抗精子疫苗的候选特异性抗原

精子对男性是自身抗原,对女性是同种异体抗原,精子免疫可导致不育。但是,全精子本身不能作为抗原用于疫苗,这是因为精子质膜、顶体、核等部位存在着一些与全身许多组织所共有的抗原。故此,仅有那些是精子特有的关键抗原才具有发展抗精子疫苗的可能性。

相对于抗精子疫苗在男性应用存在诱发自身免疫的高风险,选择特异性精子成分发展女用疫苗受到重视。由于性交进入女性生殖道的精子数以亿计,它们又处于不同的成熟阶段,表达的特异性蛋白质各不相同,而且在生殖道迁移时抗原也有变化,故精子的特异成分复杂且数量众多。发展女用抗精子疫苗,候选特异性抗原包括非膜表面蛋白(如LDH-C4)、与顶体相关的蛋白(如顶体素,PH-20,SP-10,HS-63/ MSA-63)、与卵透明带作用相关的蛋白(如FA-1,RSA-1,TCTE1)、与精-卵融合潜在相关的蛋白(如PH-30,CS-1,YWK-Ⅱ)等。此外,以附睾蛋白酶抑制蛋白Eppin为抗原发展男用抗精子疫苗近年来引起了重视。目前认为较有希望且与生育有关的几种候选特异精子抗原见表27-1,其中个别已制成疫苗在动物中进行抗生育试验。

LDH-C4

LDH-C4是乳酸脱氢酶的同工酶,仅存在于哺乳动物和人类的睾丸和精子。在性成熟后才检测出LDH-C4活性。在精子发生过程,LDH-C4出现于初级精母细胞阶段。在成熟精子,LDH-C4主要位于细胞质和中段线粒体内,也有一部分非特异性地吸附在精子膜上。作为一种精子酶,LDH-C4影响精子能量代谢,但对精子受精有何作用尚不清楚。

LDH-C4具有高度的细胞特异性,与体细胞的LDH同工酶没有交叉反应。女性不合成LDH-C4,男性LDH-C4位于血-睾屏障内,与机体免疫系统相隔离,即LDH-C4是一个自身和同种异体的精子特异性抗原,但它的免疫原性弱,全精子免疫小鼠没有产生特异性抗体,不育患者也没有检测出抗LDH-C4抗体。采用纯化的小鼠LDH-C4主动免疫小鼠、大鼠、兔和狒狒,不同程度地抑制了生育。Goldberg等选择合成肽段与白喉类毒素偶联制备成LDH-C4避孕疫苗,主动免疫雌性狒狒,所有被免疫动物都测出抗LDH-C4抗体,对照组妊娠率为71%,实验组仅为22%,而且停止强化免疫后动物恢复了生育力,表明疫苗是有效和具有可逆性。为提高免疫原性,采用表达人LDH-C4的重组牛痘苗(活的运载体)免疫狒狒,生育力显著降低,而且以后也恢复了正常生育力。但是,有报道用LDH-C4主动免疫雄性小鼠,43.3%的免疫雄鼠出现了睾丸炎,这制约了LDH-C4发展为男用避孕疫苗。

抗LDH-C4抗体在体外引起小鼠、兔、狒狒和人的精子凝集,加入补体后,精子被制动。主动免疫兔的宫颈黏液、子宫液和输卵管液中均检出特异性抗体,观察到精子在输卵管内转运明显受抑制,提示LDHC4抑制生育的机制是抗LDH-C4循环抗体从雌性生殖道渗出,在宫颈、子宫、输卵管等部位与精子结合,制约精子在生殖道中迁移和行使功能,进而阻止受精。有资料表明被免疫动物的胚胎存活率显著降低,提示LDH-C4抗生育作用的另一机制可能涉及着床后胚胎死亡。但胚胎组织未发现LDH-C4存在,免疫后如何导致胚胎发育中止尚不清楚。

PH-20

PH-20是相对分子质量为64 000的内膜蛋白质,位于豚鼠精子头部质膜上,顶体反应后出现在顶体内膜,表现有透明质酸酶活性。它与雌性豚鼠其他组织没有交叉反应,是精子特异抗原。Primakoff等用纯化的PH-20主动免疫雌、雄性豚鼠,引起100%的不育,而且免疫雄鼠没有出现睾丸炎。停止免疫后,两性豚鼠均可恢复生育力,表明避孕效果可逆。抗PH-20抗体在体外可抑制精子与卵透明带结合。基因重组兔PH-20(rPH-20)皮下免疫家兔,血浆有高滴度的抗rPH-20抗体,但进入雄雌生殖道的抗体很少,抗rPH-20抗体在睾丸、附睾、阴道、子宫、输卵管内的浓度均不足血浆水平的0.2%。人PH-20与豚鼠PH-20在cDNA水平有59%同源性,但豚鼠PH-20单克隆抗体并不结合在人精子上,免疫不育患者血清也没有检测出对PH-20特异的抗体。故此,PH-20作为抗精子疫苗的靶抗原尚待研究。

