倫敦生物報指出:美國的科學家已經發現精蟲細胞是從何得到爆發性的能量使牠們能夠到達卵子並穿透卵子。
波士頓兒童醫院及Howard Hughes醫科研究所的研究者測量發生在單一精蟲細胞的電流活動,並將他們的研究結果發表在『自然』期刊中,這項由Drs Yuriy Kirichok 及Betsy Navarro所進行的研究,是首次測量通過精蟲外膜電流的研究。
由於具備了測量精細胞電流活動的能力,使得這研究者能夠對於『CatSper』所扮演的角色加以探討。『CatSper』是維持男性生殖力所需的一種蛋白質,它只存在於成熟精蟲的尾巴;但至於這種但白質的功能為何、或如何運作都尚未有定論。先前以老鼠為模型的研究中曾發現:缺乏這種蛋白質的老鼠由於牠們的精蟲活動力不佳,並且無法穿透卵子的外層保護膜因而導致不孕。
這項全新的研究直接測量精蟲所傳導的電流活動,發現CatSper是容許鈣離子進入精蟲尾巴的主要管道。Dr. Navarro表示:長久以來科學家們就已經認定發生在精蟲的電流活動是非常重要的事件,近二十年來,他們也一直不斷地努力找出可以成功測量精蟲電流的方式。當鈣離子湧入時,會形成一股可測量的電流,這使得精蟲過度活化,給予精蟲爆發性的能量幫助牠們游向卵子作最後的衝刺並且穿透卵子。由正常老鼠所製造出的精子可以測量到這股電流,但是,缺乏CatSper的老鼠所製造出來的精蟲則缺乏這種電流活動。這種化學改變會將精蟲尾部穩定的波動擺動轉換成快速激烈地拍打。
這項發現提供未來的研究方向:可鎖定在以CatSper作為標的,發展出新的男性避孕方式。Dr. Navarro表示:如果科學家們發現可以阻斷這股電流的物質,便可以用來作為男性避孕藥物。以前人們不了解正確的目標為何,所以沒辦法有系統地研發藥物。然而現在,藉由這項發現,只要阻斷CatSper的作用,就可以阻斷鈣離子的通道了。Dr. Navarro表示:目前有更進一步的研究發現:CatSper會被精細胞內鹼性環境啟動,而開起柵門讓鈣離子進入。研究者下一步的任務就是去探討為何精細胞內的環境會轉為鹼性。他認為很可能是精蟲接受到卵子釋放出的某種物質才會引起這種改變。
Dr. Kirichok表示:之前測量精蟲電流活動所作的嘗試之所以失敗,主要是因為無法找到能將精蟲細胞膜以及所使用的移液管之間的空隙緊密封閉的物質。但是科學家們利用氣泡鑲嵌在精蟲的頭部底下,可使得精蟲與移液管之間能緊密接觸,亦即藉由我們已知「胞膜箝制術」的步驟來進行研究。這種「精蟲胞膜箝制」的技術及電流活動的研究使得科學家們得以偵測精蟲其他方面目前尚未清楚的行為模式。例如:可能與精蟲釋放出可將卵子周圍障礙溶解酵素的過程有關的其他鈣離子通道等。
此項研究可能也有助於了解及治療某些形式的男性不孕症。英國雪菲爾大學的資深講師 Dr Allan Pacey表示:「我們了解精蟲的過動現象對於成功受精非常重要,我們也懷疑這可能是某些男性無法另其配偶成功受孕的原因」。他並表示:如果我們能夠更清楚了解參與整個過程的分子機轉,我們便能及早診斷出問題所在,因而節省這些夫婦為求子所浪費的時間並減輕他們的痛苦。