公豬精清蛋白質與受精過程的關系

陳志林 陳預明,2 衛恒習 李莉 張守全

（1華南農業大學動物科學學院，廣東廣州 510642；2廣東廣三保養豬有限公司，廣東廣州 510630）

公豬精清蛋白質與受精過程的關系

陳志林1陳預明1,2衛恒習1李莉1張守全1

（1華南農業大學動物科學學院，廣東廣州 510642；2廣東廣三保養豬有限公司，廣東廣州 510630）

精清的蛋白質由精囊腺、前列腺、附睪腺、尿道球腺等附性腺分泌，對受精作用至關重要，并且與雄性個體的繁殖力具有相關性。本文綜述了與公豬受精相關的精清蛋白，闡述了精清蛋白質與受精過程中精子活力、精子獲能、頂體反應等的關系以及在養豬生產中作為受精能力生物標記的應用前景。

豬；精子；精清蛋白質；受精標記；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、脂類、碳水化合物、激素、維生素以及微量元素等[1]，其中精清蛋白質在受精過程中起著十分重要的作用，并與雄性個體的受精能力具有相關性。大多數精清蛋白在射精時附著在精子的頭部[2]，影響精子的生理功能并參與受精的各個過程。隨著蛋白組學的發展，越來越多的精清蛋白質被發現參與受精過程的一系列生理生化反應。本文對受精相關的精清蛋白質進行了總結，在蛋白質水平上說明了精清蛋白與精子活力、精子獲能、頂體反應及受精過程的關系，并闡述了精清蛋白質在養豬生產中作為受精能力標記的應用前景。

1 精清蛋白質能影響精子活力

精子活力是影響受精的關鍵因素之一。雖然調節精子活力的具體機理仍不明確，但是精子內的環磷酸腺苷（cAMP）被認為是調節精子活力的重要參數之一。精子很可能是通過控制細胞內cAMP水平實現對精子活力的調節。據研究報道，精清中的某些蛋白質能夠改變精子內的cAMP水平，從而影響精子的活力。鋅-a2-糖蛋白（Zn-a2-g lycoprotein,ZAG）[3]和精子運動抑制蛋白Ⅱ（Motility Inhibiting Factor,MIF-Ⅱ）[4]相繼被發現可以作用于cAMP信號通路，顯著降低了精子內的cAMP濃度，抑制精子向前運動的活力。另外精清中的其他蛋白質也參與了精子活力的調節，如來源于牛精囊的精漿精子活力抑制蛋白（Seminal plasma spermmotility inhibitor,SPMI）[5]，小鼠附睪中的類磷脂酰乙醇胺結合蛋白（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 精清蛋白質參與精子獲能過程

精子進入雌性個體生殖道后，必須經歷獲能反應來得到與卵子結合的能力。在獲能期間，精子膜表面會發生若干變化，如質膜的蛋白質的重排和膜通透性的增強[10]，精子的超活化反應和膜蛋白酪氨酸磷酸化[11]等。

在射精時，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進程。相關研究結果表明，粘附在精子頭部的多種精清蛋白在精子進行獲能反應時發揮不可或缺的作用。由牛精囊分泌的牛精漿（Bovine Seminal Plasma,BSP）蛋白在精子獲能時發生不同程度的脫落，改變精子表面的蛋白構象，從而調節精子超活化反應[12]；精囊蛋白因子PDC-109在獲能期間結合在精子質膜表面，改變膜的通透性并影響獲能反應的進行[1 3]。另外，多種精清附著蛋白質也被證實與精子獲能相關，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。相關精清蛋白因子的作用不僅決定精子的獲能進程，也能影響個體的繁殖力。

3 精清蛋白質與頂體反應及受精過程的關系

獲能的精子穿過卵丘細胞層后，識別卵透明帶蛋白ZP3，從而誘發精子頂體反應以助于綁定和穿入透明帶[18]。精子的頂體反應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別和結合。在此過程中更多的是精子內源性蛋白的參與，如腸相關淋巴組織（Gut-associated lymphaticTissue,GalT）、上皮生長因子受體（epidermalg rowth factor receptor,EGFR）、Testase1和Acrosin等。但研究發現精清蛋白在這過程中也發揮著重要的作用。Capkova等發現精清粘附蛋白SABP與肌動蛋白結合后介導頂體反應的發生[19]；隨后附睪來源的蛋白質P14被發現在頂體反應時參與頂體膜的融合過程[20]。乳凝集素（Lactadherin）和AQN-3則被證實在頂體反應后協助精子綁定和結合透明帶以利于頂體復合酶對透明帶的溶解[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入到卵周間隙。此時，精膜與卵膜間的相互作用可以促進精卵間的膜融合，有利于精子內的遺傳物質進入卵細胞內。在精卵膜融合的過程中，附著于精子赤道區的附睪蛋白CRISP1與卵膜上的微絲相互作用，激發精卵間的膜進行融合[23]。此外精子頭部的精清蛋白鞘脂激活蛋白原（Prosaposin）在精子接觸卵膜時能夠激活卵子，使其與精膜逐漸發生融合[24]。據研究顯示，精子蛋白也參與融合過程，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合，形成受精卵直至最后完成整個受精過程。

4 展望

精清是精液的重要組成部分，其中的蛋白質對精子的活力、獲能、頂體反應和精卵融合等受精過程中的反應至關重要。據研究表明，某些精清蛋白的缺失或表達異常往往會影響整個受精過程[25]。此外，個別的精清蛋白也被證實與家畜個體的受精能力相關，如牛的OPN和豬的Prosaposin等。

人工授精是養豬業中應用最廣泛的一項技術，但在實際生產中，傳統精子評估方法并不能準確地判斷出公豬的受精能力，從而導致人工授精的失敗或母豬產仔數的減少。在公豬精清中存在多種由附性腺分泌的蛋白質，其中很多蛋白質還與個體受精能力相關。由于現有的這些蛋白質分子標記缺乏穩定性和實際生產的應用性，因此不能作為合適的受精標記用以客觀、準確地評估精子受精能力。但相信在今后的研究和發展中能夠找到合適的精清蛋白質，作為受精生物標記并建立起更加客觀的精子受精能力評定方法，應用于養豬生產以改善公畜繁殖力和提高育種效率。

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