本文關(guān)鍵詞：Ksper通道和Catsper通道在調(diào)節(jié)胞內(nèi)鈣離子濃度以及維持精子細(xì)胞膜電位中的功能研究

  更多相關(guān)文章： 精子的Ca~(2+)信號 精子的離子通道 ksper卡斯帕 catsper 男性的生育能力

【摘要】：小鼠的精子細(xì)胞上表達(dá)了一種酸性敏感的鉀通道Ksper,有研究表明在精子細(xì)胞通過雌性生殖道準(zhǔn)備受精的過程中,Ksper可以產(chǎn)生超極化膜電位以增加鈣離子從堿性激活的鈣通道Catsper的內(nèi)流,該過程即所謂的精子細(xì)胞獲能過程。但是,由于這兩種通道動力學(xué)的復(fù)雜性的限制,膜電位以及胞內(nèi)pHi調(diào)控Ksper和Catsper通道的機(jī)制的解析依然任重道遠(yuǎn)。用共聚焦鈣成像的方法,通過加入Ksper通道的阻斷劑奎尼丁(Quinidine,QD).氯非銨(Clofilium)和氯化銨(NH4C1),我們發(fā)現(xiàn)了野生型精子細(xì)胞(WT)和Ksper敲除(KO)的精子細(xì)胞(Sklo3-/-)胞內(nèi)鈣濃度的不同變化,說明Ksper通道(由S1o3基因編碼)在精子獲能的過程中,通過控制精子細(xì)胞膜電位來增加胞內(nèi)鈣濃度[Ca2+]i和酸性[pH]i,在受精的過程中起到了關(guān)鍵的作用。隨后,我們基于從小鼠精子細(xì)胞中測得的原生Ksper和Catsper電流建立了精子的細(xì)胞模型。利用電流鉗測得的膜電位實驗數(shù)據(jù),通過精子細(xì)胞模型中建立的膜電位與胞內(nèi)pHi間的關(guān)系方程,我們可以反算出該膜電位過程中的相應(yīng)的胞內(nèi)pHi變化。顯然,未來在精子細(xì)胞上探索通道的門控特性和生理作用方面還需要更深入的研究。我們的研究數(shù)據(jù)同其它課題組的研究結(jié)果一致,都說明了胞內(nèi)鈣濃度[Ca2+]i核心的、基本的作用,并且精子細(xì)胞與雌性生殖道環(huán)境的相互作用對維持精子胞內(nèi)“正�！钡拟}信號和精子的受精能力至關(guān)重要。我們的實驗結(jié)果表明：低濃度的奎尼丁(0.1和1μM)引起的胞內(nèi)鈣信號的降低可以通過對藥物的洗脫得到完全的恢復(fù),而高濃度的奎尼丁(10、100和1000μM)引起的胞內(nèi)鈣信號降低只能部分恢復(fù)。并且我們發(fā)現(xiàn),氯非銨(50、100和500μM)可以通過阻斷Ksper通道來抑制鈣離子的內(nèi)流。與低濃度的奎尼丁引起的可逆鈣濃度降低可以恢復(fù)到正常水平相比,氯非銨的阻斷是不可逆的,并且奎尼丁和氯非銨的阻斷效果均依賴于鉀離子的流動和細(xì)胞膜電位水平。我們同時發(fā)現(xiàn),10μM奎尼丁+10mM氯化銨或者50μM氯非銨+10mM氯化銨在野生型精子細(xì)胞中引起的鈣濃度降低是可以恢復(fù)的。三種藥物對野生型精子細(xì)胞的作用要比Slo3-/-敲除的精子細(xì)胞明顯。Slo3-/-敲除的小鼠精子細(xì)胞實驗進(jìn)一步證明了我們觀察到的各種鈣信號的變化都源于藥物對CatSper或KSper等通道的作用而產(chǎn)生。我們用Slo3-/-敲除的小鼠精子細(xì)胞在相同條件下重復(fù)檢驗發(fā)現(xiàn),由于缺失Slo3通道而這種通道被氯非銨的阻斷是不可恢復(fù)的,此時氯非銨引起的胞內(nèi)鈣信號的降低是可逆的。這說明奎尼丁和氯非銨在Slo3-/-敲除的小鼠精子細(xì)胞中引起的鈣信號的降低不是由于阻斷了Slo3通道,而可能是直接阻斷Catsper或細(xì)胞上的其它通道。此外,同野生型細(xì)胞一樣,10mM氯化銨對Slo3-/敲除的小鼠精子細(xì)胞也可以引起內(nèi)鈣的上升,這暗示Catsper通道可能也是-個酸性敏感的通道。 精子細(xì)胞膜電位pH依賴性的模型模擬結(jié)果是通過對電流鉗記錄的野生型及Slo3-/-敲除的精子細(xì)胞在一系列pH條件下的膜電位的模擬來實現(xiàn)的。我們發(fā)現(xiàn)隨著pH的上升,野生型精子細(xì)胞的膜電位逐漸向超極化方向移動,而在Slo3-/-敲除的精子細(xì)胞中,膜電位則向著相反的去極化方向移動。我們建立的野生型及Slo3-/-敲除的精子細(xì)胞模型不僅可以說明Ksper通道在精子細(xì)胞獲能中的作用機(jī)制,并且建立了pH和膜電位Vm的關(guān)系,這樣我們可以利用電流鉗的實驗數(shù)據(jù)快速的反算出野生型及Slo3-/-敲除的精子胞內(nèi)的相應(yīng)的pH信號,這對精子細(xì)胞的后續(xù)研究具有重要意義。 近來,通過靶向于精子發(fā)育、成熟和功能的具體過程,科研人員們正在研究使用奎尼丁用做鈣通道阻斷劑來開發(fā)出男性避孕的新方法�？岫〉亩虝禾幚韺π∈缶雍筒G丸組織有顯著抗精和抗生育的避孕效果,我們研究QD對精子參數(shù)的毒性作用結(jié)果表明,QD對雄性小鼠的生精小管和精子形成會產(chǎn)生不利影響并可能導(dǎo)致雄性生精能力及生育能力的功能紊亂。這些結(jié)果對新型避孕方法的發(fā)現(xiàn)提供了較好的數(shù)據(jù)支撐。
【關(guān)鍵詞】：精子的Ca~(2+)信號 精子的離子通道 ksper卡斯帕 catsper 男性的生育能力
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q954.434
【目錄】：

