精液液化机制及其影响因素的研究进展

苗陈岿，徐爱明，张建中，朱俊栋，王增军

(南京医科大学第一附属医院泌尿外科，江苏南京 210029)

·综 述·

精液液化机制及其影响因素的研究进展

苗陈岿，徐爱明，张建中，朱俊栋，王增军

(南京医科大学第一附属医院泌尿外科，江苏南京 210029)

射精后，精液的凝固和液化是精子向前运动和精子获能的关键，这个过程受很多因素的共同调控。精囊凝固蛋白(SemenogelinⅠ)、附睾蛋白酶抑制剂(Eppin)与前列腺特异性抗原(PSA)在调控精液凝固与液化过程中起主导作用。同时，蛋白水解酶系、脂蛋白系、pH值、微量元素、生殖系统感染等同样可参与精液液化的过程。目前对精液液化的机制及影因素研究取得了一定的进展，但由于其机制十分复杂，尚未被人们完全认识。本文就精液液化的机制及其影响因素的最新研究进展作一综述。

精液；液化；精囊凝固蛋白；影响因素

射精后，精液呈半胶冻样的凝固状态，并在短时间内发生液化。精液的凝固液化过程主要受精囊凝固蛋白Ⅰ(semenogelinⅠ，SgⅠ)、前列腺特异性抗原(prostate-specificantigen，PSA)、以及附睾蛋白酶抑制剂(epididymalproteaseinhibitors，Eppin)等共同调控[1]。凝固的精液在射精后5～10min开始液化，精子前向运动。当精液射出体外后，超过60min仍不能液化或不完全液化称为精液液化异常[2]。精液液化障碍是导致男性不育的重要原因之一，由精液液化异常引起的男性不育症已经引起了生殖医学界广泛的重视和关注。

1 SgⅠ及其相关蛋白对精液凝固液化的调控

1.1SgⅠ 在精液凝固的调控过程中起主要作用的是精囊凝固蛋白SgⅠ。SgⅠ由精囊上皮细胞特异性分泌，当精子进入精囊近端与射精管交界处，精囊液中的SgⅠ便与精子相混合，并结合到精子表面。荧光定位证实SgⅠ存在于精子的头部后方、中段及尾部，它可以使精液发生凝固，抑制精子的活动[3]。精液液化过程中，SgⅠ是PSA的生理底物，PSA在前列腺液中受高浓度的Zn2+抑制呈无活性的前体状态。当精液经射精管进入前列腺尿道时，精子和精浆便与前列腺液混合，精浆中SgⅠ与前列腺液中的Zn2+结合，使Zn2+失去了对某些蛋白酶的抑制作用，从而激活PSA。活化的PSA可水解精浆中的SgⅠ，产生许多相对分子质量较小的水解片段，精液从半胶冻状逐渐液化，同时解除SgⅠ对精子活动的抑制，精子活力增强[4]。与正常男性组对比，在精液发生液化后，弱精子症男性精液中的SgⅠ仍然停留在精子表面，可进一步导致精子运动能力的减低，这在一定程度上可以解释SgⅠ与弱精子症发生的关系，但其具体的调控机制尚不明确[5]。

1.2SgⅠ衍生肽段 利用重组SgⅠ体外与精子共孵育数小时发现，SgⅠ氨基端N(氨基酸24-163序列)抑制精子活动，而与Eppin结合的SgⅠ羧基端C(氨基酸164-283序列)对精子运动无抑制作用。液化过程中，Sg的N端片段不被Eppin保护,PSA清除SgⅠ分子中包含精子活力抑制因子的N端片段，使精子获得前向运动的能力[6-7]。在精液液化过程中，PSA水解SgⅠ产生不同生物活性的分解片段,调控精子的获能和运动。通过离子交换，分子筛等步骤发现正常人精浆SgⅠ可被降解产生SgⅠ-29、46、47、52等小分子片段。针对这些片段的研究，发现SgⅠ-29 具有广谱的抗菌活性，随着SgⅠ水解的进行，其抗菌活性逐步增强[8]。SgⅠ小分子衍生肽的抗菌活性与pH，Zn2+浓度及自身存在形态也存在相关性[9]。

