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【摘要】 蛋白激酶A(protein kinase A，PKA)是第二信使cAMP通路中的关键分子，介导跨膜信号的信号传导。本篇重点介绍蛋白激酶A在男性不育方面，特别是对精子顶体酶活性的影响。
【关键词】 蛋白激酶A；精子；精子顶体酶活性
精子顶体是由精子细胞核附近的高尔基复合体所形成，顶体内富含多糖及各种水解酶。其中顶体酶是一种特殊的丝氨酸水解蛋白酶，它在引起精子发生顶体反应、精子与卵子特异结合和使精子穿过透明带等受精过程中起着关键作用。高晓勤［1］等报道了顶体酶阳性率和活力低下是男性不育的一个重要原因，精子顶体酶是受精过程中的关键酶。亦在雄性生育调节研究中表明，测定精子顶体酶的活性，是估价精子受精能力的重要依据［2，3］。
随着研究的不断深入，蛋白激酶与男性不育的关系研究越来越引起人们的重视。PKA，是Krebs等人继Suthertaud提出的cAMP第二信使的概念之后，在研究糖原的代谢过程中发现的。PKA是一种在真核细胞中普遍存在的丝/苏氨酸蛋白激酶。一般认为, 真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA,从而使其底物蛋白发生磷酸化，或通过蛋白质的相互作用，影响精子发生过程中的许多关键蛋白，从而调节生殖细胞的分化、发育、释放和凋亡。
1 PKA的结构特点和作用机理
PKA又称为依赖于cAMP的蛋白激酶A (cyclic-AMP dependent protein kinase A)，是由四个亚基组成的四聚体, 其中两个是调节亚基(regulatory subunit, 简称R 亚基)，另两个是催化亚基(catalytic subunit, 简称 C 亚基)。根据其在降胆葡胺(DEAE)阴离子层析柱上洗脱的顺序可分为Ⅰ型和Ⅱ型。在两种类型的PKA中，C亚基是相同的，只是R亚基稍有不同，表现在部分氨基酸顺序和cAMP结合能力以及自身磷酸化的情况,在组织器官特异性上也有差异。R和C聚合后的全酶(R2C2)无催化活性，因此认为R亚基在全酶中起抑制C亚基的作用。R亚基与cAMP结合后导致R和C亚基解离，使C亚基表现出催化活性。活化的PKA可作用于各种与糖脂代谢相关的酶类，一些离子通道和某些转录因子，使它们发生磷酸化并改变其状态。R亚基之间形成二聚体时相互作用的位置在肽链的N端，不同类型的R亚基之间的氨基酸顺序上的区别主要表现在该部分。
一般认为，真核细胞内几乎所有的cAMP的作用都是通过活化PKA，从而使其底物蛋白发生磷酸化而实现的。cAMP与PKA的调节亚基结合，使PKA的调节亚基与催化亚基分开，被激活的催化亚基可使底物磷酸化。磷酸化和去磷酸化是信号传导中最简便而又十分快捷的反应方式,一般是通过磷酸化而激活,去磷酸化而失活,磷酸成为蛋白(酶)的活性标记。PKA既可直接修饰细胞质中的底物蛋白，使之磷酸化后立即起作用，也可以进入细胞核作用于基因表达的调控蛋白启动基因的表达。
2 PKA对精子顶体酶活性的影响
顶体酶常被称为类胰蛋白酶［4］，它能增强精子的活动性和促进精子的移动。哺乳动物精子在受精过程中，除了头部发生形态学的变化之外，还包含着顶体酶的激活与释放，使精子得以穿入卵子而结合成受精卵。Schill［5］指出，顶体在发育和功能方面的障碍会明显削弱精子的受精能力。资捷［6］等实验以一氧化氮供体SNP处理人精子，在一定范围内可诱导人精子表达顶体酶活性，同时促进精子顶体反应率升高。并又通过IL－6处理人精子，发现IL-6到达一定浓度时，人精子顶体酶活性显著升高，精子顶体反应率明显增强，呈剂量依赖性，提示精子顶体酶活性升高是诱导顶体反应的原因之一。覃国芳［7］实验研究表明，测定精子顶体酶的活性，已成为男性学研究领域中的一个重要课题，也可作为临床评价男性精子活动力及受精能力的重要依据。
