PNAS：精子通过改变游动模式来定位卵子

时间：2021-11-02 00:00:00 来源：网络整理

一项新的研究揭示了精子是如何改变它们的游泳模式以导航到卵子的，从一种让精子沿直线运动的对称运动，转变为一种促进更环状游泳的不对称运动。

这种行为上的变化被称为“过度活跃”，一旦精子靠近卵子，它就会扫过该区域，从而提高精子找到该区域的几率。

在体外研究中，研究人员设计了带有微米大小通道的微流控芯片，这样他们就可以用显微镜和高速摄像机观察奶牛的精子。

通过揭示其中的机制，这项研究不仅解开了精子如何导航到卵子的谜题，而且对人类体外受精和奶牛繁殖也有启示，并为工程师设计微型游泳机器人提供了新的信息。

“通过了解是什么决定了导航机制，以及精子到达卵子的生物物理和生化线索，我们可以会利用这些线索来治疗不孕不育的夫妇，并选择体外受精的最佳策略。”该论文的资深作者、农业与生命科学学院助理教授Alireza Abbaspourrad说。

这项名为“Mammalian Sperm Hyperactivation Regulates Navigation Via physical Boundaries and promotes pseudo-Chemotaxis”的研究发表在10月29日的《美国国家科学院院刊》(proceedings of The National Academy of Sciences)网络版上。

这篇论文阐明了数百万精子是如何通过雌性哺乳动物的生殖道，最终只有少数精子到达受精点的。精子紧贴着侧壁，在生殖道上下流动的少量液体中沿直线游动。但一旦精子到达子宫交界区，进入输卵管并向卵子移动，钙离子就会涌入它们的鞭毛，引发过度活跃和循环游动。需要更多的研究来确切地了解是什么触发了鞭毛中的钙内流。

微流控芯片使研究人员能够控制环境。研究小组记录了精子沿室壁游动的情况。然后他们测试了包括咖啡因在内的化合物，这些化合物可以增加细胞细胞质中的钙离子。他们记录了精子在钙存在下的行为转变，从对称的直接游动到过度激活的环形游动，这意味着精子不再紧挨着细胞壁。如果没有这种转变，精子可能会陷入死胡同，卡住。

“事实证明，这种(游泳)状态是受精所必需的，”Abbaspourrad说。他说，尽管这些观察是在体外实验室进行的，但它提供了一种可能发生在体内的感觉。

原文标题：

Mammalian Sperm Hyperactivation Regulates Navigation Via physical Boundaries and promotes pseudo-Chemotaxis

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