1.3Eppin与PSA、SgⅠ的作用关系Eppin基因含Kunitze和Wap型两种基因结构，属于含4个二硫键为核心乳酸蛋白样基因家族(WFDC，wheyacidicprotein(WAP)four-disulfidecoredomain)成员，具有丝氨酸蛋白激酶抑制剂样结构特点[10]。WFDC基因位于人类染色体20q12-13，在着丝点和端粒处各有1个基因簇，WFDC基因位点上含有类似于3个WFDC6的强选择抑制性的旁系同源片段，即为附睾蛋白酶抑制剂(Eppin)[11]。Eppin蛋白由睾丸和附睾分泌，射精时当精液进入附睾的输出管时，精子便与附睾分泌的大量Eppin相接触。精囊液中的SgⅠ通过与覆盖在精子表面的Eppin相结合形成的SgⅠ-Eppin复合体而存在于精子表面。用抗EppinN端和C端的抗体分别与Eppin结合，发现与EppinN端结合的抗体对PSA水解SgⅠ没有影响，而与EppinC端结合的抗体使Eppin失去了对SgⅠ片段的保护，PSA水解SgⅠ产生很多低分子量的片段[12]。同时，研究发现在Eppin的C端加入高特异性单克隆抗体可产生抑制精子活力的作用，包括精子本身弯曲度的增加，运动速度和运动距离的下降等[13]。这说明Eppin的C端(氨基酸75-133序列)可与SgⅠ结合形成一个受到Eppin的保护而不被水解的片段，对精子的运动和获能具有重要的作用。质谱分析显示，该受保护的片段含有Cys239残基。SILVA等[14]发现了其中的Cys239残基片段突变成甘氨酸，天冬氨酸，丝氨酸等，SgⅠ与Eppin的结合功能明显受到抑制，SgⅠ抑制精子运动的能力也显著下降，说明了Cys239残基调控精子活力和获能的重要性。同时，研究发现Eppin-SgⅠ的结合可能会干扰精子细胞内的pH值及相关离子的吸收，造成精子细胞内钙离子的流失，导致精子活力的降低和精液液化过程的障碍[15]。

2 影响精液凝固液化的其他因素

2.1 纤溶酶原系统 精液的凝固液化类似于血液的凝固与纤溶途径。目前精液中凝固液化因子的作用机制尚不完全清楚。血液中的纤溶酶原激活因子主要包括组织纤溶酶原激活剂(tissue-typeplasminogenactivator，tPA)及尿激酶纤溶酶原激活剂(urokinase-typeplasminogenactivator，uPA)等。人类精液中也存在大量的tPA和uPA，且精液中的tPA和uPA的浓度远远高于血液中的浓度。迄今发现精液中的凝固因子主要包括：组织因子(tissuefactor，TF)、组织因子信号通路抑制剂(TissuefactorpathwayinhibitorⅠ，tFPⅠ)、因子Ⅶ(FⅦ)及因子Ⅷ(FⅧ)等。精液液化过程中，组织纤溶酶原激活剂(tPA)可使纤溶酶原激活，进而产生纤溶酶，降解纤维蛋白，导致精液液化[16]。有研究发现在人类脑部组织中tPA和纤溶酶原(plasminogen，Pg)可与电压依赖性阴离子通道(voltage-dependentanionchannels，VDAC)紧密相连，共同调控着细胞的增殖和凋亡。在tPA激活Pg形成纤溶酶(plasmin，Pm)时，VDAC可通过其还原性辅酶(β-Nicotinamideadeninedinucleotide，NADH)依赖性氧化还原反应作用Pg的K5区域，从而释放纤溶酶。在纤溶酶形成后，VDAC可充当其作用的底物，扮演纤维蛋白的角色[17]。VDAC本身是一种电压依赖性阴离子通道蛋白，在精子表面表达并调控精子活力[18]。因此，我们推测在精液中可能也存在着tPA与精子膜表面VDAC蛋白的结合，共同调控着精液凝固液化的过程，但这还需要进一步的实验去探索。此外，有研究者通过质谱技术鉴定，发现在精子表面纤维连接蛋白(Fn)与Eppin在的特异性结合，推测调控精液液化可能存在两种分子通路-通过EppinN端片段与Fn结合和C端片段与SgⅠ结合-共同控制精液凝固和液化过程。Eppin的N端结合的是Fn的第607-1265片段，荧光定位显示Eppin-Fn复合物富集于精子的中部和尾部,从而发挥调控精子运动，获能以及精液液化的生理过程的作用[19]。目前有关Fn与Eppin的结合机制以及与SgⅠ相互关系尚不清楚，需要进一步的实验研究。

