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睾丸衰老影响男性生育，但线粒体影响精子发生的机制不明。研究人员以果蝇为模型，开展 Vha68-3 在睾丸衰老中作用的研究。结果发现 Vha68-3 影响精子发生和线粒体稳态，补充相关代谢物可缓解。该研究为治疗睾丸衰老相关疾病提供新思路。
在男性生育的神秘世界里，睾丸衰老就像一个隐藏的 “破坏者”，悄无声息地影响着精子的产生、功能以及整个精子发生的微环境，导致男性生育能力下降。尽管科学家们一直在努力探索其中的奥秘，但线粒体在这一过程中究竟扮演着怎样的角色，其精确的分子机制却始终如同迷雾，让人难以捉摸。在精子形成的复杂过程中，精子细胞需要经历从圆形到细长形的奇妙转变，这个过程就像一场精心编排的舞蹈，任何一个环节出现差错，都可能导致精子结构异常，进而影响生育。同时，线粒体作为细胞的 “能量工厂”，在精子发生过程中，其形态和功能的变化至关重要，然而目前对于线粒体损伤引发精子发生紊乱的调控机制，我们了解得还十分有限。
为了揭开这些谜团，南通大学医学院生殖医学研究所等机构的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Cellular & Molecular Biology Letters》上，为我们认识睾丸衰老和精子发生提供了全新的视角。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：利用 CRISPR/Cas9 技术构建 Vha68-3 基因敲除（KO）果蝇模型；通过免疫荧光染色、透射电子显微镜（TEM）观察睾丸表型和功能；运用单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和转录组 - 代谢组关联分析进行多组学研究；借助液相色谱 - 串联质谱（LC - MS/MS）技术鉴定 Vha68-3 结合蛋白；通过给果蝇喂食相关化合物，探究调节线粒体代谢对睾丸衰老的治疗潜力。
研究结果
- Vha68-3 对雄性生育力的影响：研究发现 Vha68-3 主要在睾丸中表达，尤其是在精子细胞中。通过构建 Vha68-3 KO 果蝇模型，发现随着果蝇年龄增长，KO 果蝇的生育力显著下降。40 日龄时，KO 果蝇的生育力从对照组的 100% 降至 26.7%，同时睾丸形态出现明显异常，精子细胞受损，这表明 Vha68-3 是影响雄性生育力的关键年龄依赖性因子12。
- Vha68-3 对精子细胞伸长的调控：免疫荧光染色显示 Vha68-3 主要定位于细长精子细胞的尾部。在 Vha68-3 KO 睾丸中，一些与精子发生关键的蛋白，如 Orb 和 Orb2，在 40 日龄时出现异常。同时，Caspase 激活试验和其他细胞结构的观察表明，Vha68-3 可能参与调节精子细胞伸长的复杂调控网络34。
- Vha68-3 对线粒体功能的调控：研究人员发现 Vha68-3 与线粒体功能密切相关。通过免疫染色和 TEM 分析，发现 40 日龄的 KO 果蝇睾丸中，线粒体信号强度降低，出现明显的线粒体异常，如主要线粒体衍生物肿胀、损伤，次要线粒体衍生物缺失等，这表明 Vha68-3 在维持睾丸衰老过程中线粒体的完整性和稳态中起着关键作用56。
- Vha68-3 介导的转录调控：通过 scRNA-seq 分析，研究人员对睾丸细胞进行了深入研究，发现了睾丸生殖细胞发育的新阶段，并确定了一些阶段特异性基因。同时，在 Vha68-3 KO 睾丸的晚期生殖细胞群体中，发现了与 ATP 合酶相关过程和代谢途径的显著富集，这表明 Vha68-3 可能通过多种转录途径调节精子细胞伸长78。
- Vha68-3 结合蛋白与代谢调控：通过免疫沉淀和 LC - MS/MS 分析，鉴定出 39 种 Vha68-3 结合蛋白，这些蛋白主要参与线粒体调节、V 型 ATP 合酶功能等过程。进一步研究发现 Vha68-3 与 Muc 蛋白相互作用，且 Vha68-3 KO 导致丙酮酸脱氢酶（PDH）活性降低，这表明 Vha68-3 可能参与线粒体代谢910。
- 转录组 - 代谢组关联分析：通过转录组 - 代谢组关联分析，发现 Vha68-3 KO 导致多种代谢物水平变化，涉及多个代谢途径，包括丙酮酸代谢等线粒体相关代谢途径。同时，发现补充丙酮酸（PA）、S - 乳酰谷胱甘肽（SLG）和磷酸烯醇丙酮酸（PEP）等代谢物可以缓解 Vha68-3 缺乏引起的精子细胞伸长缺陷和线粒体功能障碍1112。
研究结论与讨论
综合上述研究结果，该研究揭示了 Vha68-3 在调节睾丸衰老过程中精子发生和线粒体衍生物稳态方面的重要作用。Vha68-3 通过与 Muc 相互作用，调节线粒体代谢，尤其是丙酮酸代谢，维持线粒体的功能，进而促进精子细胞伸长和保持雄性生育力。这一发现不仅加深了我们对 V 型 ATP 合酶功能的理解，也为线粒体损伤介导的精子发生紊乱机制提供了新的见解。
此外，研究还发现补充与线粒体代谢相关的化合物，如 PA、SLG 和 PEP，可以有效缓解 Vha68-3 缺乏引起的睾丸衰老相关特征。这为治疗与睾丸衰老相关的精子发生障碍提供了潜在的治疗策略，有望通过调节丙酮酸代谢来改善男性生育能力。
总的来说，这项研究为睾丸衰老和精子发生领域的研究开辟了新的方向，为未来开发治疗男性不育症的新方法提供了重要的理论基础。
