【佳学基因检测】SLO3突变是男性不育弱精子症基因检测目标吗？

钾通道在细胞膜电位（Vm）的设置和恢复中起着重要作用，并影响电压敏感离子通道的活性。用电压敏感染料计算了非获能精子的Vm~−40毫伏，电容会导致Vm（超极化）负移到~−60/−70毫伏。早期关于提高细胞外K+浓度（使EK值更为正值）对人类精子功能影响的研究揭示了膜电位变化的后果。从标准水平增加细胞外钾离子（通常≈5 mM）到管液中报告的浓度（25–30 mM）诱导非获能细胞和获能细胞中[Ca2+]i增加，P4进一步增强。因此，K+通道活性可能通过增加[Ca2+]i间接调节精子功能。通过药理学评估来鉴定K+通道类型的尝试由于可用试剂的低选择性而受到阻碍，因此，提出了许多候选试剂。类似地，一些不同的K+通道家族已经免疫定位于睾丸和/或成熟精子。然而，最近使用膜片钳电生理学和转基因小鼠模型的研究在确定精子K+电导的分子性质方面取得了重大进展。

人精子钾通道的特性与功能

基因解码用小鼠精子在全细胞膜片钳条件下来明确精子K+电导的生物物理特性。碱化激活原理片中的pH和电压敏感的外向整流K+电流（IKSper），引起膜电位的快速超极化。对正常和转基因小鼠精子的电生理学研究证实，孔形成亚单位Slo3（KCNU1）存在于主片段中，构成了负责小鼠IKSper的K+通道，是生育所必需的。突变的雄性小鼠不能生育，它们的精子在体外受精时受精率很低。然而，异源表达的SLO3通道的电压敏感性不同于IKsper，这表明精子中存在一个额外的调节成分。只有与含有52的辅助亚单位富含亮氨酸重复序列（LRRC52）共表达，表达的小鼠Slo3的生物物理特性才与天然小鼠IKSper的相似。LRRC52是必要的，以允许通道在生理相关电压和pH值下激活。LRRC52空白小鼠精子中IKSper的电压敏感性严重降低，导致雄性不育和IVF成功率低。因此，小鼠精子的正常受精潜能取决于异聚体K+通道SLO3/LRRC52的表达，该通道允许Vm的pH调节。

与此形成鲜明对比的是，人类IKSper受[Ca2+]i调节，只有相对较弱的碱性激活和高浓度阻断(≈30μM） P4。确定人类精子中K+电导的性质并非没有争议。与小鼠一样，人类SLO3和LRRC52的异源共表达导致电流对天然人类精子K+电流具有相似的[Ca2+]i依赖性、P4敏感性和单通道电导，表明SLO3是人类IKSper的介导者。然而，Mannowetz等人主要根据药理学的研究结果认为，钙激活的大钾（BK）通道SLO1而不是SLO3是人类精子中的K+通道。Lopez-Gonzalez等人使用电压敏感染料研究药物对Vm的影响，得出结论SLO1和SLO3都参与了获能介导的超极化。作者认为，SLO1和SLO3通道的结合可能是获能相关超极化的基础，甚至SLO1和SLO3亚单位可能形成具有独特药理特征的异四聚体。尽管蛋白质组学证据表明，人类精子中表达的主要K+通道亚单位是SLO3而不是Slo1，但必须对SLO3功能丧失的患者进行研究，以便明确回答有关人类精子钾通道组成的问题。

人类IKsper对Ca2+敏感（见上文），P4可将[Ca2+]i升高到足以增强IKsper的水平。反过来，IKSper的激活使Vm超极化，这可能会减少CatSper的开放，这表明CatSper的活性和膜电位的调节之间存在联系。由于高浓度的P4抑制了IKSper，有人提出，在卵丘卵母细胞复合体的外层膜中，高P4水平通过激活ICatSper和阻断IKSper共同作用引起精子活力的过度激活。

人类精子钾通道功能受损的证据

膜片钳电生理分析是研究IKSper的唯一直接方法。对正在接受治疗的患者或之前抗逆转录病毒治疗失败的患者的精子进行K+电导异常的电生理学筛查，表明约10%的患者的精子表现出完全去极化的Vm(≥0 mV），这是由可忽略的IKSper或增强的内向电导引起的。尽管CatSper功能正常（P4诱导[Ca2+]i升高，粘性介质渗透和运动运动学正常），精子表现出这些异常的样本比那些膜电位更为负的样本更有可能达到“较差”的受精水平（在有四个或更多中期II卵母细胞的周期中<25%的受精率）。外显子组分析的一个病人（病人D）的细胞有一个稳定的病变在外向电导，没有发现任何致病突变。本研究揭示了K+电导和/或Vm调节的异常既常见又复杂，并且受累细胞的受精潜能严重降低。然而，功能损害的确切性质仍不清楚，这是今后研究的一个重要方面。

其他研究人员对男性生育力中钾通道蛋白影响力的研究

Human sperm ion channel (dys)function: implications for fertilization