圖1 研究成果(圖源:[1])
雌雄交配后,卵子和精子之間的化學(xué)感應(yīng)交流可以促進(jìn)配子介導(dǎo)的配偶選擇,可增加未受精卵周圍的精子密度,使卵子選擇受精偏向特定的雄性。人類精子會(huì)對(duì)存在于卵子周圍的卵泡液中的化學(xué)引誘物(有可能是孕酮)做出反應(yīng):化學(xué)引誘物改變精子的運(yùn)動(dòng),不同女性的卵泡液在吸引同一男性精子的能力上表現(xiàn)出差異。然而,配子介導(dǎo)的配偶選擇潛力的理解在內(nèi)部受精物種中仍然有限,并且在人類中完全未探索。
此項(xiàng)研究從英國曼徹斯特圣瑪麗醫(yī)院接受輔助生殖治療的夫婦那里獲得了卵泡液和精子樣本。研究的目標(biāo)之一是伴侶選擇與配子相互作用之間的聯(lián)系,因此,使用接受輔助生殖治療夫婦的樣本,而非不尋求生育治療的男性的精子。所有數(shù)據(jù)都是在不考慮治療和患者身份的情況下收集的,以確保對(duì)患者保密和遵守世衛(wèi)組織良好臨床研究實(shí)踐指南和人類受精和胚胎學(xué)管理局實(shí)踐守則,并確保研究人員在實(shí)驗(yàn)過程中無法識(shí)別來自每對(duì)夫婦的樣本。
此項(xiàng)研究包括同時(shí)選擇試驗(yàn)和非同時(shí)選擇試驗(yàn)。同時(shí)選擇實(shí)驗(yàn)由16對(duì)夫婦組成,包括8組因子交叉:精子與培養(yǎng)皿中2 μl微毛細(xì)管中來自兩名女性(伴侶和非伴侶)的卵泡液共培養(yǎng),以確定精子是否優(yōu)先且始終如一地游向并積聚在特定女性卵泡液中。因此,精子必須游過微毛細(xì)管的長(zhǎng)度(約30 mm),向上移動(dòng)趨化劑梯度,才能進(jìn)入含有卵泡液的微毛細(xì)管;非同時(shí)選擇試驗(yàn)研究評(píng)估了精子對(duì)卵泡液的反應(yīng):向精子提供來自一名女性(伴侶或非伴侶)的卵泡液和對(duì)照精子制備培養(yǎng)基之間的選擇溶液(n=44對(duì),22個(gè)階乘交叉塊)。測(cè)試精子相對(duì)于對(duì)照溶液是否優(yōu)先且持續(xù)地積聚在特定女性的卵泡液中。
此外,精子對(duì)卵泡液反應(yīng)的差異可能是由不同的精子趨化反應(yīng)和/或精子游動(dòng)速度的不同反應(yīng)(即趨化作用)引起的。為了評(píng)估趨化作用在介導(dǎo)精子對(duì)卵泡液反應(yīng)中的潛在作用,研究對(duì)來自非同時(shí)選擇實(shí)驗(yàn)的六個(gè)實(shí)驗(yàn)組子集的12名男性的精子性能進(jìn)行了表征。將經(jīng)典的二分法配偶選擇分析應(yīng)用于微觀尺度,以評(píng)估卵泡液對(duì)精子行為的影響;檢查了男性精子對(duì)卵泡液的反應(yīng),卵泡液是人類精子化學(xué)引誘劑的來源(圖2)。
圖2 評(píng)估精子積累對(duì)不同女性卵泡液反應(yīng)變化的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)
1當(dāng)一名男性的精子面對(duì)兩名女性的卵泡時(shí),精子的反應(yīng)不受卵泡來源的影響
在體內(nèi)受精的物種中,精子不能同時(shí)選擇來自多名女性的卵泡液。在對(duì)16對(duì)夫婦的精子和卵子進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),當(dāng)精子面對(duì)兩名女性的卵泡液時(shí),精子在伴侶的卵泡液或非伴侶的卵泡液的積累沒有差異,表明精子不會(huì)優(yōu)先積聚在伴侶的卵泡液中;當(dāng)精子面對(duì)一名女性(伴侶或非伴侶)的卵泡液和對(duì)照溶液(精子制備培養(yǎng)基)時(shí),精子的反應(yīng)也不受卵泡液來源的影響。
