]。除了趨化性、趨溫性的誘導，其他的因素如輸卵管液的粘度及其流動速度、輸卵管收縮、輸卵管上皮以及輸卵管的內部結構都會影響精子的運輸和導航[19-20]。

二、輸卵管分泌物對卵母細胞的影響

輸卵管對卵母細胞的運輸主要是通過纖毛擺動，平滑肌收縮，以及不同時間段分泌的孕酮和雌激素劑量變化實現(xiàn)的。倉鼠中，輸卵管漏斗部的纖毛擺動對卵母細胞和COCs的撿拾及粘附起著重要作用，該過程中COCs的輕微膨脹變化就會影響最初的粘附，并且使卵母細胞進一步的運輸變得困難[21]。排卵時輸卵管傘端平滑肌收縮使傘端向卵巢排卵部位移動，同時卵巢固有韌帶收縮，張開的輸卵管傘貼于卵巢表面，傘端纖毛朝著腹腔口方向同步強有力的擺動，促使COCs隨輸卵管液和卵泡液一起流入輸卵管。在人類和小鼠中，位于輸卵管纖毛上皮細胞下半部的孕酮受體(PR)和內皮素可以直接調節(jié)纖毛的擺動頻率及肌肉的收縮，從而調節(jié)COCs在輸卵管中的運輸[22]。

進入輸卵管傘后，在纖毛擺動和平滑肌收縮的作用下，COCs可以在上皮中粘附一段時間。在豬中卵母細胞從排卵至到達壺腹部-峽部結合處需要30~45 min，此時卵母細胞的一個重要變化是去除其周圍的阻滯，在牛羊等動物中，剛排出的卵母細胞周圍很少能觀測到卵丘細胞，但是在靈長類動物和豬中，卵母細胞周圍被致密的卵丘細胞所包裹。幾個小時之后卵丘細胞散開，使卵母細胞裸露[1，7]，透明帶(ZP)變得更接近于輸卵管液，從而允許各種分子對其進行修改。已有報道證明，輸卵管特異性糖蛋白(OVGP1)，骨橋蛋白和載脂蛋白型前列腺素D合成酶(l-PGDS)與牛ZP有關[23]。而且在豬和牛中，輸卵管液中的OVGP1和肝素樣粘多糖(GAGs)參與受精前ZP的修飾，使其更加耐受酶的消化和精子穿透，抑制多精子受精[24]。

三、輸卵管分泌物對受精的影響

除了為雌雄性配子的成熟及相遇提供適宜的微環(huán)境，輸卵管及其分泌物對受精過程也十分重要。精子和卵母細胞發(fā)生受精需要經(jīng)過一系列的反應，首先精子穿過卵丘細胞團，該過程中精子頭部質膜釋放的透明質酸酶、輸卵管液中的氨基己糖苷以及輸卵管分泌的豬精子粘合分子1(SPAM1)對卵丘細胞的溶解都發(fā)揮著重要作用[2，7]。除此之外，在動物的發(fā)情周期中，輸卵管液中的氨基己糖苷酶在精子與ZP結合時可以水解ZP中一半的β-N-乙酰葡糖胺，調節(jié)精子與ZP的結合位點[25]。并且在豬中，輸卵管β-D-半乳糖苷酶也可以調節(jié)精子的結合位點，參與精子-卵母細胞的結合[2]。

其次，輸卵管液中的纖溶酶原，可以結合ZP中的卵母細胞和卵黃膜[26]。而且，輸卵管液中存在著纖溶酶原-纖溶酶系統(tǒng)中的不同成分，當精子與卵黃膜結合之后，卵膜細胞中釋放纖溶酶原激活物，促進纖溶酶原向纖溶酶的轉變，這些合成的纖溶酶作用于粘附在ZP上的精子，從而調節(jié)精子與卵母細胞的融合[7]。

四、輸卵管分泌物對早期胚胎發(fā)育的影響

研究表明，將配子或胚胎與輸卵管上皮細胞共培養(yǎng)對早期胚胎發(fā)育具有促進作用[27]。人們推測輸卵管上皮細胞能夠合成和分泌一些蛋白，如與植物凝聚素BS-1結合的高分子量糖蛋白、磷脂轉移蛋白、輸卵管素、骨橋蛋白[2，28]等，這些物質可以促進胚胎的卵裂、桑椹胚和囊胚的形成，從而調節(jié)胚胎的早期發(fā)育。此外，輸卵管上皮細胞通過其代謝能力能夠降低大氣中的氧氣壓力和葡萄糖等影響胚胎體外發(fā)育的抑制劑的水平，減少培養(yǎng)基中的不良因素，進而促進胚胎發(fā)育[29]。

綜上所述，受精過程的不同階段伴隨著輸卵管中多種信號分子的調控，包括精子與輸卵管上皮的結合與釋放、精子獲能與超激活、卵母細胞在輸卵管中的成熟和受精前透明帶硬化、精子-透明帶的綁定和受精等。盡管人們利用基因組學和蛋白組學方法已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多參與這個過程的候選分子，但是每一種分子在每個信號通路中發(fā)揮的作用還有待深入的研究。因此，希望本文對輸卵管這個既熟悉又陌生的器官的再次審視能給我們帶來新的認識和啟發(fā)。

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[編輯：侯麗]

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本刊編輯部

Effect of oviduct secretion on gametes maturation，fertilization and early embryo development

QIAOJing-qiao1，ZHANGHe2*

1.HematologyCenter，LanzhouMilitaryAreaGeneralHospital，Lanzhou730050

2.CollegeofBasicMedicalScience，DalianMedicalUniversity，Dalian116044

【Abstract】In mammal，the oviduct is a place where every new life begins. After a long journey，spermatozoa meet oocyte in ampulla of oviduct，and then fertilization takes place and embryo develops. This process is accompanied by a series of complex biological changes. The secretions of oviduct play a critical role on the transport and final maturation of gamete，sperm selection，fertilization，and early embryo development. There are many unsolved mysteries in interaction between oviduct secretion and gamete due to the complexity of the reproductive process. Therefore，the present paper reviews the role of tubal secretions on fertilization and early embryo development

【Key words】Oviduct secretion；Gametes maturation；Fertilization；Early embryo development

【作者簡介】喬靜巧，女，河南洛陽人，碩士，臨床獸醫(yī)學專業(yè).(*共同第一作者)

【收稿日期】2015-05-20；【修回日期】2015-07-09

DOI：10.3969/j.issn.1004-3845.2016.3.017