【摘 要】 睾丸生精细胞的增殖、分化受到严格的基因调控，同时在精子发生的生理和病理过程充当着重要角色。生精细胞凋亡是机体清除剩余或缺陷细胞的正常生理机理，也可能是男性不育的病理环节。寻找影响生精细胞凋亡的调节因子，阐明各种死亡信号的调控机制，掌握生精细胞凋亡的病理学调控，将为男科不育的治疗及探索男性节育新途径奠定理论基础，为睾丸精液脱落细胞学的检测，评价睾丸生殖功能与性功能提供了依据。
【关键词】 睾丸； 生精细胞； 基因； 精子； 因子； 基因调控； 精液； 脱落细胞学
Gene control of spermatogenic cells apoptosis
CAO Xingwu, LI Cuiying, YUAN Changwei
1 China-Japan Friendship Hospital, Ministry of Public Health, Beijing 100029, China
2 Beijing Tongji Hosptial, Beijing 100029, China
【Abstract】The increase, proliferation and dispersal of spermatogenic cells are strictly controlled by genes, which also play an important role in the physiological and pathological process of sperm production. Spermatogenic cell apoptosis is a normal physiological process to remove the extra and deficit cells out of body, but it can also be a pathological sign of male infertility. It is necessary to seek for controlling genes which influence the apoptosis of spermatogenic cells, to explain the controlling mechanisms for the sign of cell death, and to understand the pathological control of spermatogenic cells apoptosis. These measures can lay theoretical foundation for the treatment of male infertility and the control of male reproduction, and can provide reference for the evaluation of testis function and sex function.
【Key words】 Testis； Spermatogenic cells； Apoptosis； Sperm； Gene control； Factor
睾丸中生精细胞通过多次有丝分裂来克隆性扩增，从精原细胞到最后产生精子是一个连续分化与成熟的动态过程。生精上皮内的支持细胞和生精细胞紧密联接，支持细胞跨越生精上皮的整个厚层，胞质延伸至近腔室，通过提供结构、激素和营养来支持生精细胞，并与精子生成有序、和谐地结合，维持种族的健康后代的延续。生精细胞不间断克隆性扩增，需要有反馈机制来平衡生精细胞的数目与支持细胞提供营养的能力。凋亡是细胞主动死亡的过程，与核内切酶活化有关，并且有特殊的生化反应与形态学改变，多数情况下是一种耗能的、需要mDNA和蛋白质合成的过程。近几年来国外学者发现精子发生过程中存在生精细胞的凋亡［1，2］。其中，精原细胞的凋亡是导致实际生成的精子数量少于按理论推算，应产生的精子数量的主要原因。在精母细胞的减数分裂过程中，由于初级精母细胞分化时间长，前细线期、偶线期、粗线期初级精母细胞均有凋亡［3］。精子细胞的凋亡则少见，可能是因为精子细胞位于曲细精管靠近管腔的部位，不易受外环境的影响所致［4］。
目前认为，不同刺激因素的激发可以导致同一类型细胞中，不同凋亡程序的激活。而精子成熟过程中不同阶段的生精细胞，也可能对同一诱发因子存在不同的易感性，激活凋亡的不同因子和途径，可以导致相同特征的凋亡表型，所以只能理解并推测生精细胞的凋亡可能由多种因素诱导并调节［4～6］。其中，基因的调节作用可能是其根本原因。以下对有关生精细胞凋亡中基因调控的研究综述如下。
1 B细胞淋巴瘤-2(B cell lymphoma-2,Bcl-2)
基因家族与Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2 associated X protein,Bax)基因 Bcl-2基因家族包括凋亡诱导因子Bax、Bak、Bcl-xs、Bad、Bok等和凋亡抑制因子Bcl-2、Bcl-xl、Bcl-w、Mcl等，其中以Bcl-2作为细胞生存基因的代表，而Bax作为细胞死亡基因的代表，两者表达水平的平衡结果，决定了细胞是生存还是死亡[7]。Bcl-2原癌基因存在于多种动物的许多正常组织内，对凋亡具有抑制作用。它不能促进细胞增殖，但能延长细胞的生命期限。Bcl-2蛋白之间常常以同源二聚体形式存在［8］。用免疫组化法检测正常人体睾丸内Bcl-2蛋白表达时发现，精子细胞呈现中度到高度染色阳性(2+～4+)，而精原细胞、初、次级精母细胞、支持细胞及间质细胞绝大多数染色呈阴性［9］。 Bcl-2蛋白主要分布在生精细胞线粒体，可能通过阻止细胞内Ca2+的流动，干扰过氧化物的产生和脂膜的过氧化而抑制细胞凋亡。Bax则可能通过插入线粒体膜，引起细胞色素C（Cyto C）释放入细胞质而诱导生精细胞的凋亡[7]。Furuchi等将人的Bcl-2 cDNA转入小鼠体内，发现2周龄转基因小鼠的睾丸精原细胞有外源性Bcl-2表达；4周龄时，大量精原细胞积聚于曲细精管内，精母细胞极少。淤积于管腔的精原细胞发生凋亡，到7周龄时一些曲细精管中呈现空泡变。随着年龄的增长，精原细胞继续发生堆积和凋亡，但在一些Bcl-2表达减弱的曲细精管中，已开始恢复正常精子发生过程。实验表明，精原细胞的凋亡是哺乳动物精子发生中的正常程序，这种凋亡途径受Bcl-2的影响［10］。
Zhang等用隐睾猕猴研究发现，生精细胞受热刺激发生凋亡时，胞内Bax的总体水平不变，但伴随有Bax蛋白从胞质到胞核的重分配；胞内Bcl-2的表达水平明显提高。研究发现，酒精导致大鼠生精小管中Bcl-2表达降低，Bax表达增高，推测长期过量饮酒可能导致男性的生精功能产生影响[7]。Bax在某些组织细胞中，它的表达并不立即造成细胞凋亡；当细胞接受死亡信号后，它才开始发挥促凋亡作用［11］。Knudson等利用基因剔除技术培育出Bax纯合性缺失的小鼠，发现此种Bax-／-雄性小鼠的睾丸萎缩，无生育能力。其曲细精管不能根据生精上皮周期进行分期；生精细胞大都停留在前减数分裂期，这些细胞既无典型的精原细胞也无典型的前细线期精母细胞的表现，附睾和输精管内也没有精子。这些结果表明，Bax基因的缺失导致生精细胞大量凋亡，这可能是由于Bax的缺失形成不同二聚体比对之间的不平衡所致［12］。