近日来自中科院动物研究所的段恩奎研究组与浙江省医学科学院石其贤教授，吉林大学白求恩第二医院麻彤辉教授合作研究发现一个一个水通道蛋白（AQP3）在小鼠和人的精子尾部呈现特异的细胞膜定位，并证实了AQP3是精子在雌性生殖道中实现低渗适应的一个关键蛋白。研究
论文发表在12月7日的《细胞研究》（Cell research）杂志上。
大多数哺乳动物雄性与雌雄生殖道之间存在一个天然的渗透压差（以小鼠为例：雄性附睾~415 mOsm, 雌性子宫~310 mOsm）。精子从雄性生殖道进入雌性生殖道，经历了一个生理状态下的“低渗应激”。这种应激一方面有利于激活精子运动（从进化上保留了鱼类精子的特征），但低渗环境同时也是一把“双刃剑”，可导致精子细胞过度肿胀对其功能产生潜在伤害。为了消除低渗导致的负面影响，精子在进化中形成了一套高效的液体调节系统以应对这种生理性“低渗应激”导致的细胞肿胀。然而，在此过程中起关键作用的精子蛋白尚未被发现。
在新研究中研究人员发现水通道蛋白AQP3在小鼠和人的精子尾部呈现特异的细胞膜定位。AQP3缺陷的精子在进入雌性生殖道后，虽然能够实现运动激活，但很快表现出大量精子尾部发生弯曲变形。渗透压梯度实验及精子游动中实时录像监测等手段进一步证实AQP3缺陷精子对低渗导致的细胞膨胀抵御能力下降，在相对低渗的雌性生殖道环境中发生细胞膜进行性膨胀，进而对精子尾部产生机械性牵张并最终导致尾部变形。体内外功能实验表明，由于存在尾部缺陷，大量AQP3敲除鼠精子不能有效地穿越子宫-输卵管结合处狭部，导致精子进入输卵管与卵子相遇的机会降低，从而表现出雄性小鼠生育力下降。
此研究首次揭示了AQP3是精子在雌性生殖道中实现低渗适应的一个关键蛋白，在“低渗应激”介导的精子运动激活和细胞过度肿胀这一对利弊权衡（trade-off）中起到消除负面影响的作用，从而最大优化精子功能。鉴于AQP3在人精子中的表达与小鼠呈现相同模式，其在男性不育/低生育力患者中的作用尚待进一步研究。
（生物通：何嫱）
作者简介：
段恩奎
现任中国科学院动物研究所计划生育与生殖生物学重点实验室研究员、博士生导师、中国科学院动物研究所党委书记、副所长、973“人类生育调节及其相关重要疾病的基础研究”项目首席科学家。兼任国家重大科学研究计划 “发育与生殖研究”专家组副组长、国家基金委学科评议组专家、国家人口与计生委科技专家委员、中国科学院研究生院
学术委员会委员、《Current Zoology》和《生命科学》编委。
主要从事胚胎植入分子机理和干细胞生物学研究，2000年以来在生殖生物学和干细胞领域发表SCI论文70余篇。先后主持国家重点基础研究发展规划、国家重大科学研究计划、中国科学院知识创新方向性项目、国家自然科学基金等多项课题。获省、部级科技成果奖4项、并获有突出贡献的中国博士学位获得者、国务院政府特贴和国家重点实验室计划先进个人等奖励。目前正在以基因敲除鼠为模型开展胚胎植入和胚胎发育机制的相关研究，以及诱导成体干细胞向胰岛素分泌细胞分化及其机制的研究。
石其贤
著名医学科学研究员。1960年南京大学生物系毕业后，师从张致一院士研究女用口服
避孕药。1970年起，先后与桑国卫院士和唐希灿院士合作研究男女避孕课题。1982年赴美国加州大学生殖内分泌中心进行博士后研究，1984年回国后继续从事受精生物学研究。1992年至1993年，赴美国剑桥大学Babraham研究所研究细胞信号转导机制。主持了多项国家然科学基金研究项目。曾获省科技进步二等奖（2次）、三等奖，国家计生委科技进步一等奖，全国科技大会奖，国家计生委先进工作者，国家人事部、卫生部和国家中医药
管理局先进工作者等奖项和称号。参编专著4部，发表学术论文70余篇，其中2篇分别发表于国际权威刊物《科学》和《自然》杂志上。现任浙江省医学科学研究院研究员、中国生殖生物学会理事、国家然科学基金学科组评委、《生殖医学》和《Development and Reproductive Biology》等多家杂志编委。
麻彤辉
教育部第七批“长江学者奖励计划”特聘教授、国家杰出青年基金获得者。东北师范大学二级教授、膜通道实验室主任。长期从事膜蛋白结构与功能和高通量筛选药物发现研究，在国际上首先建立了水通道基因敲除小鼠模型并进行了大量水通道基因功能的创新性研究；建立了国际领先的基于高通量筛选的
中药天然产物化学生物学平台；在氯离子通道小分子药物发现方面做出重要贡献。目前主要研究方向是细胞膜通道基因功能与药物发现、
肿瘤细胞和干细胞分化的化学
遗传学，心脑血管疾病新分子靶标研究和药物发现。主持了国家杰出青年基金、国家自然科学基金、科技部国家重点基础研究发展计划项目（973）课题、美国囊性纤维化基金会药物发现项目等。在SCI杂志上发表研究论文70余篇，影响因子总和超过380，被SCI源期刊引用3500余次。2005年享受国务院政府特殊津贴，2006年入选新世纪百千万人才工程国家级人选。
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