筑波大學和康乃爾大學最近發表一項研究，找到男性不孕可能原因之一為牛磺酸缺乏。精蟲的唯一目標便是與卵結合，精蟲在受孕之前，抵達女性的卵子所在之處必須經過一段漫長的旅程，精蟲通過不同的生理環境時，得必須躲開幾個致命的壓力才能安全完成使命。最近發表於 The FEBS Journal期刊研究發現牛磺酸是精蟲的一種細胞體積調控者，左右精蟲的形狀維持以及受孕的能力。
細胞最重要的組成物質就是水，水含量多寡可以決定細胞體積，細胞膜本身有通透性，所以細胞能攝入或者釋放多餘的水分，端視有多少水在旁邊，這就是滲透壓。這可以類推成海綿的行徑，就像海綿吸太多水，會戲劇性地改變體積以及形狀，細胞也一樣。
細胞有感測機制能夠在它們滲透壓的環境產生代償維持形狀，這篇研究的參與作者之一的筑波大學助理教授Atsushi Asano解釋，沒有這些代償感測，細胞會讓過多水分進入改變體積導致膜破裂或者其他型態問題，這種感測器在細胞中經常可見，令人驚訝地研究人員發現這種感測器在精蟲細胞的功能上扮演重要的功能。
過去的研究發現雄鼠缺乏 cysteine dioxygenase (簡稱CDO，中文為半胱胺酸雙加氧酶)，會導致不孕。CDO已被證實是用於製造胺基酸牛磺酸的蛋白質，牛磺酸反過來在維持滲透壓上扮演關鍵的角色。然而這些理論都不是新的，但CDO和牛磺酸在受孕的確切角色，長期以來一直無定論。透過這項研究，研究人員確定雄鼠若是缺乏CDO，相對於健康的對照組，的確更會導致不孕。比較結果是十倍以上。他們也發現雄鼠的精蟲的牛磺酸濃度掉得很厲害，這暗示了這兩者的缺乏與不孕的關聯性。但在研究中仍有一個謎團未解，精蟲無法製造蛋白質，包含CDO，那麼精子是如何獲取在維持對它們如此重要功能的牛磺酸?研究團隊發現精子細胞並不是自行合成牛磺酸，而是在精蟲通過雄性生殖道時吸收的。
對於已經成熟無法產生蛋白質的精子細胞而言，這是幫助受孕的重要生存策略，這說服我們相信牛磺酸對受孕過程是必要的。但牛磺酸對於精蟲作用得確切機轉研究人員仍想要了解。研究人員鍵入一項強而有力線索，在精蟲上尾巴上有一個不尋常的結，CDO缺乏的雄鼠它們的精子，被放置在子宮的環境中有兩倍的機率會出現錯誤角度的尾巴。令人注意的發現是當這些精蟲提供額外的牛磺酸，缺損現象便會消失。這些觀察發現讓作者們結論:牛磺酸在受孕期間，幫助精蟲藉由控制滲透壓維持對的型態，幫助授孕。
研究人員最終確認雄鼠在生殖道上由CDO製造的牛磺酸會被精蟲吸收，是雄性生殖力的重要機制，精子細胞在歷經不同滲透壓環境，細胞內的牛磺酸幫助細胞體積的平衡，藉由控制細胞水的進出，阻止細胞型態額外的改變，讓精子能在不同的環境下，完成授孕任務。
參考文獻:
- Atsushi Asano, Heather B. Roman, Lawrence L. Hirschberger, Ai Ushiyama, Jacquelyn L. Nelson, Meleana M. Hinchman, Martha H. Stipanuk, Alexander J. Travis. Cysteine dioxygenase is essential for mouse sperm osmoadaptation and male fertility. The FEBS Journal, 2018; DOI: 10.1111/febs.14449
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