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男性的生育能力取决于睾丸生精小管中精子的生成及其在通过附睾中的成熟过程。已有研究表明，附睾最近端（IS）的发育受损的小鼠模型，拥有形态正常但不能使卵子受精的精子。

据推测，在睾丸中合成的因子（lumicrinefactor）会被释放到肾小管内腔，并影响IS的发展和功能，若睾丸和附睾之间的信号传递不当则可能导致男性不育。

然而，这些关键的因子仍处于人们的想象推测当中，具体是什么，一直以来都是困扰研究者们的难题。

00年6月5日，来自日本大阪大学免疫学前沿研究中心的DaijiKiyozumi等在Science杂志发表论文：NELL-mediatedlumicrinesignalingthroughOVCHisrequiredformalefertility，该工作鉴定了第一个已知的lumicrine因子——生殖细胞分泌蛋白神经表皮生长因子（NELL）。证明了NELL可特异性结合孤儿受体酪氨酸激酶c-ros癌基因1（ROS1），并介导IS的分化，表明NELL在驱动小鼠的IS发育方面的关键作用。该成果对于解决男性不育或开发男性避孕药具有重要的意义！

图片来源：Science

研究内容

年，一个孤儿受体酪氨酸激酶c-ros癌基因1（ROS1）被确定为第一个在小鼠IS中表达的假定lumicrine受体。研究发现缺失Ros1的小鼠IS发育受损，并且精子无法使卵子受精。这导致了一种假设，即出生后睾丸产生的因子通过附睾来刺激IS的分化和发育，并驱动上皮细胞产生对精子成熟至关重要的分子。

然而未解决的问题集中在哪些睾丸细胞类型（生殖细胞和/或体细胞）负责lumicrine因子的合成？这些因子是什么？以及它们如何刺激上皮细胞分化和影响精子成熟？

高通量筛选发现lumicrine关键因子NELL

为了鉴定附睾孤儿受体ROS1的睾丸配体，研究人员从GSE芯片数据（36,个斑点）中选择了个斑点作为基质基因，筛选了在精子发生过程中上调的睾丸分泌蛋白。结果发现，重组NELL蛋白在体外特异性结合重组ROS1。

在野生型（WT）小鼠中，NELL在睾丸和大脑中表达，但在附睾中不表达。在生殖细胞缺陷的KitW/Wv(W/Wv)小鼠中，NELL在大脑中表达，但IS不能分化。因此，研究人员专注于睾丸作为NELL的来源，并将精母细胞鉴定为具有RNA-seq数据的NELL表达细胞。因为精细胞位于生精小管的血液-睾丸屏障内，所以这些数据表明NELL是从睾丸生殖细胞（TGC）分泌的，穿过生精小管的腔，并与附睾上皮细胞的ROS1结合。

图片来源：Science用基因敲除小鼠研究NELL功能研究人员构建NellKO小鼠，发现雄性不育。以TGC特异性表达NELL的Clgn-NELL转基因完全恢复了NellKO小鼠的雄性不育，再次排除NELL在大脑中表达调节生育的可能性。研究人员检查了NellKO雄性的生殖道，在睾丸中精子产生似乎没有受到影响。相比之下，IS分化较差。IS分化始于至3周龄，并与睾丸中的时空NELL表达相对应。NellKO雄性出生后IS完全不分化，此后终生不能再分化。图片来源：ScienceIS分化受损与雄性不育之间的关系当用Acr-egfp转基因观察到射入雌性生殖道的精子时，在子宫中观察到了NellKO精子，但在输卵管中却没有观察到，这表明NellKO精子在通过子宫输卵管交界处（UTJ）的过程不足。图片来源：Science研究发现在NellKO附睾尾精子中前体精子表面跨膜蛋白金属肽酶3（ADAM3）没有被正确地加工成成熟的ADAM3。其他生育力相关精子蛋白在NellKO睾丸和精子中的表达未受到严重影响。这些结果表明NellKO附睾缺失了一个参与适当ADAM3加工的关键蛋白酶。

