精子在女性生殖道的史诗之旅

数以百万计或数十亿的精子通过人工授精或自然交配沉积到奶牛生殖道中，但只有少数到达受精部位，只有一个精子使卵母细胞受精。成功的精子到达卵母细胞的非凡旅程是漫长而曲折的，包括通过粘性液体的运动，避免死胡同和敌对的免疫细胞。完成这一旅程的精子特权收集必须通过阴道、子宫颈、子宫、子宫-输卵管交界处和输卵管的选择步骤。在女性生殖道的许多位置，精子与上皮和腔液相互作用，这会影响精子的活力和功能。精子也必须被女性的免疫系统耐受足够的时间，以便受精发生。

通常只有一个精子使卵母细胞受精，尽管数十亿精子通过自然交配沉积到阴道中，或者数百万精子通过人工授精沉积到牛的子宫中。成功的精子到达卵母细胞的非凡旅程是漫长而曲折的，充满了粘稠的液体、死胡同和潜在的敌对免疫细胞。有很多证据表明，复杂的机制会影响精子运输、精子的免疫耐受性、精子选择、精子储存和释放，所有这些都是在实际受精之前进行的，而不是简单的获得卵母细胞的竞赛。在通往受精部位的路上，精子可能会与悬浮在其中的液体和肠道内壁的上皮相互作用。精子运输的非常动态的过程有助于确保受精部位有适当数量的可育精子，以便卵母细胞只能由一个精子受精。

阴道和子宫颈中的精子

精子通过阴道、子宫颈和子宫运输到输卵管，在那里它们可以使卵母细胞受精。在牛和许多其他哺乳动物中，发情发生在排卵前，因此精子在排卵前沉积在雌性生殖道中。在牛的正常交配时，精液沉积在颅阴道中。阴道液是精液沉积后精子暴露的第一管腔介质。阴道的酸性pH值使其不适合精子，尽管精液中的缓冲液会中和局部pH值。奶牛产生大量的阴道液，并且可以积聚多达100毫升（。阴道液的流变特性似乎会影响精子的运动特性，尽管受精精子可能只在阴道中停留很短的时间（Rutllant 等人，2005 年）。

牛精子，如人类精子（Suarez和Pacey，2006），是卵母细胞受精的候选者，可能会迅速进入宫颈管，避免由于阴道pH值低而受到损害。子宫颈包含许多充满粘液的褶皱和凹槽。管内的粘液是精子的主要屏障，特别是那些运动异常的精子。宫颈粘液的组成和结构在发情附近发生变化，允许具有正常运动能力的精子前进，通常是通过所谓的“特权路径”，这些路径在通过宫颈管延伸的褶皱产生的凹槽中发现）。微流体模型已经证实，通过这些特权路径的精子迁移是由微凹槽和温和的液体流动控制的（。

精子是外来细胞，可以在子宫颈中诱导免疫反应。在兔子中，在交配后30分钟内观察到中性粒细胞浸润（Tyler，1977）。免疫球蛋白IgG和IgA（Kutteh等人，1996年）和补体蛋白已在人宫颈粘液中检测到（Mathur等人，1988年）。因此，保留在子宫颈中的精子在进入子宫之前可能会受到免疫系统的攻击。

子宫内的精子

自然交配后，精子从子宫颈管进入子宫。在牛中，经常使用人工授精（AI）。在进行AI时，技术人员将精液直接沉积到子宫体内，因此精子不会进入阴道和子宫颈。将精子直接沉积在子宫中可将常规AI所需的精子数量减少到1000万至2000万（Moore和Hasler，2017）。当使用基于性染色体分离的精子时，通常只有200万个精子被授精，这一过程用于偏向后代的性别（DeJarnette et al.， 2009）。小母牛的子宫输卵管连接处（UTJ）在交配后的不同时间结扎的实验表明，精子需要6-8小时才能通过子宫颈和子宫以足以进行卵母细胞受精的数量渗入输卵管。