2.2 激肽释放酶等蛋白酶类 人激肽释放酶(kallikrein-relatedpeptidases，KLKs) 是一组丝氨酸蛋白酶，其基因位于第19号染色体q13.3-13.4上，可编码15种丝氨酸蛋白酶，包括KLK2、KLK3、KLK4、KLK5等[20]。精液中KLK2、KLK3、KLK5均由前列腺分泌，在精液的液化过程中起重要作用。研究发现KLK2、KLK3、KLK5在精液液化障碍组的表达较液化正常组的表达明显降低[21]。NASHMILEMAMI等[22]发现了KLK14可作为KLK3等激肽释放酶的活化剂，调控PSA水解SgⅠ，参与精液液化的调节。体外将KLK14裂解成小肽片段，经过一系列级联反应，可激活精浆中的转化生长因子(TGFβ1)，诱导精液液化[23]。同时，精液中的KLK2可激活PSA，参与精液的液化过程。位于其结构中的n99循环通路存在开放和闭合两种构象，参与抑制精浆中锌离子的浓度和一些蛋白酶的活性，在调控KLK2的生理功能中发挥关键作用[24]。因此，我们推测KLKs各个亚型可能参与调控精液凝固和液化，但其具体的分子机制尚不明确，需要进一步的实验研究。

2.3 男性生殖系统感染 临床上男性生殖系统感染以慢性前列腺炎患者居多，其分泌的前列腺液成分发生变化，影响精液pH值、相关酶的含量及化学成分的改变。前列腺炎患者分泌管出现不同程度的阻塞，导致精液中PSA分泌量的减低，影响PSA水解SgⅠ的过程，可使精液液化异常[25]。利用左氧氟沙星治疗慢性前列腺炎患者发现与药物反应低下组相比，药物敏感组患者的精液中白细胞含量明显减少，精液的黏度及液化时间也随之降低[26]。然而，近期的一项荟萃分析揭示了慢性前列腺炎对精液质量，精子浓度及精液液化时间并无显著的影响，但对精子的活力和活动率有较明显的抑制作用[27]。此外，精囊炎亦是一种较为常见的男性生殖系统疾病，研究发现精囊炎患者精浆中的SgⅠ表达水平较正常组显著降低。因此，我们推测SgⅠ在精囊炎患者体内表达减低，其小分子片段的抗菌活性受到抑制，导致精囊炎的发生。同时，精囊炎患者精浆中低水平的SgⅠ可能参与了精液凝固液化的调控，但其具体的分子机制尚不明确，有待进一步的实验研究[28]。

2.4 抗精子抗体(antispermantibodies，ASAb) 抗精子抗体是一种较为复杂的病理产物，其产生机制尚不明了。在男性生殖系统内，一些疾病诸如睾丸疾病，精索静脉曲张，及生殖道炎症等均可在精液中检测到高水平的ASAb，是男性不育的重要诱发因素[29]。同样，精子对于女性生殖道是一种异物，女性体内如女性生殖道的炎症和损伤也会产生ASAb，阻碍精子穿过宫颈黏液和受精过程，引起男性的自身免疫性不育[30]。循证医学证据表明，ASAb阳性组患者的精液液化时间明显长于ASAb阴性的对照组。同时，ASA阳性组的精子浓度和精子活力也显著低于ASAb组，差异均有统计学意义[31]。由此，抗精子抗体可导致精液凝固液化的异常，引起男性不育。

2.5 锌等微量元素 锌是人体中一种重要的微量元素,精液中的Zn2+主要由前列腺分泌。射精时，前列腺液中高浓度的Zn2+与精浆中SgⅠ结合，失去对PSA的抑制作用，使前体形式的PSA被激活。也有研究发现，精液液化不良组Zn2+比正常组偏低，说明Zn2+是促进精液液化的有利因素[32]。因此，Zn2+在精液液化中可能扮演着双重角色。同时，锌离子能够影响垂体促性腺激素分泌，促进性腺发育，维持正常的机能。长期缺锌，可以影响垂体的功能，导致促性腺激素合成和分泌减少，影响精子的生成和精液液化。

