JMT日本医疗——阐明高温下无法生成精子的机制的进展②

点击量：97   日期：2022-06-28 09:14    编辑：JMT日本医疗

研究成果

精子发生大致分为进行体细胞分裂的精原细胞、进行减数分裂的精母细胞和一半转化为精子、的精母细胞增加的步骤。当小鼠睾丸在各种温度下培养时，减数分裂在 37-38°C 进行（准确地说，过渡到后期帕基丁），减数分裂在 36-37°C 完成。 35 发现精子细胞-36°C 成熟度受损（图 2）。由此阐明，仅温度升高会导致生精障碍，存在多个温度敏感步骤，并且仅1°C的差异会导致不同步骤受损。两者都是通过体外培养方法首次发现的现象。

图 2 睾丸体外培养显示精子发生的温度敏感性

当睾丸在不同温度下体外培养时观察到的精子发生阶段用蓝色条带表示。

* 在 40°C 下未观察到生殖细胞。

接下来，研究人员详细研究了在 37-38°C 下观察到的异常减数分裂，这对应于核心体温（图 3）。减数分裂是一种特殊类型的细胞分裂，将同源染色体分配给单倍体精子（女性的卵子）。首先，染色体DNA在数百处被切割（双链断裂），当它被修复时，同源染色体配对（称为配对）。配对完成后，下一步就是将配对的同源染色体分离，并将它们分配到单独的细胞中，使染色体数量减半。该过程在34°C培养时正常进行。但在37-38℃，双链断裂没有得到充分修复，部分染色体根本无法配对，部分染色体与非同源伴侣配对。这种细胞通过一种称为“减数分裂检查点”的机制导致细胞死亡，该机制监测并消除异常细胞。由此发现，只有在低温下产生的精子才能通过使睾丸保持在低位的阴囊和清除在高温下受损的细胞的检查点的作用而受精以产生下一代。

图 3 37-38°C（深部体温）培养时出现的异常减数分裂

在34°C（阴囊温度），所有同源染色体对完全配对并完成减数分裂产生精子。在37-38℃（腹膜温度）时，会出现染色体不配对（细丝状结构）、非同源染色体配对（不规则的分支结构）等异常现象，导致减数分裂检查点导致细胞死亡。

未来展望

这项研究表明，利用小鼠睾丸的体外培养，精子发生具有密集的多级温度敏感性。基于这一发现，预计未来将发展对精子发生温度敏感性的研究。特别是，温度依赖性减数分裂受损的分子机制是一个非常有趣的问题。与男性精子发生相反，女性卵子发生在深层高温环境中的进展可能为这个问题提供线索。预计该结果不仅将应用于男性不育症的治疗，而且还将成为考虑哺乳动物在低温下产生精子的生物学意义​的重要发现。

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