精子在子宫平滑肌收缩的帮助下沿输卵管方向运输通过子宫（Hawk，1987）。为了测量液体运动和子宫收缩，将锝标记的白蛋白大球沉积在女性子宫中。这些大球（直径5-40μm）可以通过高分辨率超声波检测到。它们在卵泡期晚期更快地从子宫运输到输卵管（Kunz等人，1996），这与其他实验一起表明，运输精子的子宫收缩受到内分泌控制。此外，这一结果表明，除了精子之外，物质还可以通过UTJ。

牛和其他物种子宫中的精子在每个腺体中保留的数量很少（Hunter，1995年，Rijsselaere等人，2004年）。至少在猪中，保留是通过精子与子宫上皮细胞结合来实现的（Rath 等人，2016 年）。精子附着在子宫细胞上刺激促炎和抗炎细胞因子的产生（Lovell and Getty， 1968）。有证据表明，猪精子与子宫上皮细胞表面的含唾液酸聚糖结合（Rath等人，2016）。例如，识别唾液酸的唾液酸凝集素在体外与子宫上皮细胞结合并阻止精子结合。虽然目前尚不清楚子宫腺体中的许多精子是否进入输卵管，但子宫中大多数精子的命运是消除。

快速去除精子可能有助于减少针对精子的获得性免疫反应（Hansen，2011）。人们对牛精液沉积引起的免疫反应知之甚少，但在啮齿动物和马中进行了更多的研究（Katila，2012年，Bromfield，2014年，Christoffersen和Troedsson，2017年）。炎症反应的主要功能是清除子宫中多余的精子、碎片和细菌。精液沉积后，多形核白细胞浸润。除了先天免疫的激活外，还涉及适应性免疫。

已经从子宫液中分离出几类抗体。除了子宫内膜释放的细胞因子外，精浆本身还含有影响子宫和输卵管免疫细胞的免疫系统调节剂（Robertson，2007，Schjenken和Robertson，2014和2015）。有证据表明，精囊蛋白可能允许子宫耐受精子（Kawano等人，2014）。有趣的是，精液的精液部分也改善了植入前的发育，并对后代有有趣的长期影响（Bromfield等人，2014）。精浆的这种非传统作用在啮齿动物中研究最多;正常交配的牛的精浆量很低，当使用人工授精时甚至更低。

精子通过子宫-输卵管连接处进入输卵管

在牛UTJ中，精子穿过带有粘膜垫的狭缝状腔并进入输卵管的下部，即峡部，该下部在输卵管段包含4-8个初级凹槽（Wrobel 等人，1993）。与上输卵管的主要部分安瓿相比，峡部的管腔更窄，褶皱较少，但平滑肌层较厚。尽管大球体似乎具有通过UTJ的能力（如上所述），但有证据表明，至少在小鼠中，精子需要特定的蛋白质才能被识别并通过UTJ进入峡部。由于ADAM3基因突变或产物影响ADAM3的基因，缺乏ADAM3的小鼠精子在UTJ之外未检测到（Nakanishi等人，2004年，山口等人，2006年，山口等人，2009年，冈部，2013年）。即使来自正常胚胎和突变胚胎的嵌合男性精子被沉积，也只有正常精子进入输卵管（Nakanishi等人，2004）。因此，正常精子的存在无助于打开UTJ以允许ADAM3突变精子进入输卵管。

除了ADAM3之外，猪UTJ中似乎还有一个流变屏障，可能是该结构凹槽中存在的粘性粘液（Hunter，2002，Tienthai，2015）。兔和小鼠UTJ和输卵管液含有具有硫酸化糖胺聚糖链和透明质酸的蛋白聚糖（Jansen，1978，Suarez等人，1997）。除了改变粘度和影响精子活力外，液体中透明质酸及其受体CD44在UTJ上皮细胞上的丰度表明CD44信号转导可能会影响UTJ和下输卵管的功能（Bergqvist等人，2005a，Bergqvist等人，2005b）。

