精子也会缺钙吗?
时间:2018-01-08

江苏省人医生殖中心:李楚玉

导读:

由于男性生殖能力异常所致的不育接近50%。为什么男性生殖问题如此高发呢?又是哪些因素可能影响男性精子的质量呢?试管婴儿的精卵结合中,受精问题是否和精子有关?受精“乏力”和缺钙有关吗?

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精子里的钙离子


我们都知道,钙是人体所需的必要微量元素。缺钙会引起骨质疏松,免疫力低下等诸多健康问题。在人体中99%的钙质存在骨骼牙齿中,那微小的精子是否也会缺钙呢?人体摄入的无机盐离子经血液运输到各组织器官,而各种元素在不同的组织及器官中的含量存在较大差异,其含量的多寡取决于各种组织器官对不同元素的需求。有相关研究表明,精浆中的钙,镁,钾均比血清中高4~5倍,锌则高出10多倍,可以说明多种微量元素对男性生殖的重要作用。

钙离子参与精子运动


精子的功能是将父性基因传递到母性配子。这个高度分化的细胞,发育成熟以后可调控自身的活力,成功地找到卵子。在大部分雄性配子中,精子鞭毛是运动的驱动力,轴丝是精子鞭毛的中心结构。精子中鞭毛拍打的动力能量来源于轴丝动力蛋白的ATP酶,而动力蛋白ATP酶的活性受钙离子的影响。

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科学家做过一个有趣的实验,取正常成年男性的精子,分别放置在含不同浓度钙离子的培养基里,培养一段时间之后统计分析。结果发现,在含有高浓度钙离子和不含钙离子的培养基里培养一段时间之后,精子的总活力和前向运动比例均下降了,而中等浓度钙离子培养基里的精子,总活力和前向运动比例升高了。这个实验告诉我们,适宜浓度钙离子对精子的运动有积极的影响。钙离子作为细胞的第二信使,对细胞膜的通透性和细胞内的物质代谢起到重要的调节作用,精浆钙离子浓度对精子的运动起重要作用。低钙不利于精子运动,高钙也会导致精子游动异常。

钙离子参与精子获能

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一枚精子想要与卵子成功结合,不仅仅需要具备运动的能力,还有许多艰辛的过程要经历——“获能”和“超激活运动”。其实,早在附睾中,精子就已经发育成熟具备了繁衍子代的能力,但由附睾分泌的一种糖蛋白-去能因子附于精子表面,抑制了他的受精能力。当精子进入女性生殖道以后,精子顶体表面的糖蛋白被女性生殖道分泌物中的酶类降解,去能因子的作用被解除,精子才具有真正的受精能力,这就是精子获能。“获能”并不是获得能量,而是获得受精能力。获能是指精子获得穿透卵子透明带的能力,是精子在受精前必须经历的一个重要阶段。随着精子的获能,氧耗量增加,精子运动加速,并迅速游向卵子,最终实现精卵结合。

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(图:钙离子通道)


获能后的精子,鞭毛出现低曲率的对称拍打和类似直线路径的前向运动,这种运动形式称为“激活运动”。经过输卵管的精子鞭毛出现大幅度、高曲率的不对称拍打,这种就是所谓的“超激活运动”。精子的超激活运动是成功受精的必要过程之一,且钙离子是基本的调节因子。据文献报道,精子特异性的离子通道CatSper能够控制细胞内钙离子的浓度和精子的前向运动。


尽管我们现在对于精子获能过程中的细胞内钙离子水平的动力学了解甚少,但是获能过程中会出现大量钙离子流,并且细胞外钙离子是精子的超激活运动所必须的。如果超激活运动的精子转移至无钙培养基中30~60分钟,超激活运动就会停止,但是如果此时再加入钙离子,超激活运动又会恢复。钙离子能增强精子的鞭毛拍打幅度,并且细胞内的钙离子水平与超激活运动有着直接的关系。

结语


矿物质是构成机体组织的重要原料,如钙、磷、镁是构成骨骼、牙齿的主要原料,并且在人体组织的生理作用中发挥重要功能。精子就像人类生命开端的一颗种子,他们也需要努力汲取养分,为了每一次与卵子的美丽邂逅而奋力前行。


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