摘要：精子对温度的挑剔程度令人惊讶。包括人类在内的哺乳动物在比正常体温低几度的环境中表现最佳。这引出了一个有趣的问题：这些对热敏感的细胞是如何在女性生殖道温暖得多的环境中使卵子受精的？

华盛顿大学的一项惊人发现表明，精子依靠温度敏感的分子开关来启动受精所需的过度活跃运动。

一项小鼠研究可能为避孕和不孕症治疗的新方法铺平道路。

精子对温度的挑剔程度令人惊讶。包括人类在内的哺乳动物在比正常体温低几度的环境中表现最佳。这引出了一个有趣的问题：这些对热敏感的细胞是如何在女性生殖道温暖得多的环境中使卵子受精的？

圣路易斯华盛顿大学医学院的科学家们找到了答案。他们的研究表明，较高的温度，例如女性生殖系统内部的温度，会激活精子中的一种特殊信号。这种信号会触发一个生物开关，改变精子的运动方式。精子不再像往常那样平稳地游动，而是开始剧烈地扭动和扭动，这是突破卵子外层并实现受精所需的高能量运动。

研究人员通过对小鼠的研究，发现了一种存在于所有哺乳动物精子中的蛋白质。当周围温度达到雌性生殖道的典型温度时，这种蛋白质会触发精子的亢进状态。这项发表在《自然通讯》上的研究结果不仅揭示了这一引人入胜的过程，还为哺乳动物解剖结构如何进化以支持这一过程提供了线索。

“精子的这种亢奋状态是成功受精的关键，但此前没有人确切知道温度是如何触发这种状态的，”BJC 研究员、华盛顿大学医学院细胞生物学和生理学教授波琳娜·利什科（ Polina Lishko ）博士说道：“我们的研究发现了精子中一个温控开关，它可以在受精过程中需要的时候精准地触发这些增强的运动。”

所有哺乳动物的精子表面都含有一种名为 CatSper 的特殊蛋白质。它控制着驱动尾状鞭毛剧烈运动所需的粒子进入，从而推动精子向前运动。

华盛顿大学医学院研究员、BJC 研究员兼细胞生物学和生理学教授波琳娜·利什科（ Polina Lishko ）博士在小鼠实验中证实，精子具有一个温控开关，可以改变其运动，这是男性生育能力的关键。这一发现揭示了包括人类在内的哺乳动物为何进化出使男性生殖器官温度低于其核心体温的机制。图片来源：Matt Miller

CatSper 的温度激活机制尚不清楚，但人们一直认为它是由雌性生殖通道的 pH 值以及灵长类动物体内的雌性生殖激素孕酮共同激活的。利什科表示，这一理论并不完全成立，因为大多数哺乳动物的精子对孕酮没有反应，因此肯定存在其他控制因素来激活 CatSper 的开关。

温度似乎是罪魁祸首。哺乳动物进化出了巧妙的方法，使雄性生殖器官的温度保持在 34 摄氏度（93.2华氏度）或以下。例如，海豚会先通过背鳍来降低流向其内部睾丸的血液温度；大象也使用类似的系统，通过耳朵来冷却血液。大多数其他哺乳动物，包括人类，都在体外的睾丸中制造和储存精子。雄性生殖器官缺乏这些降温机制的动物，例如鸟类，其精子中缺乏 CatSper 蛋白。

利什科的团队利用最初为研究脑细胞而开发的微米级工具和技术，观察了 CatSper 激活后单个精子细胞中特有的电荷模式，并在细胞周围温度超过 38 摄氏度（100.4 华氏度）时测量到了清晰的峰值。CatSper 激活后，精子的行为从导航所需的相对平稳的运动转变为进入卵子受精所需的高度活跃的运动。

利什科表示，了解温度在生育力中的作用可能有助于改善男性避孕和不孕不育的治疗。由于 CatSper 仅存在于精子中，因此针对它不会影响其他身体功能。此前曾有人尝试开发抑制该通道的避孕方法，但利什科表示，这些方法目前效果不佳。此次发现的见解或许能为人们带来新的避孕方法。

利什科说：“我们不需要制造抑制剂，而是可以通过温度来激活 CatSper，从而过早地打开这个通道，耗尽精子的能量，这样，当精子准备好完成工作并进入卵细胞时，它就无能为力了。”

这项工作得到了 BJC 研究员基金的支持。

备注：BJC 是指 Barnes-Jewish Hospital 与华盛顿大学医学院联合运营的医疗科研联盟（BJC HealthCare）‌。该机构长期参与美国国家卫生研究院（NIH）资助项目，2025年联邦政府削减生物医学经费的背景下，部分区域性医学基金会可能通过专项基金弥补缺口。

参考文献：Dilip K. Swain、Citlalli Vergara、Júlia Castro-Arnau 和 Polina V. Lishko 于 2025 年 4 月 17 日在《自然通讯》上发表的“精子 CatSper 的必需钙通道受温度门控”研究。DOI：10.1038/s41467-025-58824-0

来源：康嘉年華一点号