顶体是精子蛋白酪氨酸磷酸化的一重要部位, 获能体系有利于精子发生酪氨酸磷酸化, 尤其是提高精子顶体区域的磷酸化水平。PKA的激活可促使顶体酶发生磷酸化，进而促进获能和顶体反应的发生。未获能精子酪氨酸磷酸化的蛋白分布在精子尾部, 获能后将转移至顶体区域, 顶体是精卵结合区, 因而这一蛋白酪氨酸磷酸化位点的转移具有重要的生理意义［8］。
PKA能激活位于顶体外膜的电压依赖性钙通道,后者使顶体内部的Ca2+释放至胞质中,磷脂酶C(PLC)因Ca2+浓度升高而激活并水解磷脂酰肌醇二磷酸,其水解产物激活蛋白激酶C,后者使精子质膜上电压依赖性钙通道(L型)开放,胞质中第二次较大幅度Ca2+浓度的上升导致质膜溶解及顶体反应发生［9］。说明PKA可专一调节顶体反应。KT5720是PKA的一种可逆性竞争抑制剂，Sengoku K［10］研究表明, KT5720在最大实验浓度(100 nM)的条件下,能完全抑制由弗司扣林或dbcAMP刺激的顶体反应,而25 nmol/L和50 nmol/L浓度的KT5720对弗司扣林引起的顶体反应有58%的抑制作用,对dbcAMP引起的顶体反应则分别有50%和67%的抑制作用。
综上所述,PKA是第二信使cAMP通路中的关键分子,介导跨膜信号传导,许多实验研究已经显示PKA参与调节精子的获能和顶体反应，更加深入研究这种调节作用的分子机制将为男性不育的临床诊断和治疗提供新的方法和思路。
【参考文献】
［1］高晓勤，许爱萍，张祥令,等.217例男性不育症精子顶体酶检测与分析［J］.生殖医学杂志，2003,12(4):202-206.
［2］覃国芳，高晓勤，许爱萍.不育症患者精子顶体蛋白酶活性的观测［J］.贵阳医学院学报，1994,19(3):236-238.
［3］高晓勤，杨薇，许爱萍，等.精子顶体酶完整率与顶体酶活性的关系［J］.贵阳医学院学报，1995，20(1):18-20.
［4］Schill WB. Quantitative determination of acrosin activity in human spermatozoa［J］.Fertil steril，1974，25（8）:703-712.
［5］Schill WB. Some disturbances of acrasomal development and function in human spermatozoa［J］.Human Reprod，1991,6:969-978.
［6］资捷，宋平，王莉平.NO通过人精子顶体酶对顶体反应的影响［J］.中国男科杂志，2006，20（5）：42-43.
［7］覃国芳,高晓勤.大鼠精子顶体蛋白酶的增龄变化［J］.贵阳医学院学报，1994,19 (1):1-4.
［8］Howes L，Jones R .Interactions between rona pellucida glycoprotiens and sperm proacrosin/acrosin during fertilization［J］.J Reprod Immunol,2005，53(1-2):181.
［9］李杨.蛋白激酶C对精子顶体反应和活力的影响［J］.中华男科学杂志，2002，8（5），367-369.
［10］Sengoku K,Tamate K,Takuma N,et al.Involvement of protein kinases in platelet activating factor-induced acrosome reaction of human spermatozoa［J］.Mol Hum Repro，1996，2(6):401-404.
作者单位：贵阳医学院组织胚胎学专业，贵州 贵阳 550004