在牛和其他物种中，UTJ处似乎有一个阀门可以收缩管腔，限制精子进入。该瓣膜由血管丛形成，并被厚厚的肌肉层包围，该肌肉层总共可以收缩管腔（Wrobel 等人，1993 年）。物理收缩、粘液屏障和蛋白质特征要求强调了如何严格地调节进入输卵管。

输卵管中的精子

一旦精子进入下输卵管，即峡部，它们就可以结合到上皮细胞表面或留在输卵管液中。许多关于完整输卵管的研究已经在小鼠中进行，因为子宫和输卵管可以被透照，以便可以观察到精子（Demott and Suarez，1992）。来自转基因小鼠的精子在其顶体中具有增强的绿色荧光蛋白，在其中段线粒体中具有红色荧光蛋白，在自然交配后已在雌性道中被跟踪（La Spina等人，2016）。活精子的位置及其肢端状态可以使用荧光显微镜进行跟踪。

当观察到峡腔中的精子时，精子组被液体携带，这些液体交替地向子宫移动，然后通过输卵管平滑肌的收缩向壶腹（来回）（Ishikawa等人，2016）。在安瓿中未观察到这些收缩。峡部的大多数精子都是完整的顶体（La Spina等人，2016）。在壶腹中发现的精子相对较少，大多数是顶体反应的（La Spina等人，2016年，Muro等人，2016年），与最近的证据一致，即受精小鼠精子的顶体反应发生在接触积云 - 卵母细胞复合物之前（Jin等人，2011年，La Spina等人，2016年）。

输卵管液影响精子功能

输卵管中的液体高度粘稠，这与通常进行哺乳动物受精研究的培养基不同。在输卵管内精子功能的研究中，流体粘度经常被忽视。更粘稠的流体有更多的内摩擦，因此与粘度较低的介质相比，精子在粘性介质中游泳的尾迹相对较小（Kirkman-Brown and Smith，2011）。对人类精子的研究表明，要移动的液体的阻力导致精子尾巴在跳动时多次弯曲。相比之下，在粘度较低的介质中，尾巴的弯曲较少，相反，在简单地来回摆动或拍打时，尾巴大多保持笔直（Kirkman-Brown 和 Smith，2011 年，Hyakutake 等人，2015 年）。

因此，在粘性流体中，与标准粘度介质相比，运动精子的左右运动（偏航）更少。精子也倾向于在固体表面附近和靠着固体表面游泳，例如上皮壁或微通道的角落）。靠近通道壁的精子比在通道中心移动的精子游得更快）。粘弹性培养基诱导牛精子在协调的群体中游泳，这可能促进精子迁移。大多数精子定向他们的游泳，以便在流速为中等（33-134μm / sec）时逆介质流动游泳（Miki和Clapham，2013，El-Sherry等人，2014，Tung等人，2015a）。 这似乎引导精子在输卵管液中上游（Miki和Clapham，2013）。关于精子中的信号传导过程是否有助于将精子定向到上游方向，或者精子流变是否是一个被动过程，存在争议。

有趣的是，输卵管流体的粘度在发情周期中会发生变化;顽强的粘液在发情时的兔输卵管腔中发现，并在排卵后消失（Jansen，1978）。与输卵管液相比，大多数关于精子-输卵管相互作用或受精的研究都使用标准培养基，忽略了其低粘度。一些人试图通过在培养基中添加甲基纤维素或聚乙烯吡咯烷酮等成分来概括输卵管流体的粘度（Suarez and Dai， 1992， Alasmari et al.， 2013， Gonzalez-Abreu et al.， 2017）。 除了对正常运动的影响，如上所述，生理粘度将过度活化的精子的狂野捶打运动和高偏航转化为偏航更少和向前运动的运动（Suarez and Dai，1992）。

