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为探究温度对精子特异性钙通道 CatSper 的调控作用，华盛顿大学医学院研究人员开展相关研究。结果发现 CatSper 是温度门控离子通道，热阈值为 33.5 °C ，精胺可抑制其温度门控。该研究对理解男性生育机制及临床应用有重要意义。
在神秘的生殖世界里，精子与卵子的结合是生命诞生的关键一步。其中，精子特异性钙通道 CatSper（Sperm-specific calcium channel，精子特异性钙离子通道）对男性生育力至关重要，它能调节钙离子内流，触发精子的超活化运动，这是精子成功受精的必备条件。然而，目前对于 CatSper 的激活机制，尤其是温度在其中扮演的角色，科学界知之甚少。而且，CatSper 过早激活会导致精子功能受损，可现有研究却无法解释精子如何在复杂的生殖环境中精准调控 CatSper 的活性，以确保正常受精。为了破解这些谜团，华盛顿大学医学院（WashU Medicine）的研究人员展开了深入研究，相关成果发表于《Nature Communications》。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，通过小鼠精子分离技术获取实验所需的精子样本。然后，运用电生理学中的全细胞膜片钳技术，精确记录精子细胞的电流变化，以此来研究 CatSper 的功能特性。同时，借助 RNA 测序技术分析精子转录组，探究其他可能参与精子热反应的离子通道。
研究结果如下：
- 附睾 CatSper 是温度门控通道：研究人员运用精子膜片钳技术对小鼠附睾精子进行研究。结果显示，在 22 - 24 °C 时，CatSper 的电流呈现典型的外向整流特性；当温度逐渐升高至 40 °C，CatSper 的电流显著增加，尤其是内向电流。通过计算发现，CatSper 的热阈值为 33.5 °C ，10 度温度系数Q10为 5.1，这表明 CatSper 具备温度门控离子通道的特性。
- CatSper 的热激活受酸性条件抑制：精子在附睾中储存时处于酸性环境，研究人员探究了酸性条件对 CatSper 热激活的影响。结果发现，虽然高温仍能诱导 CatSper 短暂激活，但酸性 pH 能有效防止其长时间激活，这说明酸性环境为 CatSper 提供了一种保护机制。
- 精胺抑制 CatSper 并防止其温度激活：精液中富含精胺，研究人员发现精胺能迅速抑制 CatSper 的电流，并改变其温度敏感性。精胺通过改变 CatSper 的电压依赖性，使通道的中点激活电位发生偏移，从而防止 CatSper 在不适当的时候被激活。
- 获能条件下精子的 CatSper 失去温度门控：精子在输卵管中会逐渐获能，研究人员对获能后的精子进行研究。结果显示，获能后的精子对热刺激的反应减弱，CatSper 的温度敏感性降低，这使得精子能够更好地适应输卵管的温暖环境，延长存活时间等待卵子。
- CatSper 是小鼠精子主要的温度门控阳离子通道：虽然有研究报道精子中存在其他温度门控通道，但研究人员通过实验发现，TRPV4、TRPM3 等通道对精子热反应的影响不大，CatSper 是主要的温度门控阳离子通道。
研究结论和讨论部分指出，哺乳动物精子在从睾丸到输卵管的漫长旅程中，会经历不同的温度、pH 和精胺浓度环境。CatSper 的温度门控特性以及精子在不同阶段对其的调控机制，是精子成功受精的关键保障。附睾的酸性环境和精液中的精胺能有效防止 CatSper 过早激活，而精子在获能过程中失去对温度的敏感性，使其能更好地在输卵管中存活。此外，研究还发现不同物种的睾丸温度和 CatSper 的存在与否存在关联，这为理解生殖进化提供了新的视角。该研究成果不仅有助于深入理解精子的生理机制，还为开发新的避孕方法和治疗男性不育症提供了理论依据，在生殖医学领域具有重要的意义。