附睾分泌蛋白酶是ADAM3加工和

雄性育性必须的

通过RNA-seq和免疫印迹分析，研究人员发现，两种蛋白酶OVCH（卵糜酶）和ADAM8在野生型附睾中强烈表达，但在转录本和蛋白质水平上在NellKO附睾中高度下调。图片来源：Science研究人员构建了OvchKO和Adam8KO小鼠。尽管在OvchKO小鼠中IS分化没有受到损害，但是OvchKO精子中的ADAM3加工异常，并且OvchKO雄性小鼠由于精子无法转运UTJ和与ZP结合而变得不育。由于OVCH在NELL的下游，Ovch不仅是附睾特异的，OVCH蛋白也非常局限在附睾的IS。这些结果表明，精子ADAM3加工和随之而来的精子受精能力需要附睾特异性和分泌的蛋白酶OVCH。图片来源：Science该研究表明存在lumicrine信号通路，其中睾丸分泌蛋白（NELL）通过ROS1通路信号调节附睾成熟和随后分泌的附睾蛋白酶（OVCH）处理ADAM3的精子受精能力。NELL由睾丸中发育的生殖细胞产生，通过管腔进入附睾，触发其分化。分化后的精子分泌许多蛋白质，包括作用于ADAM3精子的蛋白酶（如OVCH），使精子完全发挥功能。由于在NellKO附睾头中多种基因被下调，很可能除了蛋白酶以外，附睾管腔因子也以不同的方式调控精子成熟。同样，由于OVCH是男性生育所必需的，因此OVCH可以处理精子成熟所需的其他精子和/或附睾蛋白。另外，该研究展示的雄性生殖道的lumicrine理论也可以更广泛地应用于其他发生管腔内流的器官。图片来源：Science延伸阅读鉴于精子在转录和翻译上是沉默的，精子成熟的过程很大程度上归因于附睾上皮细胞的活动，包括精子蛋白翻译后修饰、增强和加工。年，Baker,MA等人就发现从附睾近端（头）收集的精子与远端（尾）收集的精子，有50多个蛋白表达差异以及77个磷蛋白变化。图片来源：Proteomics生殖细胞和附睾之间的lumicrine信号的特性可以深刻地改变对男性不育症的理解，进一步促进治疗不育症的新方法的发展或设计非激素男性避孕药。在多达80%的男性不育症病例中，精子数量足够，但功能却受到影响。受精失败的一个主要原因是精子不能识别和结合透明带，类似于lumicrine缺乏的小鼠模型的表型。鉴于高达60％的男性不育病例的病因尚不清楚，因此研究有缺陷的lumicrine系统将为诊断和治疗提供新的途径。此外，针对lumicrine系统也可能提供一个有效的策略，为长期以来广受欢迎的男性避孕药确定可行的药物靶标。本周推荐：三句话读懂一篇CNS，一周科研聚焦：肿瘤代谢物会造成内伤，熬夜致死的关键部位竟然是肠道...「听说昨天修仙又死一个」Cell重磅研究，睡眠不足致死的机制竟然在于肠道？刘志杰/陈丽珍团队揭示癌症表型可塑性机制，转录因子组合操控或解决耐药性MolCell

厦大吴乔教授团队揭示PKM重塑肿瘤微环境，促进肝癌进程的内在机制参考文献：[1]Kiyozumi,D.,Noda,T.,Yamaguchi,R.,Tobita,T.,Matsumura,T.,Shimada,K.,Kodani,M.,Kohda,T.,Fujihara,Y.,Ozawa,M.,etal.(00).NELL-mediatedlumicrinesignalingthroughOVCHisrequiredformalefertility.Science,-5.[]Baker,M.A.,Hetherington,L.,Reeves,G.,Muller,J.,andAitken,R.J.().TheratspermproteomecharacterizedviaIPGstripprefractionationandLC-MS/MSidentification.Proteomics8,31-31.[3]Lord,T.,andOatley,J.M.(00).Testicular-bornefactorsaffectspermfertility.Science,-.题图来源：站酷海洛Plus「好文」，点个「好看」再走吧！预览时标签不可点