公猪精清蛋白质与受精过程的关系

陈志林 陈预明,2 卫恒习 李莉 张守全

（1华南农业大学动物科学学院，广东广州 510642；2广东广三保养猪有限公司，广东广州 510630）

公猪精清蛋白质与受精过程的关系

陈志林1陈预明1,2卫恒习1李莉1张守全1

（1华南农业大学动物科学学院，广东广州 510642；2广东广三保养猪有限公司，广东广州 510630）

精清的蛋白质由精囊腺、前列腺、附睾腺、尿道球腺等附性腺分泌，对受精作用至关重要，并且与雄性个体的繁殖力具有相关性。本文综述了与公猪受精相关的精清蛋白，阐述了精清蛋白质与受精过程中精子活力、精子获能、顶体反应等的关系以及在养猪生产中作为受精能力生物标记的应用前景。

猪；精子；精清蛋白质；受精标记；繁殖力

精清是精液的组成部分之一，由精囊腺、前列腺、附睾腺、尿道球腺等附性腺分泌。精清中包含有蛋白质、脂类、碳水化合物、激素、维生素以及微量元素等[1]，其中精清蛋白质在受精过程中起着十分重要的作用，并与雄性个体的受精能力具有相关性。大多数精清蛋白在射精时附着在精子的头部[2]，影响精子的生理功能并参与受精的各个过程。随着蛋白组学的发展，越来越多的精清蛋白质被发现参与受精过程的一系列生理生化反应。本文对受精相关的精清蛋白质进行了总结，在蛋白质水平上说明了精清蛋白与精子活力、精子获能、顶体反应及受精过程的关系，并阐述了精清蛋白质在养猪生产中作为受精能力标记的应用前景。

1 精清蛋白质能影响精子活力

精子活力是影响受精的关键因素之一。虽然调节精子活力的具体机理仍不明确，但是精子内的环磷酸腺苷（cAMP）被认为是调节精子活力的重要参数之一。精子很可能是通过控制细胞内cAMP水平实现对精子活力的调节。据研究报道，精清中的某些蛋白质能够改变精子内的cAMP水平，从而影响精子的活力。锌-a2-糖蛋白（Zn-a2-g lycoprotein,ZAG）[3]和精子运动抑制蛋白Ⅱ（Motility Inhibiting Factor,MIF-Ⅱ）[4]相继被发现可以作用于cAMP信号通路，显著降低了精子内的cAMP浓度，抑制精子向前运动的活力。另外精清中的其他蛋白质也参与了精子活力的调节，如来源于牛精囊的精浆精子活力抑制蛋白（Seminal plasma spermmotility inhibitor,SPMI）[5]，小鼠附睾中的类磷脂酰乙醇胺结合蛋白（PEBPs 4）[6]、附睾蛋白酶抑制剂（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 精清蛋白质参与精子获能过程

精子进入雌性个体生殖道后，必须经历获能反应来得到与卵子结合的能力。在获能期间，精子膜表面会发生若干变化，如质膜的蛋白质的重排和膜通透性的增强[10]，精子的超活化反应和膜蛋白酪氨酸磷酸化[11]等。

在射精时，大部分精清蛋白附着在精子的头部，参与精子的一系列反应进程。相关研究结果表明，粘附在精子头部的多种精清蛋白在精子进行获能反应时发挥不可或缺的作用。由牛精囊分泌的牛精浆（Bovine Seminal Plasma,BSP）蛋白在精子获能时发生不同程度的脱落，改变精子表面的蛋白构象，从而调节精子超活化反应[12]；精囊蛋白因子PDC-109在获能期间结合在精子质膜表面，改变膜的通透性并影响获能反应的进行[1 3]。另外，多种精清附着蛋白质也被证实与精子获能相关，如酸性骨桥蛋白（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]和组分多糖（PSPⅡ）[17]等。相关精清蛋白因子的作用不仅决定精子的获能进程，也能影响个体的繁殖力。

3 精清蛋白质与顶体反应及受精过程的关系

获能的精子穿过卵丘细胞层后，识别卵透明带蛋白ZP3，从而诱发精子顶体反应以助于绑定和穿入透明带[18]。精子的顶体反应和透明带的穿透涉及到精子表面的配体蛋白与透明带蛋白间的相互识别和结合。在此过程中更多的是精子内源性蛋白的参与，如肠相关淋巴组织（Gut-associated lymphaticTissue,GalT）、上皮生长因子受体（epidermalg rowth factor receptor,EGFR）、Testase1和Acrosin等。但研究发现精清蛋白在这过程中也发挥着重要的作用。Capkova等发现精清粘附蛋白SABP与肌动蛋白结合后介导顶体反应的发生[19]；随后附睾来源的蛋白质P14被发现在顶体反应时参与顶体膜的融合过程[20]。乳凝集素（Lactadherin）和AQN-3则被证实在顶体反应后协助精子绑定和结合透明带以利于顶体复合酶对透明带的溶解[21,22]，从而帮助精子顺利穿入透明带。

精子在穿入透明带后进入到卵周间隙。此时，精膜与卵膜间的相互作用可以促进精卵间的膜融合，有利于精子内的遗传物质进入卵细胞内。在精卵膜融合的过程中，附着于精子赤道区的附睾蛋白CRISP1与卵膜上的微丝相互作用，激发精卵间的膜进行融合[23]。此外精子头部的精清蛋白鞘脂激活蛋白原（Prosaposin）在精子接触卵膜时能够激活卵子，使其与精膜逐渐发生融合[24]。据研究显示，精子蛋白也参与融合过程，如ADAMs、IAM38、Zonadhed in等。在多种蛋白因子的作用下，精卵可以顺利融合，随后雌雄原核形成并结合，形成受精卵直至最后完成整个受精过程。

4 展望

精清是精液的重要组成部分，其中的蛋白质对精子的活力、获能、顶体反应和精卵融合等受精过程中的反应至关重要。据研究表明，某些精清蛋白的缺失或表达异常往往会影响整个受精过程[25]。此外，个别的精清蛋白也被证实与家畜个体的受精能力相关，如牛的OPN和猪的Prosaposin等。

人工授精是养猪业中应用最广泛的一项技术，但在实际生产中，传统精子评估方法并不能准确地判断出公猪的受精能力，从而导致人工授精的失败或母猪产仔数的减少。在公猪精清中存在多种由附性腺分泌的蛋白质，其中很多蛋白质还与个体受精能力相关。由于现有的这些蛋白质分子标记缺乏稳定性和实际生产的应用性，因此不能作为合适的受精标记用以客观、准确地评估精子受精能力。但相信在今后的研究和发展中能够找到合适的精清蛋白质，作为受精生物标记并建立起更加客观的精子受精能力评定方法，应用于养猪生产以改善公畜繁殖力和提高育种效率。

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