圆头精子症是一种罕见的畸形精子症，在男性不育患者中约占0.1%，是诉诸第二代试管婴儿［卵胞质内单精子显微注射（ICSI）］的病症之一。圆头精子症的精子头部呈圆形、顶体缺陷，其特征还包括颈部异常和尾部弯曲，这源于精子发生过程出现了异常（顶体形成异常、线粒体及微管排列紊乱、核染色质浓缩延长异常等）。圆头精子症发病具有家族集中倾向。目前已证实5个人类基因和17个小鼠基因与圆头精子症的发生相关。相比传统ICSI技术，结合人工卵子激活（AOA）的ICSI技术对圆头精子症更有效。本文对圆头精子的发现、认识及定义、形态学特征及超微结构、相关基因及发病机制、辅助生殖结局的相关研究进展进行总结及讨论。

目的:探讨 Cfap65基因敲除对小鼠精子发生的影响。 方法:利用CRISPR/Cas9技术构建 Cfap65基因敲除小鼠；使用PCR和Sanger测序方法进行小鼠基因型鉴定；依据小鼠基因型将小鼠分为 Cfap65 -/-组（ n=3）与野生型组（ n=3）；生育力试验评估小鼠生育力；使用HE染色、免疫荧光、透射电子显微镜观察小鼠附睾精子与睾丸精子形态；使用定量实时聚合酶链锁反应检测 Cfap65 mRNA在小鼠心、肝、脾、肺、肾和睾丸组织中的表达。 结果:Cfap65 -/-组小鼠表现为完全不育，附睾精子数量减少和活动率低下，形态观察可见精子出现短尾、卷尾和尾部缺失，头部畸形率也显著高于野生型小鼠（1.67%±0.44%比33.00%±1.53%），差异有统计学意义（ P<0.001）。 Cfap65基因敲除导致小鼠精子领结构异常。 Cfap65高表达于成年小鼠的睾丸、肺中； Cfap65在小鼠睾丸中的表达从4周龄到6周龄有一个急剧的增加（901.90±33.19比2 144.00±22.92），差异有统计学意义（ P<0.001）。 结论:Cfap65表达具有组织特异性，缺失后导致雄性小鼠精子发生障碍，这可能与精子领运输障碍有关。

目的 探究内质网蛋白VAPA(Vesicle-associated membrane protein-associated protein A)对小鼠精子形成的影响.方法 通过loxP-cre策略构建生精细胞特异的Vapa条件性基因敲除(Vapa CKO)小鼠模型;野生型和 Vapa CKO成年雄性小鼠睾丸进行称重并统计分析;HE染色观察野生型和Vapa CKO成年雄性小鼠生精上皮形态;免疫荧光染色和透射电镜观察检测野生型和Vapa CKO成年雄性小鼠顶体的生成状况.结果 生精细胞VAPA蛋白缺失时,小鼠睾丸重量明显减轻(P<0.000 1);精子发生阻滞于圆形精子细胞,尤其是圆形精子细胞无法生成顶体.结论 内质网蛋白VAPA参与小鼠的精子形成,并在顶体生成中发挥重要的作用.

在哺乳动物中,精子发生是一个高度复杂且协调的生殖细胞分化过程,这一过程受到转录、转录后和翻译水平的精确调控,以确保不同发育阶段的生精细胞正确表达特定基因并维持正常的生精过程.N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物mRNA上最丰富的修饰,在诸如mRNA剪接、转运和翻译等多个生物过程发挥关键作用.RNA甲基化修饰是一个动态可逆的过程,主要通过编码器(writers)催化、消码器(erasers)去除和读码器(readers)识别来调控修饰水平.本文首先概述了精子发生的主要阶段,然后重点介绍m6A修饰及相关蛋白在雄性生殖细胞不同发育阶段的关键功能,最后简要总结了目前检测m6A的主要方法,以期深入了解RNA修饰在调控精子发生以及在男性不育中发挥的作用和机制.