• ABSTRACT4-6
• 摘要6-8
• List of Contents8-10
• List of Figures10-12
• List of Tables12-13
• 1. Introduction13-28
• 1.1 The Principle Reasons for Studying the Spermatozoa Ion Channels13-14
• 1.2 Sperm Physiology14-15
• 1.3 Maturation of Epididymal sperm15
• 1.4 Sperm Capacitation15-17
• 1.5 Hyperactivation17-19
• 1.6 The acrosome reaction19-20
• 1.7 Calcium signaling in sperm20-21
• 1.8 Sperm Cells Ca~(2+) Channels21-24
• 1.9 Classification of Ion Channels24
• 1.10 CatSper form a Ca~(2+) -selective channel24-28
• 1.10.1 Biophysical properties of Catsper channel25-26
• 1.10.2 Biophysical characterization of CatSper currents(ICatSper)26-28
• 2. Potassium channels Ksper and its role in male fertility28-42
• 2.1 Potassium Channel of Sperm(KSper/Slo3)28-29
• 2.2 Biophysical properties of Slo329-31
• 2.3 Other Calcium(Cation)Channels31-32
• 2.4 Ca~(2+)-Activated Cl~- Channels(CaCCs)32
• 2.5 Na~+/H~+ exchangers32-33
• 2.6 CatSper and Slo3 as a pH_i dependent ion channels33-36
• 2.7 Pharmacological Compounds were used for characterization of Ca~(2+) channels in sperms36-42
• 3. Materials and Methods42-50
• 3.1 Protocol of Ca~(2+) Imaging42-45
• 3.2 Pharmacology45-50
• 4. Functional study of ksper and catsper channels in regulatingintracellular Ca~(2+) concentration and maintaining membrane potential ofsperm cells50-82
• 4.1 Introduction50-51
• 4.2 Materials and Methods51-55
• 4.3 Statistical Analysis55-56
• 4.4 Results56-76
• 4.5 Discussion76-80
• 4.6 Conclusion80-82
• Acknowledgement82-83
• References83-101
• Publication during my doctor degree101-102
• Abbreviations102-103