除了输卵管液的流变特性外，输卵管液的特定成分（如分泌的蛋白质、蛋白聚糖和脂质）可能通过影响精子功能来影响受精（Coy 等人，2010 年，Killian，2011 年）。这种复杂的液体可以在遇到卵母细胞之前和受精期间影响精子（Rodriguez-Martinez，2007，Killian，2011）。例如，牛精子吸收输卵管液中丰富的磷脂（Killian等人，1989）（Evans和Setchell，1978）。输卵管液谷胱甘肽过氧化物酶，超氧化物歧化酶和过氧化氢酶可以保护牛精子免受活性氧的损害，否则可能会降低精子的活力和活力（Lapointe和Bilodeau，2003）。在输卵管液中发现的蛋白聚糖通过其糖胺聚糖侧链促进牛精子的扩容（Parrish等人，1989，Bergqvist等人，2006）。

输卵管液成分，例如糖胺聚糖，也会导致蛋白水解或精子膜蛋白丢失，包括与精子与输卵管上皮结合有关的蛋白。对这些蛋白质的最佳研究来自辅助腺体分泌物，并在射精时与精子结合。一些牛精子粘合剂（BSP）和猪精子粘附素随着精子被加能而丢失。虽然蛋白质损失或蛋白水解的重要性尚不确定，但在与输卵管上皮结合的精子中，它可能有助于它们在受精前的释放。

除了失去蛋白质外，精子在驻留在输卵管中时也会获得蛋白质。两个例子中的第一个是输卵管特异性糖蛋白（OGP）或输卵管素，也称为OVGP1，在许多哺乳动物的输卵管中发现。虽然它与蛋白质的几丁质酶家族具有同源性，但OGP不具有酶活性（Jaffe等人，1996，Araki等人，2003）。在OGP中孵化的牛精子具有改善的运动性和活力（Abe等人，1995）。用重组OGP处理的仓鼠精子增加了蛋白质上酪氨酸残基的磷酸化，这表明加能增强（Yang等人，2015）。在小鼠和猪中也有证据表明，OGP与透明带结合，通过使带状基质更易于精子渗透来提高受精成功率。

影响精子的输卵管蛋白的第二个例子是骨桥蛋白。虽然在精液沉积在雌性体内之前，它已经与牛精子结合，但在体外受精期间添加骨桥蛋白可减少多精子。骨桥蛋白和OGP都不是小鼠生育所必需的，因为缺乏每种药物的动物都是可育的。

除了将输卵管液蛋白作为外周膜蛋白添加外，还可以通过与输卵管分泌的产卵体精子融合来添加完整的膜蛋白。例如，主要 Ca 的一部分2+外排泵通过输卵管外泌体添加到小鼠精子中（Al-Dossary等人，2015）。牛输卵管细胞分泌的蛋白质和在输卵管液中发现的蛋白质最近已被分析，包括生长因子、代谢调节剂、免疫调节剂、酶和细胞外基质成分（Lamy 等人，2016 年，Pillai 等人，2017 年）。它们在免疫稳态、配子成熟、受精和早期发育中发挥作用（Pillai 等人，2017 年）。一些的丰度取决于发情周期的阶段以及它们是在排卵卵巢的同侧还是对侧的输卵管中发现的。

输卵管作为功能性精子库

卵管以及某些物种的UTJ似乎是受精前储存精子的主要位置。相比之下，尽管精子保留在子宫颈或子宫中，但尚不清楚它们最终是否会被释放以移动到输卵管。因此，UTJ和输卵管似乎是许多哺乳动物的主要精子储存场所。要成为真正的“功能性精子库”，正如亨特创造的那样，除了保留精子外，输卵管还必须影响精子功能并延长精子寿命，超越精子的固有寿命。不仅仅是简单的粘连，因为与输卵管上皮的结合延长了精子的寿命并抑制了电容和运动。因此，输卵管峡部满足这些要求。但是，在各种物种中描述的精子库延长高度分化和转录无活性细胞寿命的能力是神秘的。

该储存库还释放有限数量的储存精子，作为精子数量的缓冲器以防止多精子，但仍为上输卵管提供适当数量的可育精子。峡上皮结合并优先保留具有完整顶体和正常形态的精子。总之，峡部的功能是增加受精部位存在适当数量的可育精子的可能性。