SP-10

SP-10是由单克隆抗体鉴定的一组人精子蛋白,相对分子质量为10 000~34 000,在生精过程中产生,是一个分化抗原。它位于顶体内膜上,可能是结合在顶体内膜和顶体基质表面的蛋白质。在受精过程,精子要经历顶体反应。顶体反应后,顶体内膜裸露,女性生殖道的抗体就可接触到顶体内膜上的抗原,相互结合后影响精子穿透卵透明带,进而阻止受精,故SP-10是有希望的靶抗原。SP-10的单克隆抗体与体细胞没有或有很少的交叉反应。用人重组SP-10主动免疫雌性狒狒获得的抗体,能与这种分化产生抗原反应。几种实验动物免疫后产生了高滴度抗体,但只是一部分减少生育力。免疫不育患者血清中是否存在SP-10的抗体尚未确定。

FA-1

FA-1是从啮齿动物和人精子膜中通过单克隆抗体分离提纯的糖蛋白,由相对分子质量为(51 000± 2000)的二聚体和(或)23 000单体组成,位于精子顶体后区、中段和尾部。FA-1是一个进化保守抗原,抗FA-1抗体与小鼠、兔、牛、猴和人精子表面上的抗原有交叉反应。人和这几种动物精子FA-1的分子非常相似,功能也相近。动物和人的体外受精试验表明,抗FA-1的单克隆抗体完全阻断了受精。用纯化的FA-1主动免疫兔,几乎完全阻断了生育。Naz等合成了含FA-1抗原有效决定簇的10肽,与不育患者血清起强反应,但与生育正常者血清无反应。抗此10肽段的抗体抑制人精子穿透去透明带仓鼠卵。牛精子发现有与FA-1相似的抗原基因,以牛作模型,应用合成10肽进行主动免疫试验。

Naz等证实了FA-1抗体能与猪卵透明带分离纯化的糖蛋白ZP3结合,进一步发现抗体抑制了人精子结合在人卵透明带上,提示抗FA-1抗体的抗生育机制是影响精子与卵透明带的相互作用,阻止受精。另一方面,抗体的存在,使精子丢失进入去透明带仓鼠卵的能力。由于去透明带仓鼠卵穿透试验可以通过穿卵率间接反映人精子的获能状态,穿透卵子受抑制表明精子获能受阻,这是抗体直接作用于精子表面涉及获能成分的结果。Kaplan等证实了抗体抑制人精子顶体反应,这些发现提示FA-1抗原可能是一个精子受体结合蛋白,而且对精子获能和顶体反应有作用。

在免疫性不孕女性血清和宫颈黏液中检测到抗FA-1抗体,输精管结扎者和不育男性也存在特异性抗体,表明FA-1抗原对自身和同种异体均有致免疫性,诱发的抗体涉及不育。大多数抗FA-1抗体阳性不育患者是健康的,除不育外没有伴发其他疾病,这间接地提示FA-1是精子特异性的。

CS-1

卵子在受精后开始卵裂,但受精卵接受了什么信号启动卵裂尚未清楚。人胚胎在4至8细胞期开始转录,故此,发出第一次卵裂的信号应该是卵核外的信息或分子,由精子带入卵的物质有可能提供某种诱导卵裂的信息作用。如果阐明这种成分,调动免疫系统攻击之,则中止卵裂达到避孕。

CS-1由相对分子质量为14 000和18 000的双链组成,是一个精子表面抗原。实验证实是一个卵裂信号蛋白质,可以给出卵裂的最初信号。CS-1存在于人精子表面。免疫性不孕女性血清检测出抗CS-1抗体。如果抗CS-1抗体存在,抗体通过抑制原核期卵子的第一次卵裂来阻断生育,这是CS-1抗生育的可能机制。从人睾丸分离的CS-1蛋白已经克隆和测定了氨基酸顺序,未见与已知的顺序有任何同源性。

Eppin

Eppin是一种睾丸和附睾特异性分泌蛋白,单体相对分子质量约为16 000~18 000,分为两个亚型。Eppin基因含Kunitz和WAP型双重基因结构,具有丝氨酸蛋白激酶抑制剂样结构特点。人精子表面有大量Eppin受体,睾丸和附睾分泌的Eppin结合在精子的头部和尾部。Eppin蛋白参与调节精液液化和精子运动,体外实验表明抗Eppin抗体会干扰前列腺特异性抗原对精囊凝固蛋白的水解,导致精液凝固异常,影响精子前向运动。将人精子与抗Eppin抗体共孵育,抗Eppin抗体能显著抑制钙离子载体A23817诱导的顶体反应,这种抑制作用呈剂量依赖关系。O,Rand等用重组Eppin免疫成年雄猴,精液和血清中出现高滴度抗Eppin抗体,精子前向运动能力降低,精液黏稠度下降,78%雄猴发生不育。通过每3周1次的强化免疫,可以维持抗Eppin抗体的高滴度。停止接种后,71%雄猴恢复生育力,未观察到不良反应。小鼠的Eppin与兔、猴、人分别有51%、60%、62%的同源性。Eppin作为男用抗精子疫苗的靶抗原值得深入研究。

系统医学科普站点:天山医学院, 转载请注明出处:https://www.tsu.tw/edu/5214.html

小程序

内容拓展

中华皮肤病30年研究成果

心电图学一学就会

认识人体心脏,从解剖开始!

诱发心血管疾病的综合征

近视屈光激光手术矫正

适用于口腔科

做一个健康强健的男人!

智齿为萌出受阻的牙齿

内分泌与机体代谢医学