一氧化氮与精子运动

人类精子从女性阴道开始运行并穿透宫颈黏液,经宫颈抵达输卵管与卵子相遇。这一运行过程需要较高水平的ATP,精子中ATP的生成主要依靠糖酵解和线粒体中的电子传递系统。实验发现一氧化氮(nitric oxide,NO)可能通过ATP影响精子的运动。

NO的性质与一氧化氮合酶

NO因具一额外电子而化学性质显活泼,在体内半衰期约15s,在酸性条件和超氧化物歧化酶存在时较为稳定,而氧存在时易失活,由于它具有较强的亲脂性特点,因而极易通过细胞膜,与体内含铁离子的酶类有较高的亲和性,例如:血红蛋白、肌球蛋白和可溶性鸟苷酸环化酶。一氧化氮合酶(nitric oxide synthase,NOS)是唯一的催化合成NO的合成酶,至少有3个NOS同工酶,即诱导型NOS、内皮型NOS和神经元型NOS,NOS是唯一催化NO的酶分子。根据对细胞内钙离子和钙调蛋白的依赖与否被分为钙离子依赖型NOS和非钙离子依赖型NOS。

NO的合成、转运及分布

NOS有两种形式,即组成型酶和诱导酶,组成型NOS主要见于神经细胞和内皮细胞。NOS催化L精氨酸(LARG),使之末端胍基氮原子氧化,经中间产物羟基LARG,生成胍氨酸和NO,反应过程还需要辅酶Ⅱ、黄素腺嘌呤二核苷酸、黄素单核苷酸和四氢叶酸喋呤等的参与。体内LARGNO的代谢是生成NO的主要途径,NO生成之后,由于它具有良好亲脂性特点,可透过细胞膜并扩散到邻近的细胞。还有一种转化形式,即与半胱氨酸或含硫蛋白形成复合物。NO分布广泛,人体内有多种组织产生NO,男女生殖道也有几种细胞能够产生NO,如单核巨噬细胞、内皮细胞、平滑肌细胞和成纤维细胞。

NO的作用机制及对精子运动的影响

NO的基本作用原理是通过使组织内cGMP升高,后者激活体内多种特异的蛋白激酶,间接发挥生理作用。有实验表明低浓度的NO显著促进精子运动,高浓度则明显抑制精子运动。在体外试验中,各种供体提供NO均抑制人精子的运动。微摩尔浓度的NO即具有很强的抑制效应。NO猝灭剂血红蛋白单独使用并不能改变精子的运动,但血红蛋白能阻断NO的抑制作用,这种抑制作用可能是通过对精子细胞呼吸抑制起作用的。使用纯净的NO气体或别的NO供体已证明这种抑制精子运动的作用与NO介导有关而非氰化物所致,这一作用与NO引起的精子细胞呼吸抑制作用有一定关系,与细胞内cGMP的水平无关,由于细胞呼吸受到抑制,ATP生成受干扰,因而精子运动障碍。患子宫内膜异位症并伴不育症的女性,腹腔和输卵管壶腹部巨噬细胞增多。

体外试验已证明对正常人精子,巨噬细胞能使之制动和黏附其上,随之而发生精子被吞噬和破坏。巨噬细胞和平滑肌细胞均能表达高水平的诱导NOS,并产生高水平的NO,在子宫和输卵管中由这些细胞生成的NO通过抑制精子运动而不利受精。在男性生殖器官(附睾和睾丸等)和精液中有大量的巨噬细胞,主要起吞噬和清道夫的作用。然而巨噬细胞产生的NO则影响人类生殖。男性生殖道的炎性疾病和免疫性疾病均能引起NO的增加,后者抑制精子运动。特发性弱精子症有可能与生殖道NO的浓度增加有关。细胞呼吸链代谢过程中产生的超氧离子与NO作用后生成过氧化亚硝酸根离子,可能是引起精子运动功能下降的另一原因。NO和NO猝灭剂可用来调节精子运动,治疗不育症和作为局部避孕药。

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