x、Y精子分离技术原理及作用

作者:得宝宝  2021-04-20  阅读:  来源:得宝宝

  在正常生育男性的睾丸中存在着两种配子——含有x染色体的x精子和含有Y染色体的Y精子,而正常生育女性的卵巢中只有一种配子——携带有x染色体的卵子。当来自父方的x精子和来自母方的含x染色体的卵子结合后,产生的后代则为女性(46,xx);而当来自父方的Y精子和来自母方的含x染色体的卵子结合后,产生的后代则为男性(46,xY)。

  目前大约有400余种遗传病是属于x伴性遗传病,它们是由母亲携带者将含有致病基因的x染色体传给后代男婴而表现出来,如地中海贫血、血友病、葡萄糖一6一磷酸脱氢酶缺乏症、视网膜色素变性等疾病。这类疾病严重危害着人类生殖健康,影响人口素质,增加社会和家庭的负担。通过精子分离技术,选择x精子用于人工授精或IVF—ET等途径,是预防此类疾病的有效方法。此外x、Y精子的分离在畜牧养殖业和珍稀动物后代延续等方面也具有重要意义。

  在过去几十年中,人们一直试图通过一些公认的存在于x、Y精子方面的差异来分离这两种精子,如精子膜表面电荷,精子核和头部的形态学差异,对pH值的敏感性,Y精子中独特的乳酸脱氢酶和H—Y抗原,以及精子密度,泳动速度,运动特性,DNA含量方面的差异。同时,伴随着20世纪60年代末喹吖因荧光染色识别Y精子,以及现在采用的流式细胞仪、PcR以及荧光原位杂交技术鉴别x、Y精子的运用,使得x、Y精子的分离技术又得到进一步发展。

  1.Y精子的F小体

  1968年,Caspersson等用芥子奎吖因染色观察雄性染色体时,发现Y染色体的长臂散发较其他染色体为强的荧光,而且在细胞静止期的Y染色体上具有散发强荧光的小点,称之为F小体(F—body)。Barlow和Vosa(1970)用同样的染色法证明人精子的39—47%具有这种F小体。因此,认为具有F—body的精子就是Y精子,人们企图以此为依据分离识别X、Y精子。最初报道这种F小体仅存在于人和大猩猩的精子中,后来有人报道在家畜精子中亦有这种F小体。然而,在人和家畜尚没有充足的实验证据能够证明具有F—body的精子就是Y精子,反之就是X精子。

  2.精子头部的大小

  处于分裂中期的哺乳动物细胞核中,通常X染色体较Y染色体大得多。譬如牛的X染色体的面积为7.85u2,Y染色体则为3.47u2,前者几乎为后者两倍。不难推测,X精子的头部要比Y精子的头部大。测定射出精子的头部大小,可把精子分为长头部和短头部两类。但是,迄今为止没有证据说明这两类精子分别就是X、Y精子。

  精子头部在附睾内成熟时,特别是核物质脱水浓缩,所以精子依不同成熟阶段其头部大小也具有差异。而且射出精子的成熟度也不尽一致。另外,射出精子的大小,还可依浮游液的渗透压不同而发生变化。在低渗生理盐水中,牛精子头部可膨大为正常精子的3倍,相反在高渗溶液中,牛精子头部可由25um3缩至20um3。而且,具有F小体和不含F小体的人精子核面积几乎无差异。

  3.精子的重量、比重

  X精子和Y精子的DNA含量具有差异。应用激光及荧光原理的流式细胞光度术测定精子的DNA,证明其含量呈双峰性分布。X、Y精子的NNA含量差,可由单倍体DNA平均含量的百分率推测,几乎所有动物都为2.5—4.5%。即其DNA含量差。相当于精子头部半径差的1%。这种微小差异能够影响浮游液中的精子运动及沉降速度是不可思议的。

  如果说X精子和Y精子的重量不同,那么首先必须假定所有精子除DNA以外,组成精子头部及尾部的物质比重相等。由假设精子头部核蛋白含量以及含水量一定情况下,算出X精子和Y精子的比重分别为1.1141g/cm3、1.1134g/cm3,而且精子比重随其成熟越来越大。

  4.表面膜电位

  一般认为,细胞膜电位受与糖蛋白结合的唾液酸含量的影响,而细胞膜的核糖酸(ribitol)的电荷,与其电泳时的泳动速度无关。

  射出精液中的精子带有负电荷,但是X精子与Y精子的膜电位是否具有差异尚无证据。精子膜的带电量依其成熟或老化过程的不同而有变化。已知附睾尾的精子膜电位较附睾头的精子膜电位高。随着精子的老化,其膜电位降低,所以活精子的膜电位要较死精子的膜电位高。而且精子的膜电位依其部位不同亦有差异,其尾部的电位较头部为高。

  有人报道,使用中性缓冲液电泳时,X精子向阳极移动的速度要较Y精子快,然而亦有与之结果相反的报告。DNA是否影响表面膜电位,对此尚不清楚。

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