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唾液酸在精卵结合中的作用

受精是卵子和精子融合为受精卵的过程。哺乳动物的获能精子接触卵周的卵膜或透明带时,特异地与卵膜上的某种糖蛋白结合,激发精子产生顶体反应:顶体外围的部分质膜消失,顶体外膜内陷、囊泡化,顶体内含物包括一些水解酶外逸。顶体反应有助于精子进一步穿越卵膜。

01受精作用

含有精子的精液在女性生殖道中前行一段时间后,精子缓慢地通过子宫,在输卵管壶腹部与卵子相遇,并发生受精作用。众多的精子只有一个能进入卵细胞,与其结合形成受精卵。

02受精过程三个细胞与细胞间的相互作用

1、精子与卵子周围由高度糖基化细胞外基质-透明带(ZP) 的初级结合。

2、顶体反应开始后逐渐暴露的顶体膜与ZP的结合。

3、顶体反应后,精子质膜与卵子质膜的结合[1]。

03唾液酸化序列是人精卵结合主要的碳水化合物配体

受精过程实际上是由碳水化合物介导的一系列事件[1-2]。对于卵子透明带来说,有相关生化测定的结果显示,卵子ZP上含有数量丰富的唾液酸、半乳糖以及乙酰氨基葡萄糖的转移酶[1,3]。Pang等[4]使用超灵敏质谱分析发现Lewis(x) 唾液酸化序列是人卵透明带上最为丰富的末端糖基序列;当该序列被特异性抗体结合后,精子-ZP结合在很大程度上被抑制。该研究说明Lewis(x) 唾液酸化序列是人精卵结合主要的碳水化合物配体。

燕窝照片由陈永云小姐提供

04唾液酸的糖蛋白对顶体膜起维持稳定作用

研究发现精子顶体中有富含唾液酸的糖蛋白,它可使顶体膜维持稳定[5]。作为生物识别标志中的一种,存在于糖蛋白聚合物末端的唾液酸,会在精卵相互识别时发挥其信号识别的作用:获能时唾液酸的丢失可使精子膜内的蛋白质重新排列、聚集成簇,精子膜结构因而改变,助力精卵结合[1,6]。

小鼠体外实验显示,游离唾液酸可与精子竞争性地结合卵子ZP,从而抑制精卵识别作用,然而添加唾液酸酶特异性抑制剂后,获能精子结合ZP数量下降[7]。

05唾液酸与精卵相互识别

精子头部质膜以及顶体膜表面都分布有唾液酸,与卵子相遇时,后者透明带上所含的唾液酸酶可将前者的唾液酸转移到透明带表面的N-乙酰氨基葡萄糖上[8],从而改变了透明带上的末端糖基,与此同时精子上的卵结合蛋白也被暴露出来,使精子与卵子能相互识别。

如果在精子成熟、获能过程时加入糖蛋白合成抑制剂,在此阶段加入糖苷酸处理已经获能的精子,使精子膜上的糖结合物的构造发生改变,最终会使导致精子丧失与卵子识别并结合的能力。

研究证实,大量唾液酸化可以将雌性识别分子固有模式的耐受性提高。有实验证实,已与卵细胞结合的精子上的唾液酸酶释放会将卵子透明带上的唾液酸移除,使卵细胞识别精子能力下降,进而阻止更多的精子结合到卵子上[9]。

参考文献

[1]Clark GF.A rolefor carbohydrate recognition in mammalian spermegg binding.BiochemBiophys ResCommun,2014,450(3) : 1195-203.

[2]LayKM,OskiroR,ArasokiC,etal.Role ofacidification elicited by sialylation and sulfation of zonaglycoproteins during oocyte maturation in porcine sperm-zonapellucida interactions.J ReprodDev,2011,57(6) : 744-751.

[3]YesilyurtB,SaharU,DeveciR.Determinationof the type and quantity of sialic acid in the egg jelly coat of thesea urchin Paracentrotus lividus using capillary LC-ESI-MS/MS.MolReprodDev,2015,82(2) : 115-122.

[4]PangPC,ChiuPC,LeaCL,etal.Humansperm binding is mediated by the sialyl-Lewis( x) oligosaccharide onthe zona pellucida.Science,2011,333(6050) : 1761-1764.

[5]ZhaoYG,YangZX.Apoptosisof epididym is epithelium and content of epididym is sialic acidfollowing torsed /detorsed testes in rat.Journalof Shanghai Second Medical University ( Foreign Language Edition),2004,16(2) : 114-117.

[6]Clark GF.The roleof carbohydrate recognition during human sperm-egg binding.HumReprod,2013,28(3) : 566-77.

[7]Ma F,WuD,DengL,etal.Sialidaseson mammalian sperm mediate deciduous sialylation during capacitation.J BiolChem,2012,287(45) : 38073-38079.

[8]戴 功,王丽梅,杨新颖,等. 多聚唾液酸转移酶的研究进展.中国生物工程杂志,2005,25(9): 24-28.

[9]VelásquezJG,CanovasS,BarajasP,etal.Role ofsialic acid in bovine sperm-zona pellucida binding.MolReprodDev,2007,74(5) : 617-28.

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博士谈燕窝中山大学基础医学博士后————————广州中医药大学
医学博士
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