近年來,WHO列出精蟲的受孕指標有逐版放寬的趨勢,反應男性精蟲品質,逐年下滑的狀況,狀況不佳的精蟲除了降低自然懷孕的可能性之外,就算受孕也可能使胚胎發育不良,甚至停止發育,如何篩選精蟲是門重要的學問。現行精蟲篩選分離的技術,是將精液置於不同濃度的培養液中,以離心及游離的方式,將活動力良好的精蟲篩選出來,,胚胎師再從中挑選外型正常的精蟲,進行單一精蟲顯微注射技術(ICSI),然而以外型作為挑選方式,是無法篩選出內部品質不良的精蟲,如何挑選內外品質俱佳的精蟲,也成了目前的課題。
在精蟲製造的過程中,睪丸製造出的精細胞會運送至副睪,在副睪的三個腔室caput (頭部)、corpus (體部)、cauda (尾部)中逐步分化為成熟的精蟲,而其成熟的機制為2018年臺灣團隊首度發表,研究指出蛋白硫氫氧化酶 QSOX (quiescin Q6/sulfhydryl oxidases protein)的兩種亞型QSOX1、QSOX2會表現於副睪,並在精蟲的成熟過程中扮演重要角色。其實驗首先以免疫染色與西方墨點法觀察QSOX1、QSOX2於副睪中表現的狀況。
A. 以免疫螢光染色觀察QSOX1(綠色)大量表現在體部和尾部,少量表現於頭部,QSOX2(紅色)則大量表現在頭部和體部,並無表現於尾部。
B. 以西方墨點法定量副睪中QSOX1蛋白質確實大量表現在體部和尾部。
C. 以西方墨點法定量QSOX2大量表現在頭部和體部。
接著觀察QSOX1、QSOX2與精蟲成熟過程中的關聯性,研究團隊將精蟲由附睪的三個腔室個別分離出來。
A.透過免疫螢光染色發現頭部與體部的精蟲其頂體(acrosome) 的部位附著大量的QSOX1(綠色箭頭),QSOX2(紅色箭頭)則附著於精蟲其頭頸交接處(implantation fossa)。
B.由半定量分析結果同樣看頭部與體部精蟲的頂體存在大量的QSOX1。
C.由半定量分析結果同樣看見頭部與體部精蟲的頭頸交接處(implantation fossa)存在大量的QSOX2。
以上研究如下卡通圖表示,可得知QSOX1及QSOX2在副睪的分佈及作用:
- 當精蟲從睪丸製造運送至附睪,首先在頭部及體部與副睪上皮細胞分泌到管腔的QSOX2結合,後續在體部及尾部與QSOX1結合。
- QSOX1能緊密黏附在精子頂體,使副睪精子去活化,抑制精卵結合前所產生的非特異性頭帽反應。
- QSOX2作用於精蟲的頭頸交接處,主要調控精蟲結構及尾巴的擺動。
同年於生殖年會中,亦有團隊發現QSOX1除了在副睪表現,在異常形態的精蟲上也能檢測到QSOX1的存在,而正常形態的精蟲中則幾乎檢測不到QSOX1;進一步將人類與小鼠的精液與QSOX1進行培養後,發現有部分的精蟲產生凝聚的現象,且產生凝聚現象的精蟲無法進行頂體反應,並帶有大量的硫醇自由基,其細胞凋亡相關蛋白質的活性也增加。由實驗中顯現QSOX1可以凝聚凋亡及受損的精蟲,這也暗示在未來的研究當中,若能運用QSOX1凝聚品質不良的精蟲的特點,篩選出良好品質的精蟲,可能增加精卵受精率及囊胚率。
參考文獻
1. The mechanism underlying the QSOX1-agglutinated sperm and the possible clinical practice. Sheng-Hsiang Li, Yuh-Ming Hwu, Ming-Huei Lin, Ling-Yu Yeh, Robert Kuo-Kuang Lee, Department of Medical Research, Department of Obstetrics and Gyneocology, Mackay Memorial Hospital. 2018 TSRM annual meeting.
2. Mouse quiescin sulfhydryl oxidases exhibit distinct epididymal luminal distribution with Segment-Specific sperm surface associations. Wang TE, Li SH, Minabe S, Anderson AL, Dun MD, Maeda KI, Matsuda F, Chang HW, Nixon B, Tsai PJ.Biology of Reproduction 2018, 99(5);1022-1033.