受精过程中精子功能的调控被普遍认为是精子成功授精的重要保障,离子通道是调控精子功能的重要因子。精子特异性KSper通道是哺乳动物精子上的主要K+通道,与精子运动、膜超极化及顶体反应等息息相关。首篇关于在体KSper电流的研究报道于2007年,他们发现在小鼠精子中,KSper是一种强pH敏感、电压依赖的钾离子通道。随后,通过对基因敲除鼠的研究,小鼠KSper被认为是由mSlo3介导,且雄性Slo3-/-小鼠表现出不育性,表明KSper通道对雄性生殖起着不可缺少的作用。人精子中同样能够记录到KSper电流,但由于其特性与小鼠KSper存在差异性,目前对于人KSper通道仍存在较大争议性。一部分人认为与小鼠KSper相比,人KSper通道对pH不敏感而能够被胞内Ca2+激活,此特性与Slo1通道(BK通道)特性相似;另一部分人则发现在体人KSper电流既能够被Ca2+激活,又对pH呈现弱敏感性,人KSper通道与小鼠KSper通道呈现不同特性源自通道的种属差异性;还有一部分人通过药理学实验证明,人KSper通道拥有Slo1与Slo3双重通道药理学特性,而并未就通道自身特性做出阐述。由此可见,人KSper通道特性仍未有一个清晰的定论,pH与Ca2+对人KSper通道究竟是怎样的调节机制,pH与Ca2+在通道的调节中独自的贡献有多少,二者对通道的调控是否有相互协调效应?因此,阐明该通道的生理特性是本论文需要解答的主要问题之一。借助于对Slo3敲除鼠的研究,有报道发现,Slo3-/-精子表现出明显的运动能力、顶体反应及渗透压调节等功能的异常,表明KSper通道参与调控精子功能,但该通道在哺乳动物中具体的生理病理功能仍不清楚。哺乳动物KSper通道能否感受胞外生理、病理物质变化,作为该类物质的靶点,从而调节精子功能仍是未知数。近年来,环境内分泌干扰物对雄性生殖系统的影响引起越来越多的关注。双酚A(BPA)作为一种雌激素类似物,被广泛应用于工业、生活用品及医疗器械中。双酚A被多次报道能够引起雄性小鼠及人多种生殖问题,如导致雄性小鼠生殖器官异常、降低生精数量及精子运动,降低人精子前向运动等。且另有研究发现,BPA能够作用于同属Slo家族的BK通道,改变通道特性,基于此,我们推测BPA对精子功能的影响有可能是通过作用于KSper通道发挥作用。因此,阐明KSper通道能否作为胞外因子作用的靶点并调控精子功能是本论文研究的第二个问题。本论文基于对以上两个问题的思考,以人成熟精子为研究对象,通过精子膜片钳技术、免疫共沉淀、钙信号测量等实验技术,阐明人精子KSper通道特性;以小鼠及人成熟精子为研究对象,通过精子膜片钳技术、RT-PCR、免疫蛋白印迹、计算机辅助精液分析(CASA)、体外顶体反应染色检测等体外实验技术方法和在体喂养小鼠BPA后检测精子功能及通道影响等手段拟对KSper通道作为胞外因子的靶点调控精子功能做出基础探索,尝试对以上问题进行初步解答。通过本文的相关研究我们发现如下结果:1)pH与Ca2+皆参与调控人精子KSper通道,二者对于膜超极化均有独立贡献;2)pH与Ca2+对人KSper通道的调控存在共享途径,二者共同诱导的膜超极化幅度小于单独诱导的超极化幅度之和;3)不同钙源激活KSper的效率存在显著差异,究其原因是人KSper通道与CatSper通道存在结构空间上的共定位及功能上的耦联,这可能使得由CatSper介导进入胞内的Ca2+更易在通道复合物处富集,造成局部的高钙环境,从而更敏感、更高效地调控KSper通道;4)CatSper通道而非KSper通道作为环境内分泌干扰物BPA的靶点,影响小鼠精子功能;5)BPA能够显著抑制人成熟精子功能,但不作用于KSper及CatSper通道;6)男性不育与KSper通道异常存在一定的相关性。综合以上结果,我们得出以下结论:人KSper通道受生理因子pH与Ca2+的双重调控;小鼠CatSper通道可作为环境毒理因子作用的靶点,介导内分泌干扰物BPA对小鼠精子功能的影响;男性不育与KSper通道异常存在一定的相关性。