2.6pH值 精液pH值的正常范围为7.2～8.0，受来自精囊碱性分泌物和前列腺酸性分泌物的双重调控。前列腺发生炎症时，在精囊碱性分泌物的作用下pH值上升。当pH值超过8.8时，精液会发生液化障碍[33]。精液进入阴道后，宫颈黏液的pH亦能够影响精液液化。宫颈粘液pH值一般为7～8.5，并且受甾体类激素的调节。雄激素可显著降低宫颈黏液的pH值，减弱精子与宫颈黏液之间的相互作用，不利于精子在宫颈黏液中的前向运动[34]。由此，我们推测宫颈黏液中pH值的高低可能参与了精液进入女性生殖道内的液化过程。

3 总 结

精液凝固液化是一个较为复杂的过程，影响因素也较多。目前对精液凝固液化的机制研究主要集中在Eppin调控PSA水解SgⅠ，锌离子等微量元素、pH值以及男性生殖系统感染等方面。有关精液中的组织型纤溶酶原激活因子tPA、纤维连结蛋白Fn，激肽释放酶家族KLKs以及抗精子抗体ASAb等调控精液液化的研究较少。我们推测，tPA、Fn及KLKs等因子可能参与调节精液凝固和液化过程，但其具体的作用机制仍需进一步的实验去探索。研究这些调节因子有助于进一步解释精液凝固液化的分子机制，同时为临床上精液液化异常所引起的男性不育症患者提供一种新的临床诊疗手段。

[1] 王增军，牛小兵，张翔翔，等. 新的精液液化的两种分子通路的研究[C]. 郑州：中华医学会男科学分会第十三次全国男科学术会议论文集. 2012:7.

[2] 秦国政. 中医男科学 [M]. 北京： 中国中医药出版社，2012： 196.

[3]YOSHIDAK，YAMASAKIT，YOSHIIKEM，etal.Quantificationofseminalplasmamotilityinhibitor/semenogelininhumanseminalplasma[J].JAndrol，2003，24(6)：878-884.

[4]MATSUMURAM，BHATTAS，ANDRESSD，etal.Substratesoftheprostate-specificserineproteaseprostase/KLK4definedbypositional-scanningpeptidelibraries[J].Prostate，2005，62(1)：1-13.

[5]TERAIK，YOSHIDAK，YOSHIIKEM，etal.Associationofseminalplasmamotilityinhibitors/semenogelinswithsperminasthenozoospermia-infertilemen[J].UrolInt，2010，85：209-215.

[6] 王增军，吴宏飞，钱立新，等. 人类精子表面附睾蛋白激酶抑制剂Eppin和精囊凝固蛋白Smenogelin的相互作用研究[J].中华男科学杂志，2006，12(5)：428-431，434.

[7] 王增军，张炜，吴宏飞，等．精囊蛋白Semenogelin抑制精子活动的活性片段分析[J].中华男科学杂志，2007，13(1)：42-45.

[8]HAOH，LEEWH，SHENJH，etal.IdentificationofnovelsemenogelinI-derivedantimicrobialpeptidefromliquefiedhumanseminalplasma[J].Peptides，2008，29(4)：505-511.

[9] 赵晖，何仁松，李文辉，等. 人精液凝固蛋白Ⅰ衍生合成肽在不同pH值及Zn2+浓度下的抗菌活性研究[J].中国现代医学杂志，2013，23(13)：6-10.

[10]O′RANDMG，WIDGRENEE，WANGZ，etal.Eppin：Aneffectivetargetformalecontraception[J].MolCellEndocrinol，2006，250(1-2)：157-162.

[11]FERREIRAZ，HURLEB，ANDRÉSAM，etal.Sequencediversityofpantroglodytessubspeciesandtheimpactofwfdc6selectiveconstraintsinreproductiveimmunity[J].GenomeBiolEvol，2013，5(12)：2512-2523.

[12]WANGZJ，ZHANGW，FENGNh，etal.Molecularmechanismofepididymalproteaseinhibitormodulatingtheliquefactionofhumansemen[J].AsianJAndrol，2008，10(5)：770-775.

[13]O′RANDMG，WIDGRENEE，BEYLERS，etal.Inhibitionofhumanspermmotilitybycontraceptiveanti-eppinantibodiesfrominfertilemalemonkeys：EffectoncyclicadenosineMonopHospHate[J].BiolReprod,2009，80(2)：279-285.

[14]SILVAEJ，HAMILKG，O’RANDMG.Interactingproteinsonhumanspermatozoa：adaptiveevolutionofthebindingofsemenogelinItoEPPIN[J].PLoSOne，2013，8(12)：e82014.