输卵管上皮保留精子并调节精子功能

在哺乳动物中，输卵管上皮结合并保留精子，使它们积累形成储存库。粘附是非常具体的。精子头与输卵管上皮细胞结合，但不是所有细胞结合。精子结合维持活力的能力并不是所有细胞的共同特性。维持活力的能力需要精子和输卵管上皮细胞之间的直接接触。 粘附在输卵管上调节精子获能，并抑制在获能过程中发生的精子细胞内游离钙的正常增加（Dobrinski等人，1996，Dobrinski等人，1997）。

在几种哺乳动物中进行的研究得出结论，聚糖是结合精子的输卵管上皮细胞中的成分。大多数研究中支持输卵管聚糖作用的证据是一种竞争测定，其中将不同的聚糖添加到精子中，然后通过允许它们在体外结合输卵管上皮细胞来挑战这些精子。如果很少有精子与输卵管细胞结合，则此结果被解释为表明特异性聚糖与结合精子的正宗输卵管聚糖有关。这些研究的一个常见问题是，大多数测试高浓度的少量单糖或小寡糖。

使用聚糖阵列鉴定结合猪精子的聚糖

固定在阵列上的聚糖的开发为测试数百种聚糖结合精子的能力提供了机会。使用这样的阵列，测试了近400个聚糖结合猪精子的能力（Kadirvel等人，2012）。所有结合精子的聚糖都含有两种聚糖基序之一，要么是路易斯X三糖（LeX）或具有核心甘露糖和两个触角的结构，终止于唾液酸化乳糖胺三糖bi-SiaLN或简单的乳糖胺（图1).有几个例子表明精子以高度特异性结合这两个基序。在所有结合精子的含唾液酸结构中，唾液酸与半乳糖的6位有关;除了唾液酸在3位附着在半乳糖上外，结构相同，不结合精子。此外，甘露糖核心上的分支结构是必需的，因为单个唾液酸化乳糖胺三糖（Neu5Acα2-6Galβ1-4GlcNAc）不结合精子

在结合精子的剩余聚糖中发现三糖作为单体，二聚体或三聚体（Kadirvel等人，2012）。这种三糖由与GlcNAc（图1).乐X三糖还以高特异性结合精子;密切相关的刘易斯·一个，一种位置异构体;Gal和Fuc连接的GlcNAc中的碳交换）不结合猪精子。相反，牛精子结合 Le一个但不是乐X。结合特异性得到进一步支持，因为猪精子不与Galβ1-4GlcNAc结合;岩藻糖在 Le 上的替代X是必要的（Kadirvel等人，2012）。

为了确认结合精子的阵列上的聚糖存在于输卵管峡部并确定结合精子的输卵管聚糖的完整结构，通过串联质谱鉴定了输卵管聚糖和糖脂结构（Kadirvel等人，2012）。乐X在上皮细胞上最丰富的复杂型聚糖的较大结构上发现了结合精子的支链唾液酸化基序（bi-SiaLN）（Kadirvel等人，2012）。大多数通过天冬酰胺残基与蛋白质相连的复杂型低聚糖具有两个触角分支，并且几个末端至少有一个唾液酸残基。一些双触角聚糖具有两个基序，一个末端有唾液酰残基，第二个末端有路易斯结构。这种杂交聚糖在阵列上不存在，但有可能，因为它包含两个基序，它可能以最高的亲和力结合精子。

因为串联质谱法没有区分一个和乐X在与Gal的6-碳和3-碳连接的唾液酰残基的聚糖之间，使用了另一种策略。使用抗体和特异性凝集素，黑凝集素（SNA），优先识别α-2，6键中附着在半乳糖上的唾液酸，而不是α-2，3键中附着在半乳糖上的唾液酸（Naito等人，2007，Song等人，2011）。两种试剂都检测到6-唾液酸化结构，这些结构在整个输卵管的上皮上丰盛，包括纤毛和非纤毛细胞（）。

