AKG：生殖健康的新希望——科學研究揭示其潛力

來源：發布時間：2025-03-10

2022年7月15日，華南農業大學動物科學學院束剛教授和江qing艷教授課題組在Life Metabolism上發表題為Smooth muscle AKG/OXGR1 signaling regulates epididymal fluid acid-base balance and sperm maturation的研究，揭示AKG/OXGR1信號通路在維持雄性生殖健康過程中發揮重要作用。該研究shou次確認OXGR1在附睪平滑肌中表達，其水平隨著老化和熱應激而下降。在OXGR1全身性敲除及附睪特異性敲除小鼠模型中的研究發現OXGR1對附睪精子成熟至關重要。機制研究表明附睪平滑肌AKG/OXGR1信號傳導通過調節腎小管液中的酸堿平衡在精子成熟中起著重要的作用。更為重要的是，補充AKG對由衰老和熱應激引起的附睪精子成熟障礙有益。

氧化戊二酸受體1（Oxoglutarate receptor 1, OXGR1）是一種感應三羧酸（Tricarboxylic acid, TCA）循環關鍵代謝中間產物α-酮戊二酸（α-ketoglutarate acid, AKG）的內源性受體。以往研究發現OXGR1在睪丸中表達量比較高，但其在男性生殖系統中的細胞分布和生物學功能尚不清楚。因此，揭示雄性生殖系統中OXGR1的潛在功能，具有重要的臨床意義和應用價值。

為研究OXGR1在附睪中的細胞定位和表達模式，作者發現OXGR1定位于附睪平滑肌細胞中，衰老和熱應激均可***下調附睪OXGR1蛋白表達。為進一步研究OXGR1在附睪中的生物學功能，作者構建了OXGR1全身性敲除（OXGR1 global knockout，OXGR1-GKO）小鼠模型，發現OXGR1-GKO可導致小鼠附睪頭、體和尾三段附睪管形態畸變，附睪管管腔面積***減小，且雄性OXGR1-GKO小鼠產活仔數***降低。

由于精子在附睪移行過程中形態逐漸發生改變，且逐漸獲得運動能力、獲能和頂體反應的潛能從而變得成熟并具備受精能力。作者發現，OXGR1-GKO小鼠附睪頭、體和尾部附睪管管腔中的大量精子出現了典型的發卡狀彎曲形態，精子畸形率***增加。使用CASA對附睪精子檢測發現，OXGR1-GKO***降低了精子活力、精子曲線運動速度VCL、精子平均路徑速度VAP和精子頭側移幅度ALH。此外，OXGR1-GKO可***降低部分獲能和完全獲能精子的百分比，***增加不獲能精子的百分比，降低附睪精子的自發頂體反應率。

為了排除小鼠其它組織中OXGR1對附睪精子成熟的代償作用，作者進一步選用OXGR1Flox/Flox轉基因小鼠，并在其附睪部位注射AAV-Cre-GFP病毒，以構建OXGR1附睪特異性敲除模型（Epididymal-specifically OXGR1 knockdown，OXGR1-eKD）。WB和IF結果顯示，附睪注射AAV-Cre-GFP病毒***降低了附睪OXGR1蛋白表達且對睪丸OXGR1蛋白表達無***影響，建模成功。隨后作者研究發現，OXGR1-eKD小鼠的精子尾部也同樣出現了發卡狀彎曲形態，精子畸形率***增加。此外，OXGR1-eKD***降低了小鼠精子獲能能力、精子自發頂體反應率、精子活力、精子VCL、精子ALH和精子VAP。綜合OXGR1-GKO和OXGR1-eKD模型的相關數據，表明OXGR1在附睪精子成熟中起關鍵作用。

作為OXGR1的內源性激動劑，AKG已被證明在延長壽命，維持腸道健康，降低肥胖風險和通過表觀遺傳ji活巨噬細胞等方面具有重要調控作用。作者研究發現，衰老小鼠附睪精子畸形率***增加，精子獲能能力和自發頂體反應率***降低。而飲水添加2% AKG可***降低衰老小鼠附睪精子畸形率，增加精子獲能能力和自發頂體反應率。在熱應激小鼠模型中，60%相對濕度（RH）、35℃環境下熱應激3 h可***增加小鼠附睪精子畸形率，***降低精子獲能和自發頂體反應率。而飲水添加2%AKG可有效緩解熱應激引起的精子畸形率升高和自發頂體反應率降低，但未能有效改善熱應激引起的精子獲能能力降低。

附睪平滑肌在精子成熟中發揮著重要作用，主要是通過促進跨上皮K+分泌來調節附睪液微環境從而影響精子成熟。作者通過實驗證實，AKG可通過OXGR1促進附睪平滑肌細胞內內質網Ca2+釋放，進而上調胞內Na+-HCO3-共轉運載體NBCe1的表達，從而影響HCO3-轉運和附睪液酸堿平衡，并*終影響精子成熟。

該研究shou次發現附睪平滑肌可通過AKG/OXGR1信號通路調節局部微環境酸堿平衡和精子成熟，提示平滑肌樣細胞新功能。同時該研究也表明平滑肌AKG/OXGR1信號通路可以逆轉衰老和熱應激誘導的雄性生殖能力降低，這為靶向zhi療衰老和熱應激引起的男性生殖能力降低提供了潛在策略。