【佳學(xué)基因檢測】SLO3突變是男性不育弱精子癥基因檢測目標嗎？

鉀通道在細胞膜電位（Vm）的設(shè)置和恢復(fù)中起著重要作用，并影響電壓敏感離子通道的活性。用電壓敏感染料計算了非獲能精子的Vm~−40毫伏，電容會導(dǎo)致Vm（超極化）負移到~−60/−70毫伏。早期關(guān)于提高細胞外K+濃度（使EK值更為正值）對人類精子功能影響的研究揭示了膜電位變化的后果。從標準水平增加細胞外鉀離子（通常≈5 mM）到管液中報告的濃度（25–30 mM）誘導(dǎo)非獲能細胞和獲能細胞中[Ca2+]i增加，P4進一步增強。因此，K+通道活性可能通過增加[Ca2+]i間接調(diào)節(jié)精子功能。通過藥理學(xué)評估來鑒定K+通道類型的嘗試由于可用試劑的低選擇性而受到阻礙，因此，提出了許多候選試劑。類似地，一些不同的K+通道家族已經(jīng)免疫定位于睪丸和/或成熟精子。然而，賊近使用膜片鉗電生理學(xué)和轉(zhuǎn)基因小鼠模型的研究在確定精子K+電導(dǎo)的分子性質(zhì)方面取得了重大進展。

人精子鉀通道的特性與功能

基因解碼用小鼠精子在全細胞膜片鉗條件下來明確精子K+電導(dǎo)的生物物理特性。堿化激活原理片中的pH和電壓敏感的外向整流K+電流（IKSper），引起膜電位的快速超極化。對正常和轉(zhuǎn)基因小鼠精子的電生理學(xué)研究證實，孔形成亞單位Slo3（KCNU1）存在于主片段中，構(gòu)成了負責小鼠IKSper的K+通道，是生育所必需的。突變的雄性小鼠不能生育，它們的精子在體外受精時受精率很低。然而，異源表達的SLO3通道的電壓敏感性不同于IKsper，這表明精子中存在一個額外的調(diào)節(jié)成分。只有與含有52的輔助亞單位富含亮氨酸重復(fù)序列（LRRC52）共表達，表達的小鼠Slo3的生物物理特性才與天然小鼠IKSper的相似。LRRC52是必要的，以允許通道在生理相關(guān)電壓和pH值下激活。LRRC52空白小鼠精子中IKSper的電壓敏感性嚴重降低，導(dǎo)致雄性不育和IVF成功率低。因此，小鼠精子的正常受精潛能取決于異聚體K+通道SLO3/LRRC52的表達，該通道允許Vm的pH調(diào)節(jié)。

與此形成鮮明對比的是，人類IKSper受[Ca2+]i調(diào)節(jié)，只有相對較弱的堿性激活和高濃度阻斷(≈30μM） P4。確定人類精子中K+電導(dǎo)的性質(zhì)并非沒有爭議。與小鼠一樣，人類SLO3和LRRC52的異源共表達導(dǎo)致電流對天然人類精子K+電流具有相似的[Ca2+]i依賴性、P4敏感性和單通道電導(dǎo)，表明SLO3是人類IKSper的介導(dǎo)者。然而，Mannowetz等人主要根據(jù)藥理學(xué)的研究結(jié)果認為，鈣激活的大鉀（BK）通道SLO1而不是SLO3是人類精子中的K+通道。Lopez-Gonzalez等人使用電壓敏感染料研究藥物對Vm的影響，得出結(jié)論SLO1和SLO3都參與了獲能介導(dǎo)的超極化。作者認為，SLO1和SLO3通道的結(jié)合可能是獲能相關(guān)超極化的基礎(chǔ)，甚至SLO1和SLO3亞單位可能形成具有獨特藥理特征的異四聚體。盡管蛋白質(zhì)組學(xué)證據(jù)表明，人類精子中表達的主要K+通道亞單位是SLO3而不是Slo1，但必須對SLO3功能喪失的患者進行研究，以便明確回答有關(guān)人類精子鉀通道組成的問題。

人類IKsper對Ca2+敏感（見上文），P4可將[Ca2+]i升高到足以增強IKsper的水平。反過來，IKSper的激活使Vm超極化，這可能會減少CatSper的開放，這表明CatSper的活性和膜電位的調(diào)節(jié)之間存在聯(lián)系。由于高濃度的P4抑制了IKSper，有人提出，在卵丘卵母細胞復(fù)合體的外層膜中，高P4水平通過激活I(lǐng)CatSper和阻斷IKSper共同作用引起精子活力的過度激活。

人類精子鉀通道功能受損的證據(jù)

膜片鉗電生理分析是研究IKSper的少有直接方法。對正在接受治療的患者或之前抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療失敗的患者的精子進行K+電導(dǎo)異常的電生理學(xué)篩查，表明約10%的患者的精子表現(xiàn)出有效去極化的Vm(≥0 mV），這是由可忽略的IKSper或增強的內(nèi)向電導(dǎo)引起的。盡管CatSper功能正常（P4誘導(dǎo)[Ca2+]i升高，粘性介質(zhì)滲透和運動運動學(xué)正常），精子表現(xiàn)出這些異常的樣本比那些膜電位更為負的樣本更有可能達到“較差”的受精水平（在有四個或更多中期II卵母細胞的周期中<25%的受精率）。外顯子組分析的一個病人（病人D）的細胞有一個穩(wěn)定的病變在外向電導(dǎo)，沒有發(fā)現(xiàn)任何致病突變。本研究揭示了K+電導(dǎo)和/或Vm調(diào)節(jié)的異常既常見又復(fù)雜，并且受累細胞的受精潛能嚴重降低。然而，功能損害的確切性質(zhì)仍不清楚，這是今后研究的一個重要方面。

其他研究人員對男性生育力中鉀通道蛋白影響力的研究

Human sperm ion channel (dys)function: implications for fertilization