受精是精子的赛跑?NO!卵子对精子有偏爱!对象行不行,卵子说了算!

2022-08-12 妇产科新前沿 生物探索

很多人认为能跟卵子结合的精子,一定是跑得快又健壮的那个,但科学研究再一次刷新我们的认知:受精过程是卵子选择精子的过程,卵子并不会优先选择最先到达的那个精子,而是用化学信号“选择”精子。

瑞典斯德哥尔摩大学和英国曼彻斯特大学的研究人员在Proceedings of the Royal Society B Biological Science发表题为“Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans”的研究成果(图1)[1]。研究结果表明人类的卵子会释放一种化学引诱剂,将精子吸引到未受精的卵子上,不同女性的卵子会吸引特定男性的精子,且该男性不一定是女性配偶

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1 研究成果(图源:[1]

雌雄交配后,卵子和精子之间的化学感应交流可以促进配子介导的配偶选择,可增加未受精卵周围的精子密度,使卵子选择受精偏向特定的雄性。人类精子会对存在于卵子周围的卵泡液中的化学引诱物(有可能是孕酮)做出反应:化学引诱物改变精子的运动,不同女性的卵泡液在吸引同一男性精子的能力上表现出差异。然而,配子介导的配偶选择潜力的理解在内部受精物种中仍然有限,并且在人类中完全未探索。

此项研究从英国曼彻斯特圣玛丽医院接受辅助生殖治疗的夫妇那里获得了卵泡液和精子样本。研究的目标之一是伴侣选择与配子相互作用之间的联系,因此,使用接受辅助生殖治疗夫妇的样本,而非不寻求生育治疗的男性的精子。所有数据都是在不考虑治疗和患者身份的情况下收集的,以确保对患者保密和遵守世卫组织良好临床研究实践指南和人类受精和胚胎学管理局实践守则,并确保研究人员在实验过程中无法识别来自每对夫妇的样本。

此项研究包括同时选择试验和非同时选择试验。同时选择实验由16对夫妇组成,包括8组因子交叉:精子与培养皿中2 μl微毛细管中来自两名女性(伴侣和非伴侣)的卵泡液共培养,以确定精子是否优先且始终如一地游向并积聚在特定女性卵泡液中。因此,精子必须游过微毛细管的长度(约30 mm),向上移动趋化剂梯度,才能进入含有卵泡液的微毛细管;非同时选择试验研究评估了精子对卵泡液的反应:向精子提供来自一名女性(伴侣或非伴侣)的卵泡液和对照精子制备培养基之间的选择溶液(n=44对,22个阶乘交叉块)。测试精子相对于对照溶液是否优先且持续地积聚在特定女性的卵泡液中。

此外,精子对卵泡液反应的差异可能是由不同的精子趋化反应和/或精子游动速度的不同反应(即趋化作用)引起的。为了评估趋化作用在介导精子对卵泡液反应中的潜在作用,研究对来自非同时选择实验的六个实验组子集的12名男性的精子性能进行了表征。将经典的二分法配偶选择分析应用于微观尺度,以评估卵泡液对精子行为的影响;检查了男性精子对卵泡液的反应,卵泡液是人类精子化学引诱剂的来源(图2)。

 

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2 评估精子积累对不同女性卵泡液反应变化的实验设计

 

结果发现:

1当一名男性的精子面对两名女性的卵泡时,精子的反应不受卵泡来源的影响

在体内受精的物种中,精子不能同时选择来自多名女性的卵泡液。在对16对夫妇的精子和卵子进行试验时,当精子面对两名女性的卵泡液时,精子在伴侣的卵泡液或非伴侣的卵泡液的积累没有差异,表明精子不会优先积聚在伴侣的卵泡液中;当精子面对一名女性(伴侣或非伴侣)的卵泡液和对照溶液(精子制备培养基)时,精子的反应也不受卵泡液来源的影响。

2 卵泡液优先吸引特定男性的精子

在对独立的夫妇精液和卵子进行非随机、可重复的交叉试验中发现,卵子通过和精子之间的化学通讯,选择允许哪些精子使卵子受精,而这种选择并不局限于男女之间的伴侣身份。

3 精子对卵泡液的反应与精子游动速度无关

精子对卵泡液的反应与精子游动速度无关,这表明精子的化学动力学反应不能解释精子在卵泡液中积累的模式。

4 胚胎质量受到卵子对精子偏好的影响

当卵泡液对伴侣精子更敏感时,辅助生殖的受精率更高(Z=2.25,P=0.02),胚胎质量会提高(χ2=3.51,P=0.06)。但是,伴侣的精子偏好并不能预测辅助生殖治疗是否导致临床妊娠(Z=0.82,P=0.40)或活产(Z=1.11,P=0.27)。

卵子和精子之间的化学通讯对于受精至关重要。当精子向卵子移动时,精子的行为受到卵子或女性生殖道释放信号的影响,导致传统观点认为化学信号仅用于引导精子进入卵子中。此项研究的发现挑战了这种长期存在的范式。研究发现在两种不同的实验条件下,精子对卵泡液的反应模式一致;精子在卵泡液中的积累取决于卵泡液和精子的特定组合,并且卵泡液优先吸引特定男性的精子;非随机、可重复的精子积累反应表明,卵子和精子之间的化学通讯使雌性对哪些精子使卵子受精进行“神秘选择”

雌雄相互作用效应也是遗传相容性的配偶选择的特征,以避免交配后基因组不相容。在这种情况下,精子对其伴侣(或实际上是非伴侣)卵泡液的反应可能反映了这对夫妇之间遗传相容性的程度。在特发性不孕症的情况下,精子可能会优先游向来自随机(即非伴侣)女性的卵泡液,而不是来自其伴侣的卵泡液。

尽管差异趋化反应可能影响生育能力,但研究发现只有微弱的证据表明精子对趋化剂的反应会影响受精成功和胚胎的健康指标。虽然难以在体外收集受精数据,但卵泡液介导的精子差异性募集可能在人类体内受精过程中发挥重要作用,这需要进一步验证。下一步需要确定将配子之间的化学通讯纳入临床实践是否不仅可以提高受精成功率,还可以提高植入前后胚胎发育的质量。

尽管人类有足够的空间和时间在交配前进行配偶选择,但在孕育后代方面,卵子对精子的选择发挥着主导作用。就繁衍而言,我们的身体很诚实,对象行不行,还得卵子说了算

参考资料:

[1]Fitzpatrick JL, Willis C, Devigili A, et al. Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans. Proc Biol Sci. 2020 Jun 10;287(1928):20200805. doi: 10.1098/rspb.2020.0805. Epub 2020 Jun 10. PMID: 32517615; PMCID: PMC7341926.

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  1. 2022-08-15 ms2000001300428387

    呵呵还是得女人说了算

    0

  2. 2022-08-14 zlawrance

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