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李玉艷,梁志清,何畏,李玉清,史常旭;人工合成的人精子抗原多肽抗體與人精子結(jié)合的生物學(xué)特性研究[J];第三軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報;2004年22期

2 徐惠明;張軍榮;富煒;伏曉敏;金愛華;;人精子冷凍前后超微結(jié)構(gòu)及受精能力的變化[J];浙江預(yù)防醫(yī)學(xué);2006年03期

3 王榮祥;劉國輝;徐旭俊;陳建泉;成國祥;;胞質(zhì)內(nèi)精子注射法介導(dǎo)外源DNA生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物[J];上海交通大學(xué)學(xué)報(農(nóng)業(yè)科學(xué)版);2012年02期

4 郝梟雄;朱征;曹棉富;李成仁;劉運來;;精子載體技術(shù)研究進(jìn)展[J];生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)雜志;2013年02期

5 呂昌祥;精子的運動特性[J];生理科學(xué)進(jìn)展;1990年03期

6 陳祖鏗;;植物精子細(xì)胞 生物學(xué)的掘起[J];植物雜志;1990年01期

7 黃玉苓,鄧艷春,葉惟三;顯示精子細(xì)胞嗜銀結(jié)構(gòu)的改良法(論著摘要)[J];中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報;1993年02期

8 邵同先,趙立法,張?zhí)K亞;復(fù)方甘油抗凍劑對低溫凍存精子的影響[J];洛陽醫(yī)專學(xué)報;1994年04期

9 王世忠,任怡敏,梁玉,許屏;精子發(fā)育階段的熒光染色觀察[J];解剖學(xué)雜志;1999年02期

10 ;中美科學(xué)家首次繪制高覆蓋度單精子基因圖譜[J];生物學(xué)教學(xué);2013年05期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬明福;蔡敏;李練兵;曾維三;;人精子2細(xì)胞胚微核與人精子染色體畸變離體測試系統(tǒng)對比研究[A];重慶市遺傳學(xué)會第一屆學(xué)術(shù)年會暨紀(jì)念孟德爾規(guī)律再發(fā)現(xiàn)100周年學(xué)術(shù)討論會論文集[C];2000年

2 李練兵;蔡敏;馬明福;曾維三;;環(huán)磷酰胺體外對人精子誘變性研究[A];重慶市預(yù)防醫(yī)學(xué)會2004年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

3 王植柔;劉鋒;丘映;檀大羨;;圓形精子細(xì)胞的分離和體外成熟的初步研究[A];中華醫(yī)學(xué)會第五屆全國計劃生育學(xué)術(shù)會議資料匯編[C];2004年

4 張華;朱選文;;探討Ⅱ型單純皰疹病毒對精子的影響[A];中華醫(yī)學(xué)會第八次全國男科學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

5 孫自學(xué);;白細(xì)胞精子癥的中西醫(yī)治療[A];中華中醫(yī)藥學(xué)會第十一屆男科學(xué)術(shù)大會論文集[C];2011年

6 張華;朱選文;;探討Ⅱ型單純皰疹病毒對精子的影響[A];2007年浙江省男科學(xué)學(xué)術(shù)年會論文匯編[C];2007年

7 劉善文;黃維淵;劉梅;楊林杰;陳麗新;;氯通道在低活力精子細(xì)胞中功能與表達(dá)的研究[A];中南地區(qū)第八屆生理學(xué)學(xué)術(shù)大會論文摘要匯編[C];2012年