During spermiogenesis,haploid spermatids undergo dramatic morphological changes to form slender sperm flagella and cap-like acrosomes,which are required for successful fertilization.Severe deformities in flagella cause a male infertility syndrome,multiple morphological abnormalities of the flagella(MMAF),while acrosomal hypoplasia in some cases leads to sub-optimal embryonic developmental potential.However,evidence regarding the occurrence of acrosomal hypoplasia in MMAF is limited.Here,we report the generation of base-edited mice knocked out for coiled-coil domain-containing 38(Ccdc38)via inducing a nonsense mutation and find that the males are infertile.The Ccdc38-KO sperm display acrosomal hypo-plasia and typical MMAF phenotypes.We find that the acrosomal membrane is loosely anchored to the nucleus and fibrous sheaths are disorganized in Ccdc38-KO sperm.Further analyses reveal that Ccdc38 knockout causes a decreased level of TEKT3,a protein associated with acrosome biogenesis,in testes and an aberrant distribution of TEKT3 in sperm.We finally show that intracytoplasmic sperm injection over-comes Ccdc38-related infertility.Our study thus reveals a previously unknown role for CCDC38 in acro-some biogenesis and provides additional evidence for the occurrence of acrosomal hypoplasia in MMAF.

目的:揭示D930020B18Rik(RIKEN cDNA D930020B18)基因在小鼠和人各发育阶段睾丸的表达特征,探讨其在哺乳动物精子发生中的可能作用.方法:基于小鼠基因表达芯片筛选到睾丸高表达基因D930020B18Rik,利用实时定量RT-PCR、免疫组化、免疫印迹、免疫荧光等方法揭示其在小鼠和人睾丸中的表达特征,应用生物信息学分析及双荧光素酶分析、细胞周期同步化等方法进行初步的功能和分子机制验证.结果:D930020B18Rik在小鼠出生后前2周的睾丸组织中表达水平较低,且主要定位在精原细胞细胞质;从第3周开始直到性成熟,D930020B18Rik在睾丸持续高丰度表达,且主要定位在精母细胞、圆形精子和长形精子的细胞核,但是在成熟精子的细胞核表达缺失.进化树分析显示在哺乳动物中D930020B18Rik蛋白序列高度保守.基因富集生信分析提示D930020B18Rik及其同源蛋白,可能通过参与核质浓缩(NES=1.652,P＜0.01,FDR=0.153)、减数分裂(NES=1.960,P＜0.01,FDR＜0.001)、有丝分裂微管细胞骨架组成等(NES=1.903,P＜0.01,FDR=0.009)实现对哺乳动物精子发生的调控.通过双荧光素酶试验发现了转录因子klf5和foxo1可以识别和结合D930020B18Rik启动子,并分别发挥正向和负向转录调控作用.结论:D930020B18Rik在小鼠睾丸呈与精子发生高度相关的时空特异性表达,且主要定位在生精细胞的胞核,可能参与了精母细胞减数分裂和精子变形等过程.

The testis is pivotal for male reproduction,and its progressive functional decline in aging is associated with infertility.However,the regulatory mechanism underlying primate testicular aging remains largely elusive.Here,we resolve the aging-related cellular and molecular alterations of primate testicular aging by establishing a single-nucleus transcriptomic atlas.Gene-expression patterns along the spermatogenesis trajectory revealed molecular programs associated with attrition of spermatogonial stem cell reservoir,disturbed meiosis and impaired spermiogenesis along the sequential continuum.Remarkably,Sertoli cell was identified as the cell type most susceptible to aging,given its deeply perturbed age-associated transcriptional profiles.Concomitantly,downregulation of the transcription factor Wilms'Tumor 1(WT1),essential for Sertoli cell homeostasis,was associated with accelerated cellular senes-cence,disrupted tight junctions,and a compromised cell identity signature,which altogether may help create a hostile microenvi-ronment for spermatogenesis.Collectively,our study depicts in-depth transcriptomic traits of non-human primate(NHP)testicular aging at single-cell resolution,providing potential diagnostic biomarkers and targets for therapeutic interventions against testicular aging and age-related male reproductive diseases.

