附睾头部主细胞ST3GAL2对精子唾液酸化及其功能的调控研究

The epididydmal maturation of spermatozoa is essential for natural fertilization. Sialylation is an important part of the sperm plasma membrane glycosylation, and plays an important role in sperm maturation. Free sialic acid is loaded to the end of glycosyl receptor on the sperm surface by sialyltransferases, however the influence on sperm function of this process is unknown. Previously, we found that the surface of epididymal sperm is greatly sialylated; the distal caput of epididymis is the main site of sperm sialylation; and ST3GAL2 is predominantly expressed in the epithelia of the caput epididymis. Therefore, we intend to focus on studying the regulation of ST3GAL2 secreted by epididymal principal cells on sperm sialylation; and explore the effect of above process in sperm epididymal maturation, as well as the transcriptionally regulation of ST3GAL2 expression through androgen-NF-κB signalling pathway in DC2. Our research is aimed to enrich the influence and mechanism of glycosylation in epididymal sperm maturation and to provide some new perspectives for the study of unexplained male infertility.

精子在附睾中的成熟是自然受精的必要条件。唾液酸表面修饰是精子质膜糖基化修饰中重要的组成部分。游离唾液酸由唾液酸糖基转移酶转移至精子表面接纳体底物末端，但其对精子功能的影响目前尚不明了。我们前期发现：小鼠附睾精子表面被大量唾液酸修饰；附睾远端头部是精子表面唾液酸化的主要场所，并且优势表达唾液酸糖基转移酶ST3GAL2。因此，我们拟以精子表面唾液酸化为立足点，聚焦附睾远端头部上皮主细胞分泌的ST3GAL2调控精子表面唾液酸化的作用机理，探讨其在精子附睾成熟过程中的作用及雄性激素通过NF-κB信号通路对ST3GAL2转录表达的调控机制。旨在拓展糖基化修饰对精子附睾成熟的影响及机理的理论依据，为不明原因性男性不育的病因研究提供新的视角。

精子在从睾丸转运至附睾成熟过程中，表面糖脂和糖蛋白的唾液酸糖基化修饰发生剧烈变化，而附睾远端头部是精子表面唾液酸化的主要场所。神经节苷脂作为精子细胞膜脂筏的重要组成分子，唾液酸化修饰的改变，及其对于精子功能的影响尚不明了。因此，我们以精子表面神经节苷脂唾液酸化为立足点，聚焦附睾远端头部上皮主细胞分泌的唾液酸糖基转移酶St3gal2调控精子表面唾液酸化的作用机理，探讨其对于精子功能的影响。我们发现，在精子成熟过程中，小鼠精子表面的神经节苷脂GM1在头部体部先增多，至尾部逐渐减少；小鼠附睾头部主细胞分泌St3gal2至附睾液，主要催化精子细胞膜表面神经节苷脂GM1转化为GD1a，并参与小鼠精子的获能过程；小鼠睾丸精子与附睾头部主细胞共孵育后能大大提高精子的获能率；而在获能过程中，从附睾液转移至精子表面的神经节苷脂特异性唾液酸酶Neu3可能介导了精子表面由GD1a转化为GM1的过程。另一方面，通过转录组数据对比，我们发现人与小鼠附睾头体尾中唾液酸糖基化修饰相关酶类呈现完全不同的表达模式，提示人和小鼠在精子成熟过程中，表面唾液酸化修饰可能呈现不同的模式。我们的研究结果为精子在附睾内成熟的具体机制及其调控机理提供新的实验证据，继而为不明原因性男性不育的病因研究提供新的视角。