人精子糖被的冻融损伤及其对精子功能的影响

The thick sperm glycocalyx coated outmost sperm lipid bilayer is one of the characteristics of sperm maturation and plays key roles in the regulation of sperm capacitation and immunoprotection in the female tract, as well as sperm-egg binding. The damage of sperm glycocalyx leads to reduced fertility or even infertility. In the past, due to the technical limitations, the damage of sperm glycocalyx is rarely reported. In this study，we will observe the surface carbohydrate of sperm after cryopreservation or sperm with different freezing tolerance by the novel lectin microarray technology and find the frozen relevant or the freezing intolerance associated lectin biomarkers in order to accesse the sperm quality and the freezing tolerance. Based on these findings, we will go further to study the effect of sperm glycocalyx impairment on sperm fertility and its corresponding molecular mechanism, and try to explain the physiological mechanism of freeze-thaw damage and some unexplained male infertility.

精子糖被（又称糖萼）位于精子膜脂双层的最外侧，是精子成熟的特征之一，在调节精子获能、免疫保护、以及精卵结合过程中起着关键性作用，精子糖被损伤导致生育力降低甚至不育。过去由于技术的局限性，有关精子糖被的损伤鲜为报道。本项目拟利用能识别精子表面糖基的新型凝集素芯片技术，观察冻融前后以及冷冻耐受性不同的精子表面糖基化修饰的差异，寻找冻融相关以及不耐冻相关的凝集素标志物组合，评价精子质量以及不同患者精子对冷冻损伤的耐受性；并进一步研究精子糖被的冻融损伤对精子生育力的影响及其相应的分子机制，阐明冻融损伤的生理机制，尝试解释某些男性不明原因不育的发生机理。

精子的冷冻保存技术已是辅助生殖技术以及精子库的重要组成部分，但冷冻复苏对精子结构和功能均可能造成不可逆转的损伤。精子糖被位于精子膜脂双层的最外侧，是精子成熟的特征之一，在调节精子获能、免疫保护、以及精卵结合过程中起着关键性作用，精子糖被损伤导致生育力降低甚至不育。过去由于技术的局限性，有关精子糖被的损伤鲜为报道。本项目，我们通过条件优化，建立了凝集素芯片检测人精子糖被的方法，并首次获得了人精子凝集素结合谱。为了检测精子糖被的冷冻损伤情况，我们摸索了精子冷冻保护剂和冷冻方法，确定CryoSpermTM 冷冻保护剂以及一步熏蒸法作为本项目冷冻保护剂和冷冻方法；利用凝集素芯片，通过比较冷冻前后精子的凝集素结合谱，发现了33种凝集素在冷冻前后的精子中发生显著变化，其中，与冷冻后精子的结合信号显著下调的凝集素有9种，显著上调的有24种，并且MAA、PSA、 ABA和AIA经流式验证，结果与芯片一致。这说明精子糖被经过冷冻之后发生了显著变化，对精子起保护作用的唾液酸大量丢失，同时也暴露糖链内部的糖基，因此精子糖被的冷冻损伤可能是由于低温冷冻引起精子生育力低下的原因之一。此外，根据复苏率的差异，比较了耐冻组与不耐冻组的凝集素结合谱，发现ABA和DSL在两组之间具有显著性差异，通过进一步验证发现ABA和精子复苏率呈显著负相关（r = -0.618, P< 0.000），并且可以作为精子耐冻性的筛查标志物（AUC=0.733 ±0.067, 95% CI: 0.601-0.865, P<0.01），这不但降低实验室工作量，而且减少精液浪费，有利于提高精子库的精液冷冻效率。