大多數哺乳動物雄性與雌雄生殖道之間存在一個天然的滲透壓差（以小鼠為例：雄性附睾~415 mOsm, 雌性子宮~310 mOsm）。精子從雄性生殖道進入雌性生殖道，經曆了一個生理狀態下的“低滲應激”。這種應激一方麵有利於激活精子運動（從進化上保留了魚類精子的特征），但低滲環境同時也是一把“雙刃劍”，可導致精子細胞過度腫脹對其功能產生潛在傷害。為了消除低滲導致的負麵影響，精子在進化中形成了一套高效的液體調節係統以應對這種生理性“低滲應激”導致的細胞腫脹。然而，在此過程中起關鍵作用的精子蛋白尚未被發現。

必威在线网址 段恩奎研究組與浙江省醫學科學院石其賢教授，吉林大學白求恩第二醫院麻彤輝教授合作研究發現：一個水通道蛋白（AQP3）在小鼠和人的精子尾部呈現特異的細胞膜定位。AQP3缺陷的精子在進入雌性生殖道後，雖然能夠實現運動激活，但很快表現出大量精子尾部發生彎曲變形。滲透壓梯度實驗及精子遊動中實時錄像監測等手段進一步證實AQP3缺陷精子對低滲導致的細胞膨脹抵禦能力下降，在相對低滲的雌性生殖道環境中發生細胞膜進行性膨脹，進而對精子尾部產生機械性牽張並最終導致尾部變形。體內外功能實驗表明，由於存在尾部缺陷，大量AQP3敲除鼠精子不能有效地穿越子宮-輸卵管結合處狹部，導致精子進入輸卵管與卵子相遇的機會降低，從而表現出雄性小鼠生育力下降。

此研究首次揭示了AQP3是精子在雌性生殖道中實現低滲適應的一個關鍵蛋白，在“低滲應激”介導的精子運動激活和細胞過度腫脹這一對利弊權衡（trade-off）中起到消除負麵影響的作用，從而最大優化精子功能。鑒於AQP3在人精子中的表達與小鼠呈現相同模式，其在男性不育/低生育力患者中的作用尚待進一步研究。

本研究於12月7日在線發表於Cell research.

Chen Q¹, Peng H¹, Lei L¹ (¹equal contribution), Zhang Y, Kuang H, Cao Y, Shi QX, Ma T, Duan E*. Aquaporin3 is a sperm water channel essential for post-copulatory sperm osmo-adaptation and migration. Cell Res. Cell Research advance online publication 7 December 2010; doi:10.1038/cr.2010（原文鏈接）

本研究得到了國家“發育與生殖”重大科學研究計劃和中國科學院知識創新方向性項目資助。

圖1：免疫熒光定位顯示AQP3蛋白在小鼠和人的精子尾部的主段（principal piece）呈現特異表達。綠色信號表示AQP3蛋白。

圖2：AQP3缺陷精子在生理性低滲環境中發生細胞膜進行性膨脹，導致尾部機械性牽張和變形。箭頭所指位置為精子的胞漿小滴（cytoplasmic droplet），是發生精子膜發生膨脹的起始位置。