同样，针对 Le 的抗体X还用于确认MS鉴定的输卵管刘易斯三糖结构的身份（Kadirvel等人，2012）。有趣的是，勒·X在猪地峡上皮细胞管腔表面的点状图案中发现（Machado等人，2014），但在安瓿中未发现。

bi-SiaLN 和 LeX聚糖基序与猪精子头结合

头部是精子与输卵管上皮结合的部分，是（Suarez等人，1991）具有bi-SiaLN和/或Le 的聚糖的真实受体X主题应本地化。荧光素标记的 LeX双SiaLN在获能前在60-70%的精子中优先结合到头部的顶端边缘（Kadirvel等人，2012年，Machado等人，2014年）。荧光聚糖的结合可能会被过量的没有荧光标签的相同聚糖所取代。通过测试精子与附着在琼脂糖珠上的输卵管聚糖的结合（图2).将运动细胞与固相聚糖而不是可溶性聚糖拴在一起更紧密地模拟精子与输卵管的结合，并且需要更高的亲和力。

猪精子与输卵管细胞结合需要含有bi-SiaLN和Le的聚糖X

使用固定化聚糖（即聚糖阵列和与琼脂糖连接的聚糖）的实验表明，bi-SiaLN和LeX每个都足以拴住一个活动精子。进行必要性实验，其中聚糖或推定受体被阻断。通过精子与从峡部剥离的上皮细胞聚集体结合来评估阻断结果（图2).这些实验的结果表明，每种聚糖或聚糖受体都是精子结合输卵管细胞所必需的。

精子上的输卵管

聚糖受体

介导与输卵管结合的精子分子的身份是有争议的。似乎不同的物种可能使用不同的粘附分子。使用牛组织，一组发现两种输卵管蛋白，伴侣GRP78和HSP60，与精子结合（Boilard等人，2004）。相比之下，第二组，也使用牛精子，提出含有岩藻糖的输卵管质膜膜联蛋白与射精时沉积在精子上的辅助腺体蛋白结合（Ignotz等人，2007）。这个结果有点令人惊讶，因为膜联蛋白通常被认为是胞质蛋白，它们缺乏信号肽，这些信号肽会引导它们通过分泌途径变成岩藻糖基化。一项蛋白质组学研究发现，膜联蛋白 A1 是输卵管液中最丰富的蛋白质（Lamy 等人，2016 年）。也许它被释放到液体中而不通过分泌途径。但在液体中，预计它会与位于输卵管上皮细胞上的膜联蛋白A1竞争，并减少精子与输卵管的结合。

对猪精子的研究也涉及添加到精子中的辅助腺体分泌物（Ekhlasi-Hundrieser等人，2005年，Topfer-Petersen等人，2008年）。源自辅助腺体分泌物的精子粘附素AQN1是一种聚糖结合蛋白（Ekhlasi-Hundrieser等人，2005，Topfer-Petersen等人，2008）。 精子粘附素占公猪精浆蛋白总量的90%，它们在射精后与精子质膜外周相关（Sanz等人，1993）。据报道，精子AQN1结合输卵管细胞上的甘露糖和半乳糖残基，但不能结合LeX或双SiaLN结构（Ekhlasi-Hundrieser等人，2005）。

观察到辅助腺蛋白不结合LeX和双SiaLN基序（Ekhlasi-Hundrieser等人，2005）和从附睾尾获得的精子仍然能够结合输卵管细胞，尽管数量减少（Petrunkina等人，2001），表明其他聚糖受体很重要。事实上，在牛中，没有证据表明未暴露于辅助腺蛋白的附睾精子的生育能力低于包括辅助腺分泌物的正常射精液（Amann和Griel，1974）。附睾尾部精子的生育能力激发了对附睾猪精子上聚糖受体的研究，这也避免了非常丰富的辅助腺蛋白的干扰（Silva等人，2014）。