8 王棟;沙里金;朱化彬;程金華;王振玲;郝海生;杜衛(wèi)華;張營霞;;采用2D電泳初步進(jìn)行牛精子蛋白分離研究[A];第十次全國畜禽遺傳標(biāo)記研討會論文集[C];2006年

9 張浩波;陳子江;馬春燕;盧少明;高選;王麗;;檢測人類精子的兩種早期凋亡改變以及其與常規(guī)精液指標(biāo)和精子核DNA完整性的關(guān)系[A];第一屆中華醫(yī)學(xué)會生殖醫(yī)學(xué)分會、中國動物學(xué)會生殖生物學(xué)分會聯(lián)合年會論文匯編[C];2007年

10 俞作仁;關(guān)紀(jì)奎;葛曄華;馬靜;郭睿;李賽;薛社普;韓代書;;小鼠精子發(fā)生不同階段生精細(xì)胞的基因表達(dá)譜-精子細(xì)胞變態(tài)相關(guān)基因的研究[A];解剖學(xué)雜志——中國解剖學(xué)會2002年年會文摘匯編[C];2002年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 新訊;女性精子成功“自造”[N];醫(yī)藥經(jīng)濟(jì)報;2008年

2 本報記者 朱芙蓉;人造精子：讓女人自育后代？[N];科技日報;2008年

3 記者 操秀英;中美科學(xué)家首次繪制高覆蓋度單精子基因圖譜[N];科技日報;2012年

4 張愛軍;是誰阻礙了精子前進(jìn)的腳步？[N];中國醫(yī)藥報;2001年

5 記者 張巍巍;美首次完成人類個體精子完整基因測序[N];科技日報;2012年

6 陳立希;人造精子,首次培育出生命[N];新華每日電訊;2006年

7 吳一福;蘭州軍區(qū)烏魯木齊總醫(yī)院研究發(fā)現(xiàn)：高原缺氧環(huán)境影響精子功能[N];中國醫(yī)藥報;2007年

8 青文;精子像溫度制導(dǎo)導(dǎo)彈 科學(xué)家揭示生命奧妙[N];北京科技報;2003年

9 劉莉莉;沒有男人“參與”,女人也能生育？[N];新華每日電訊;2007年

10 沈志珍;未來女性生育不需要男性參與[N];中國中醫(yī)藥報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 蘇晗（Suha Mahmood A.Alghazal）;Ksper通道和Catsper通道在調(diào)節(jié)胞內(nèi)鈣離子濃度以及維持精子細(xì)胞膜電位中的功能研究[D];華中科技大學(xué);2015年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 文迎果;抗精子適體的制備及其在精子富集上的研究[D];華僑大學(xué);2015年

2 郭里;他莫昔芬在治療特發(fā)性少弱精子癥中抗氧化作用的研究[D];南方醫(yī)科大學(xué);2015年

3 林玉獅;人類精子細(xì)胞圖像的檢測和追蹤[D];廣西師范學(xué)院;2015年

4 朱培元;小鼠睪丸及不育患者精液中精子細(xì)胞的分離與鑒定[D];南京醫(yī)科大學(xué);2002年

5 李想;牛精子克隆胚激活方法比較研究[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

6 劉書華;人單倍體圓形精子細(xì)胞識別方法的研究[D];安徽醫(yī)科大學(xué);2014年

7 楊麗娟;小鼠圓形精子細(xì)胞蛋白組學(xué)鑒定及mINCA1基因真核表達(dá)載體的構(gòu)建[D];山西醫(yī)科大學(xué);2014年

8 張留光;小鼠圓形精子、成熟精子細(xì)胞RNA-Seq文庫的構(gòu)建[D];廣西大學(xué);2012年

9 廖尚英;精子介導(dǎo)Sry轉(zhuǎn)基因?qū)π∈笮詣e決定的作用[D];首都師范大學(xué);2004年

10 王咸鐘;PAF及其受體與TNF-α在白細(xì)胞精子癥中的表達(dá)及意義[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2012年

，

本文編號：535235