作者：Ewen Callaway
精子到達卵子的道路與其說是一場衝刺，不如說是一場致命的障礙賽。在數百萬個射出的精子細胞中，只有一個幸運地到達輸卵管，在那裡等待受精的卵子，它必須征服圍繞卵子的厚厚的、膠狀的粘液層和細胞，才能到達它的目標。
幸運的是，精子有幫助。今天在《自然》雜誌上發表的兩項研究表明，精子如何感知由卵子周圍的細胞釋放的女性性激素——孕酮。研究表明，這種激素可能會引導精子到達卵子，並給精子提供最後到達卵子的推動力。這些發現可用於設計一類新型避孕藥物。
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“這確實是在我們理解精子如何調節方面向前邁出的重要一步，”英國伯明翰大學的生殖生物學家史蒂文·普布利科弗說，他沒有參與這兩項研究。
在之前的一些實驗中，射出的人類精子已被證明會遊向孕酮含量高的區域。這種激素還會導致細胞更強有力地抽打它們鞭狀的尾巴，以便到達卵子，這種情況稱為過度活躍。“我們有充分的理由認為對孕酮的反應很重要，但很難確定，”普布利科弗說。
切換通道
最新的研究由德國和美國的獨立團隊領導，他們同意同時發表他們的發現，表明孕酮激活了一個名為CatSper的分子通道，該通道使鈣湧入精子細胞。
加利福尼亞大學舊金山分校的生殖生物學家波莉娜·利什科說，沒有這個通道的小鼠是不育的，一些攜帶製造該通道基因突變的人也是如此。無法制造CatSper的精子無法變得過度活躍。
利什科和基裡喬克的團隊開發了一種測量精子內由鈣等離子體產生的電流的方法，類似於神經科學家記錄神經元的電活動的方式。他們發現，向射出的人類精子中新增孕酮會增強電流，而用阻斷CatSper的藥物治療精子會降低電流。將細胞放入高pH環境中，例如卵子周圍的環境，也會啟用CatSper。高pH值和高孕酮的組合產生了更強的效果。
由德國波恩歐洲高階研究中心和研究中心生物物理學家本傑明·考普領導的第二個團隊在他們自己的實驗中得出了相同的結論。他們還測量了人類精子內的鈣水平，發現施用孕酮的效果幾乎是瞬間的。考普說，這種快速作用使傳統的分子訊號通路幾乎沒有時間發揮作用，並表明CatSper本身會檢測到性激素並導致鈣水平升高。
考普說，孕酮感應問題可以解釋一些不孕症病例。“可能是有些卵子產生的孕酮不足，或者有些精子對孕酮的敏感性不如其他精子。”
然而，考普說，啟用CatSper的治療不孕症的藥物需求量不大，因為體外受精已經很好地解決了不孕症問題。研究人員說，更有希望的是，透過阻礙該通道感知孕酮的能力或完全阻止其工作的藥物來阻止受孕。
“對人類來說，如果你能阻斷CatSper，它將是一種理想的避孕藥，”馬薩諸塞州波士頓兒童醫院的生物化學家大衛·克拉珀姆說，他的團隊發現了該通道，並且正在尋找抑制它的藥物。已知只有精子細胞會製造CatSper，因此這種藥物不太可能產生許多副作用。利什科補充說，它也可能適用於男性或女性服用，因為它可能作用於精子，而不管它們的位置如何。