[15]O′RANDMG，WIDGRENEE.LossofcalciuminhumanspermatozoaviaEPPIN，thesemenogelinreceptor[J].BiolReprod，2012，86(2)：55.

[16]VANDREDENP，CARLOA，ROUSSEAUA.Humanseminalplasmafibrinolyticactivity[J].SeminThrombHemost，2007，33(1)：21-8.

[17]GONZALEZ-GRONOWM，RAYRUPA，WANGF，etal.TheVoltage-dependentanionchannel(VDAC)bindstissue-typeplasminogenactivatorandpromotesactivationofplasminogenonthecellsurface[J].JBiolChem,2013，288(1)：498-509.

[18]LIUB，TANGM，HANZ，etal.Co-incubationofhumanspermatozoawithAnti-VDACantibodyreducedspermmotility[J].CellPHysiolBiochem,2014,33(1):142-150.

[19]ZHANGX，FANGJ，XUB，etal.Correlationofepididymalproteaseinhibitorandfibronectininhumansemen[J].PLoSOne，2013，8(12)：e82600.

[20]MARQUESPI，FONSECAF，SOUSAT.AdaptiveevolutionfavoringKLK4downregulationineastasians[J].MolBiolEvol，2016，33(1)：93-108.

[21] 邵雪峰. 精液液化延迟患者精浆KLK2、KLK3、KLK5 的变化[J]. 中国民族民间医药，2013，(10):79-80.

[22]EMAMIN，DEPERTHESD，MALMJ，et.al.MajorroleofhumanKLK14inseminalclotliquefaction[J].JBiolChem，2008，283(28)：19561-19569.

[23]EMAMIN，DIAMANDISEP.Potentialroleofmultiplemembersofthekallikrein-relatedpeptidasefamilyofserineproteasesinactivatinglatentTGFbeta1insemen[J].BiolChem，2010，391(1)：85-95.

[24]SKALAW，UTZSCHNEIDERDT，MAGDOLENV.Structure-functionanalysesofhumankallikrein-relatedpeptidase2establishthe99-loopasmasterregulatorofactivity[J].JBiolChem，2014，289(49)：34267-34283.

[25] 熊承良，商学军，刘继红. 人类精子学[M]. 北京：人民卫生出版社，2013：311.

[26]VICARILO，CASTIGLIONER，SALEMIM，etal.Effectoflevofloxacintreatmentonsemenhyperviscosityinchronicbacterialprostatitispatients[J].Andrologia，2016，48(4)：380-388.

[27]SHANGYG，LIUC，CUID，etal.Theeffectofchronicbacterialprostatitisonsemenqualityinadultmen：ameta-analysisofcase-controlstudies[J].SciRep，2014，4：7233.

[28]LIUBJ，SONGZ，SUSF，etal.AbnormalExpressionofSgIisCloselyRelatedtoSeminalVesiculitis[J].Urology，2015，88(227)：e9-e14.

[29]RESTREPOB，CARDONA-MAYAW.Antispermantibodiesandfertilityassociation[J].ActasUrolEsp，2013，37(9)：571-578.

[30]MAHDIBM，SALIHWH，CAITANOAE，etal.Frequencyofantispermantibodiesininfertilewomen[J].JReprodInfertil. 2011，12(4)：261-265.

[31]CUID，HANGW，SHANGYg，etal.Antispermantibodiesininfertilemenandtheireffectonsemenparameters：asystematicreviewandmeta-analysis[J].ClinChimActa，2015，444(15)：29-36.

[32]JONSSONM，LINSES，FROHMB，etal.SemenogelinsIandIIbindzincandregulatetheactivityofprostate-specificantigen[J].BiochemJ，2005，387(Pt2)：447-453.

[33] 尹奇焕. 精液pH值与精液液化异常的关系[J]. 中国医药导报，2011，(31)：110-111.

[34] 国家人口和计划生育委员会科学技术研究所．世界卫生组织人类精液检查与处理实验室手册[M]. 第 5 版． 北京：人民卫生出版社，2011,7-192.

(编辑 王 玮)

2016-03-15

2016-04-16

国家自然科学基金(No.81270685)

王增军，主任医师，教授，博士生导师.E-mail：zengjunwang2002@sina.com

苗陈岿(1992-)，男(汉族)，硕士在读，研究方向：泌尿男科学专业.E-mail：medicalmck@163.com

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10.3969/j.issn.1009-8291.2016.12.020