精子形成是指单倍体球形精子细胞分化发育成为精子的过程.这一连续进程包含一系列复杂的生化事件和剧烈的形态变化,涉及顶体和尾部形成、组蛋白-鱼精蛋白转换、细胞核压缩和细胞质丢弃等.近期研究发现,表观遗传调控在精子形成过程中发挥重要作用,对确保精子细胞正常发育和精子生成至关重要.现总结近期的相关研究进展,从DNA甲基化和组蛋白修饰两个方面简介精子形成过程中的表观遗传调控功能和机制.

目的:探讨鱼精蛋白(PRM1和PRM2)和精子染色质包装质量对少精子症的影响.方法:参照WHO标准收集了28例少精子症、16例畸形精子症和15例正常对照精液标本.通过提取标本总RNA,经反转录和荧光定量PCR反应分别检测PRM1、PRM2和TRF2 mRNA的相对表达量;标本纯化后进行涂片、CMA3染色,通过计算CMA3阳性率检测精子染色质包装质量.结果:少精子症组PRM1和PRM2 mRNA相对表达量分别为正常对照组的25%(P<0.05)和20%(P<0.05),畸形精子症组与正常对照组比较差异无统计学意义;TRF2 mRNA表达水平3组间差异无统计学意义;少精子症组CMA3阳性率(20.47%±1.19%)是正常对照组(10.69%±1.45%)的191% (P<0.001),畸形精子症组为14.31%±2.01%,与正常对照组比差异无统计学意义.结论:鱼精蛋白(PRM1和PRM2)mRNA表达量减少可能影响精子染色质包装,使得精子形成过程异常,从而导致成熟精子数量减少.

目的:探讨戊唑醇对模式生物秀丽线虫的生殖毒性作用.方法:L2期的N2、him-5(e 1490)雄虫分别暴露于0.1、1.0和10.0μg/L浓度的戊唑醇中到LA期.通过测定野生型N2线虫的后代数目与世代时间判断戊唑醇是否存在生殖毒性,通过突变体him-5(e1490)与fog-2(q71)杂交的后代数目判断是否具有雄性生殖毒性;通过检测him-5(e1490)雄虫有丝分裂区细胞、减数分裂区细胞、精细胞数目以及相关基因的表达水平研究戊唑醇对精子发生过程的影响;通过对him-5(e1490)雄虫精子细胞的形态、畸形率、活化能力以及相关基因表达水平的检测研究戊唑醇对精子形成过程的影响.相关基因表达水平用实时荧光定量PCR进行测定.结果:与对照组比较,暴露后的L4期秀丽隐杆线虫在戊唑醇剂量为10.0μg/L时后代数目显著降低(P＜0.05);1.0和10.0 μg/L戊唑醇剂量组可以使him-5(e1490)与fog-2(q71)的杂交后代数目降低(P均＜0.05),并可致秀丽线虫的有丝分裂区细胞数、减数分裂区细胞数、总生殖细胞数以及精细胞数目降低(P均＜0.05),daf-2、akt-1、daf-16 mRNA在1.0和10.0 μg/L剂量组的表达量均上升(P均＜0.05);age-1mRNA在0.1～ 10.0 μg/L染毒剂量组表达量均明显下降(P＜0.05或P＜0.01);与对照组相比,0.1、1.0、10.0 μg/L剂量组精细胞的直径与精子横截面积均明显减小(P均＜0.05),1.0、10.0μg/L剂量组精细胞的活化能力均明显降低(P均＜0.05);try-5,spe-4,spe-6,fer-1mRNA的表达量均明显上升(P＜0.05或P＜0.01),swm-1 mRNA在1.0 μg/L剂量组基因的表达量上升(P＜0.01).结论:戊唑醇通过影响秀丽线虫精子的发生以及精子的形成过程产生生殖毒性.