从猪附睾尾精子中分离膜裂解物，并将每个级分进行SDS-PAGE，转移到硝化纤维素并与生物素化的Le 一起孵育X和双锡亚LN。该“聚糖印迹”用于鉴定具有适当聚糖亲和力的蛋白质。鉴定了几种蛋白质，包括外周膜蛋白MFG-E8，也称为乳粘蛋白，P47或SED1（Silva等人，2017）。竞争实验表明，乳粘蛋白与输卵管细胞结合并且抑制减少了精子结合（Silva等人，2017）。

尽管有令人信服的证据表明输卵管聚糖至少部分负责精子结合，但也有证据表明精子与输卵管上皮细胞的结合在某种程度上是由其他相互作用介导的。聚糖或其候选受体的扰动使精子与输卵管细胞聚集体的结合最多减少60%（Kadirvel等人，2012年，Machado等人，2014年）。基于蛋白质的相互作用可能是残留结合的原因。例如，来自输卵管细胞的纤连蛋白可以结合牛精子上的α5β1整合素（Osycka-Salut等人，2017），并且在精子和输卵管上皮细胞中都发现了粘附蛋白E-钙粘蛋白（Caballero等人，2014）。（Pollard et al.， 1991， Lefebvre et al.， 1995)

输卵管上皮细胞对精子

结合有反应

除了粘附

对精子的影响外，精子粘附在输卵管上皮细胞上还改变了输卵管上皮细胞的转录谱与炎症反应、分子转运、蛋白质运输和细胞间信号传导相关的基因是受精子影响最大的基因（Lopez-Ubeda 等人，2015 年）。在母猪中，有证据表明卵巢对输卵管的转录组有局部影响。

单侧卵巢切除术减少了被认为参与精子存活和早期胚胎发育的基因的表达（Lopez-Ubeda等人，2016）。精子对精子库的影响在鸟类和哺乳动物之间似乎是保守的。猪精子浸润到UTJ和公鸡精子浸润到鸡子宫阴道交界处改变了参与pH调节和免疫调节的基因的表达（Atikuzzaman等人，2017）。更令人惊讶的是，输卵管细胞的转录反应对携带X染色体或Y染色体的精子的授精的反应是不同的。因此，精子的存在除了对精子的影响外，还会改变输卵管细胞的行为。输卵管细胞改变特定蛋白质产生的结果尚不清楚。

精子从输卵管上皮细胞释放

受精精子必须从输卵管储液库中释放出来才能移动到壶腹并遇到卵母细胞。有几种模型可以解释精子释放。一种范式是，在排卵附近储存的精子会响应信号的受控释放，可能来自排卵的卵母细胞或释放的卵泡液。还有另一种假设，即精子的子集在任何时候都以随机的方式释放，因此壶腹中总是有少量精子准备使卵母细胞受精。但即使在这种范式中，似乎也有可能对精子异质种群的释放进行一些控制。精子释放可能是由于输卵管上皮细胞、精子或细胞周围液体的变化。

获能精子结合输卵管聚糖的能力降低的观察结果（Kadirvel等人，2012，Machado等人，2014）支持一种模型，其中获能，精子经历的程序性成熟，导致输卵管聚糖受体发生变化，从而使精子从输卵管上皮释放。由于获能不是同步发生的，因此在此模型中，精子释放预计是随机的。获能过程中这种结合减少的机制尚不清楚，但可能与精子上输卵管聚糖受体功能的改变有关，可能是通过蛋白水解。蛋白水解有一些初步证据，因为一种候选聚糖受体MFG-E8在精子裂解物中与蛋白酶体亚基共沉淀（Miles等人，2013）。

另一种选择是，过度激活运动的发展可能足以将精子从输卵管上皮中分离出来（Curtis等人，2012）。为了支持这一点，缺乏CatSper钙通道的小鼠精子不能过度激活不会从输卵管中分离（Ho等人，2009）。

