医生集团-山东生殖医学科科普号

根据上海交通大学医学院附属第一人民医院李铮教授团队研究，其通过解析不同睾丸单细胞转录组谱差异，发现人精原细胞中有一种特异性的精胺合成酶，该酶的异常表达会影响精子发生。其关键机制在于精胺代谢平衡中的一种重要物质-亚精胺。亚精胺可以通过影响细胞自噬更新进而促进精子的发生与功能正常发挥。通过改造动物模型抑制或减少精胺合成酶的表达发现促进精原细胞增殖，体外添加亚精胺可挽救局灶型精子发生等一系列研究进一步验证了这一理论机制。基于这一重要发现团队也成功获得新一轮国家科技部重点研发计划与国家自然科学基金项目支持。以亚精胺为核心成分的多胺代谢调节剂治疗精子发生障碍研究将为生精障碍治疗带来新的希望。什么是亚精胺？自1678年首次在精液中发现精胺后，直到1920年，科学家们才确定了精胺及其前体物质——亚精胺（spermidine）的化学结构。精胺、亚精胺与在后来在精液中发现的腐胺（putrescine）和尸胺（cadaverine），作为多胺类家族的主要成员，共同构成了精液特有的气味。亚精胺广泛存在于细胞，是多胺代谢通路中的关键一环。在细胞内，精氨酸在精氨酸酶的催化下生成鸟氨酸，接着鸟氨酸在鸟氨酸脱羧酶（ODC1）的作用下生成腐胺，腐胺在亚精胺合酶（SRM）作用下生成亚精胺。值得注意的是，腐胺、亚精胺、精胺彼此间可以相互转化，遵循着一定的多胺代谢平衡。但随着年龄的增长人体细胞中亚精胺含量会急剧下降，细胞的自噬功能也会逐渐减弱，而自噬功能的丧失也会进一步导致肌体衰老。2018年，Science杂志的一篇重磅综述“亚精胺在健康与疾病中的作用”更是详尽阐述了亚精胺在抗衰老、抗肿瘤、调节免疫、保护心血管、保护神经、支持干细胞等扮演着“多面手”的角色。随着对其研究的逐渐深入，人们发现多胺不仅参与人体的健康维持，还与精子生成、卵子形成以及胚胎发育有关，是和人的生育能力密不可分的营养物质。亚精胺来源1.食物中摄入：亚精胺几乎存在于所有的生物体中，那作为作为食品原料的动物、植物和真菌也含有亚精胺。含量最多的是小麦胚芽。2.肠道里的益生菌合成：如肠道益生菌双歧杆菌，在肠道除合成短链脂肪酸和维生素外，也会合成亚精胺。3.细胞内的生物合成：在哺乳动物中，精胺经过代谢能转变为亚精胺，鸟嘌呤也能在酶的作用下合成亚精胺。亚精胺：让精子从无到有，从少到多其具体机制包括了降低自噬抑制因子的活性、增加自噬相关蛋白的稳定性、促进自噬相关基因的转录等。所谓自噬，是细胞的自我清理过程——清理掉不必要的垃圾，减少细胞凋亡和癌变的发生。同时复制出完美的细胞，焕活新生。上海市一李铮教授团队基于人睾丸单细胞转录组学数据，注意到精胺合成酶（SMS），一种催化亚精胺转化为精胺的酶，其表达或酶活性异常会影响精子发生。团队进一步通过建立模式动物，分别验证了SMS特异定位于人精原干细胞（SSCs）；敲低SMS可促进SSCs增殖；多胺代谢失衡可影响精子的细胞自噬、从而造成无精。团队继而得出亚精胺作为多胺代谢调节剂，对于精子发生至关重要的结论。这也与既往文献的报道一致，多胺类化合物可显著改善生精障碍、增加精子活力、体外受精率。团队研究还发现，适量补充亚精胺，可挽救局灶型的精子发生，有望恢复多胺代谢平衡和细胞自噬能力。这也为生精障碍治疗提供了新靶点。少弱精子症或无精子症患者，通过平衡膳食结构、保持良好生活习惯、将药物治疗与以亚精胺为核心的膳食补充治疗相结合，有望“吃出精子”、“吃多精子”。让精子从无到有，从少到多，生精强精。什么是PQQ？PQQ是吡咯并喹啉醌二钠盐(Pyrroloquinolinequinone）的简称，是一种新型辅基，PQQ在医学界有着“第十四种维生素”、“免疫力之王”的称号，是迄今为止人类发现的最强效的生物活性物质，能够刺激人体细胞的生长，微量的PQQ能够提高生物体组织的代谢和生长机能，而且必须外源性补充。PQQ能够激活内源性抗氧化机制，让细胞更迅速灵敏地应对ROS的威胁。研究发现，PQQ清除自由基的能力是维生素C的50-100倍，是目前发现的抗氧化能力最强的物质。PQQ：抗氧化性维持精子正常运动PQQ可以修复受损的线粒体，生成新的线粒体，激活线粒体，提升线粒体功能。进而改善生殖方面的线粒体，让生殖线粒体功能强大起来。有研究表明，在特发性弱精子症的男性中，有40%的男性弱精症都存在生殖道内氧自由基(ROS)水平超标的问题。ROS含量增多会导致精子膜的液体性、流动性以及通透性发生改变，ROS会诱导蛋白质硫醇基过氧化，使其更容易受到白细胞的攻击，影响蛋白的磷酸化，糖基化及ATP的生产，进而影响精子的发育和受精能力。PQQ可以调节内源性抗氧化酶SOD、CAT、GSH协同作战，改善精子氧化应激损伤。参考文献：[1] RosenheimO.TheIsolationofSperminePhosphatefromSemenandTestis. BiochemJ.1924;18(6):1253-1262.1.doi:10.1042/bj0181253[2] AtiyaAliM,PoortvlietE,StrömbergR,YngveA.Polyaminesinfoods:developmentofafooddatabase. FoodNutrRes.2011;55:10.3402/fnr.v55i0.5572.Published2011Jan14.doi:10.3402/fnr.v55i0.5572[3] EisenbergT,KnauerH,SchauerA,etal.Inductionofautophagybyspermidinepromoteslongevity. NatCellBiol.2009;11(11):1305-1314.doi:10.1038/ncb1975[4] HuangQ,LiuY,ZhangS,etal.AutophagycoreproteinATG5isrequiredforelongatingspermatiddevelopment,spermindividualizationandnormalfertilityinmalemice. Autophagy.2021;17(7):1753-1767.doi:10.1080/15548627.2020.1783822[5] MadeoF,EisenbergT,PietrocolaF,KroemerG.Spermidineinhealthanddisease. Science.2018;359(6374):eaan2788.doi:10.1126/science.aan2788[6] Al-HabsiM,ChamotoK,MatsumotoK,etal.Spermidineactivatesmitochondrialtrifunctionalproteinandimprovesantitumorimmunityinmice. Science.2022;378(6618):eabj3510.doi:10.1126/science.abj3510[7] MannT.Secretoryfunctionoftheprostate,seminalvesicleandothermaleaccessoryorgansofreproduction. JReprodFertil.1974;37(1):179-188.doi:10.1530/jrf.0.0370179[8] SuzukiO,MatsumotoT,KatsumataY,OyaM.Anewenzymaticmethodforquantitationofspermineinhumansemen. ZRechtsmed.1982;88(1-2):67-73.doi:10.1007/BF00200737[9] LefèvrePL,PalinMF,MurphyBD.Polyaminesonthereproductivelandscape. EndocrRev.2011;32(5):694-712.doi:10.1210/er.2011-0012