高质量的精子是哺乳动物繁殖过程中的关键影响因素。发掘影响精子质量的关键调控因子不但对畜禽生产具有重要意义，同时可以为人类生殖疾病的诊断和治疗提供重要信息。精浆中含有大量的胞外囊泡。近年来许多研究显示精浆对精子生理学有重大影响，尤其对精子活力发挥了重要作用。然而，精浆胞外囊泡中影响精子功能的microRNAs、mRNAs、lncRNAs和蛋白还鲜有报道，其通过何种途径影响精子功能的作用机制也尚不明确。近期，中国农业大学动物科技学院姜力副教授团队对杜洛克公猪精浆来源的胞外囊泡进行全转录组和蛋白质学分析。该研究发现了一批重要的潜在影响精子功能的基因、蛋白及调控分子，并首次验证了精浆胞外囊泡中miR-222可以运输到精子中并抑制精子的凋亡。相关内容以在“MicroRNA-222Transferred From Semen Extracellular Vesicles Inhibits Sperm Apoptosis byTargeting BCL2L11”为题发表在Frontiers inCell and Developmental Biology期刊上。本文的第一作者为中国农业大学硕士研究生丁亚群和博士研究生丁宁，通讯作者为中国农业大学动物科技学院姜力副教授。
胞外囊泡(Evs)是一种可以被几乎所有细胞分泌的、直径约为30-2000nm的微小膜泡，存在于动物的各种体液之中，如血液、尿液、精浆、唾液和乳汁等。由于其能够靶向特定的细胞，改变目标细胞的功能，受到越来越多的关注。胞外囊泡的主要作用方式是通过激活受体或转移膜蛋白、信号分子、mRNAs和miRNAs来调节各种生理病理功能。精浆来源的EVs在体外被观察到可与精子直接结合，然而精浆胞外囊泡(SPEVs)中的分子与精子之间的相互作用机制仍然缺乏研究。
这项研究以精子活力表型具有极显著差异的公猪精浆胞外囊泡为研究对象，利用全转录组测序技术和蛋白质组测序技术在两组间检测到7个差异表达miRNAs，67个差异表达lncRNAs，76个差异表达mRNA和126个差异表达蛋白。通过构建ceRNA调控网络筛选到影响精液品质和性状的重要调控分子miR-222进行功能解析。
图1. 高低组SPEVs的分离鉴定及其对精子活力的影响
研究首先通过电穿孔技术和共孵育试验证明miR-222可通过SPEVs转移到精子中，并且能明显提高精子活力。进一步通过靶基因预测和双荧光素酶实验，验证了miR-222靶向调控BCL2L11和EGFR的表达。体外研究表明与EV-miR-222 mimic共孵育的精子中BCL2L11、EGFR、BAX、CYCs、CASP9和CASP3的表达水平显著低于与EV-miR-222inhibitor共孵育的精子，表明miR-222的高表达可抑制精子凋亡。
图2. miR-222对精子中靶基因及通路基因表达的影响
通过电镜观察到在精子尾部的线粒体周围存在一些直径约为70-100 nm的囊泡类似物。同时，EV-miR-222 inhibitor孵育的精子显示出明显的凋亡，与EV-miR-222 mimic孵育的精子形成强烈对比。在EV-miR-222mimic组中观察到完整的精子膜，但在EV-miR-222 inhibitor组中，精子膜明显收缩和破裂，并出现空泡样线粒体和线粒体缺失现象。
图3. SPEVs孵育后精子超薄切片电镜照片
该研究结果表明miRNAs等分子可通过SPEVs转移到精子中并与其相互作用，精浆EVs释放miR-222是维持精子活力和减少精子凋亡的重要机制。研究结果为阐明EV-miRNAs在调节精子活力和精子凋亡方面的作用提供了新的见解。
参考文献：
MicroRNA-222 Transferred From Semen ExtracellularVesicles Inhibits Sperm Apoptosis by Targeting BCL2L11. Front. Cell Dev. Biol. 2021, 9:736864. doi: 10.3389/fcell.2021.736864.