有证据表明，排卵的卵丘 - 卵母细胞复合体的卵丘细胞可以释放化学信号，例如黄体酮（Schoenfelder等人，2003，Tosca等人，2007），这可能通过促进Ca来激活局部精子释放2+通过CatSper渠道涌入（Lishko等人，2012）。释放也可以由输卵管本身的成分控制，例如二硫还原剂，从上皮裂解输卵管聚糖的糖苷酶和输卵管平滑肌收缩（Chang和Suarez，2012).有证据表明，当地生产的anandamide激活大麻素受体和TRPV1以诱导钙2+流入和精子释放。Anandamide还可以激活精子产生的一氧化氮以促进其释放（Osycka-Salut等人，2012）。最后，未知硫酸化糖结合物的产生可能通过竞争输卵管上皮上的结合位点来释放精子（Talevi和Gualtieri，2010）。精子与输卵管相互作用的动态性质表明，多种因素可能调节精子释放，这可能有助于提供持续供应的合格受精精子。

输卵管中精子的免疫耐受性

输卵管腔必须保持无菌状态才能成功受精和早期胚胎发育，同时调节母体对同种异体精子和半同种异体胚胎的反应。在病理条件下，粘膜免疫系统产生促炎反应。但精子与输卵管上皮细胞结合诱导IL-10，TGFβ上调和前列腺素E的产生增加2，诱导抗炎反应（Marey 等人，2016 年，Yousef 等人，2016 年）。这产生了一个抑制PMN吞噬精子的环境，并使精子有更大的机会在输卵管中存活并使卵母细胞受精。从本质上讲，精子诱导自身保护免受输卵管中的免疫反应。

解开精子-女性生殖道相互作用复杂性的实际应用

了解输卵管如何储存精子应该为我们如何改进精液稀释剂以在没有冷冻保存的情况下更长时间储存精子提供见解（McGetrick等人，2014）。这对于精子以液体精液形式储存几天的物种将大有裨益，因为它们不能在冷冻保存中存活下来。它还将有利于世界上储存冷冻保存精液的基础设施薄弱（即液氮不规则输送）或由于易于运输和快速使用精液而经常使用新鲜精液的地区（Vishwanath和Shannon，2000年）。作为原理证明，向公牛，公猪和公羊精子中添加特定的可溶性热休克蛋白（HSPA8）可以在24-48小时孵化后提高活力）。

这一系列研究的第二个应用是，它可能导致延长输卵管中精子寿命的方法。如果精液沉积时间不正确，这种能力将提高雌性的生育能力，排卵是牛和许多其他物种中人工智能的一个重大问题。有可能减少女性发情检测的需要，因为准确估计排卵时间可能不太重要。尽管交配与排卵脱钩，但一些哺乳动物已经完成了生育能力，特别是一些储存精子数月的蝙蝠物种，以及蛇、爬行动物和昆虫（Holt and Fazeli，2016）。尽管通过延长精子寿命来减少发情检测的机会可能过于乐观，但自然界中长期储存精子的物种的例子表明，这可能是可能的。

影响

精液沉积后精子与奶牛生殖道的相互作用对妊娠率有深远的影响，并提供了令人困惑的基本问题，尽管进行了大量研究，但这些问题仍未解决。受精精子是由交配或人工授精时沉积的数百万或数十亿个精子中挑选出来的。成功的精子与管腔液和上皮相互作用，同时逃避免疫系统的破坏。它们对流变作用、化学和粘附刺激做出反应，发生功能变化并到达受精部位。了解这些过程如何协调可以提高体外受精成功率、避孕效果、输卵管中的精子寿命、改善精液储存和生育能力。

精子与从峡部分离的输卵管细胞聚集体（A，猪精子）和珠子结合，其中Le一个三糖已附着（B，牛精子）。

Miller DJ. Review: The epic journey of sperm through the female reproductive tract. Animal. 2018 Jun;12(s1):s110-s120. doi: 10.1017/S1751731118000526. Epub 2018 Mar 19. PMID: 29551099; PMCID: PMC9556260.