在對(duì)獨(dú)立的夫婦精液和卵子進(jìn)行非隨機(jī)、可重復(fù)的交叉試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),卵子通過和精子之間的化學(xué)通訊,選擇允許哪些精子使卵子受精,而這種選擇并不局限于男女之間的伴侶身份。
3 精子對(duì)卵泡液的反應(yīng)與精子游動(dòng)速度無關(guān)
精子對(duì)卵泡液的反應(yīng)與精子游動(dòng)速度無關(guān),這表明精子的化學(xué)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)不能解釋精子在卵泡液中積累的模式。
4 胚胎質(zhì)量受到卵子對(duì)精子偏好的影響
當(dāng)卵泡液對(duì)伴侶精子更敏感時(shí),輔助生殖的受精率更高(Z=2.25,P=0.02),胚胎質(zhì)量會(huì)提高(χ2=3.51,P=0.06)。但是,伴侶的精子偏好并不能預(yù)測(cè)輔助生殖治療是否導(dǎo)致臨床妊娠(Z=0.82,P=0.40)或活產(chǎn)(Z=1.11,P=0.27)。
卵子和精子之間的化學(xué)通訊對(duì)于受精至關(guān)重要。當(dāng)精子向卵子移動(dòng)時(shí),精子的行為受到卵子或女性生殖道釋放信號(hào)的影響,導(dǎo)致傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為化學(xué)信號(hào)僅用于引導(dǎo)精子進(jìn)入卵子中。此項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)挑戰(zhàn)了這種長(zhǎng)期存在的范式。研究發(fā)現(xiàn)在兩種不同的實(shí)驗(yàn)條件下,精子對(duì)卵泡液的反應(yīng)模式一致;精子在卵泡液中的積累取決于卵泡液和精子的特定組合,并且卵泡液優(yōu)先吸引特定男性的精子;非隨機(jī)、可重復(fù)的精子積累反應(yīng)表明,卵子和精子之間的化學(xué)通訊使雌性對(duì)哪些精子使卵子受精進(jìn)行“神秘選擇”。
雌雄相互作用效應(yīng)也是遺傳相容性的配偶選擇的特征,以避免交配后基因組不相容。在這種情況下,精子對(duì)其伴侶(或?qū)嶋H上是非伴侶)卵泡液的反應(yīng)可能反映了這對(duì)夫婦之間遺傳相容性的程度。在特發(fā)性不孕癥的情況下,精子可能會(huì)優(yōu)先游向來自隨機(jī)(即非伴侶)女性的卵泡液,而不是來自其伴侶的卵泡液。
盡管差異趨化反應(yīng)可能影響生育能力,但研究發(fā)現(xiàn)只有微弱的證據(jù)表明精子對(duì)趨化劑的反應(yīng)會(huì)影響受精成功和胚胎的健康指標(biāo)。雖然難以在體外收集受精數(shù)據(jù),但卵泡液介導(dǎo)的精子差異性募集可能在人類體內(nèi)受精過程中發(fā)揮重要作用,這需要進(jìn)一步驗(yàn)證。下一步需要確定將配子之間的化學(xué)通訊納入臨床實(shí)踐是否不僅可以提高受精成功率,還可以提高植入前后胚胎發(fā)育的質(zhì)量。
盡管人類有足夠的空間和時(shí)間在交配前進(jìn)行配偶選擇,但在孕育后代方面,卵子對(duì)精子的選擇發(fā)揮著主導(dǎo)作用。就繁衍而言,我們的身體很誠實(shí),對(duì)象行不行,還得卵子說了算!
聯(lián)系客服