| 导语 |
女用口服避孕药的问世客观上促进了女性的独立，甚至帮助政府控制人口，影响深远。不过这种不管“种子”，只考虑抑制“土壤”的做法给女性的身体带来不容小视的毒副作用。在这个尊重女性，追求平等的时代，如果能发明一款男用避孕药来分担女性的困扰，那肯定将是本世纪最令女性动容的“暖男”行动。
据今年10月《科学》杂志的报道，日本大阪大学的科研团队很可能集体获得“暖男”的殊荣。因为他们意外地发现，可以“安全”地让“小蝌蚪们”的尾巴无法尽情摇摆，来阻止他们与“卵妹妹”见面。
文 |肖振宇（莱顿大学医学院博士研究生）
陈苏仁（中国科学院动物研究所助理研究员）
1.
| 曾经的杰出发明不容忽视的副作用 |
美国当地时间2015年1月30日，杰出化学家翟若适（Carl Djerassi）在旧金山的家中逝世，享年91岁。这位老人在64年前（1951年）通过合成雌激素研发出第一代口服避孕药的关键成分，掀起了一场性的革命，因此被称为“口服避孕药之父”。
虽然大家都知道避孕药，但是就目前应用来说，常见的避孕药还仅仅局限于女用避孕药。除去一小部分非甾体药物，女用避孕药多是由雌激素（estrogen）和黄体酮（progesterone）组合而成，这些女用避孕药物通过干扰女性生殖过程中的关键环节，如抑制排卵、改变输卵管活动、抑制受精卵着床等，来达到避孕的目的。
女用避孕药自诞生开始就因为其安全、有效、方便、可逆（一般停药后就可以再次怀孕）而得以广泛地使用。口服避孕药的问世，让避孕药开始成为女性独立的一个标志。
然而，女用避孕药的毒副作用也不容小觑：它偶尔导致胃痛、皮疹、闭经等。由于女用避孕药物的主要成分是雌激素和黄体酮，对于马上要进入更年期的中年女性来说，如果其继续长期服用避孕药，则有可能造成雌激素水平紊乱，甚至增加子宫肌瘤、子宫内膜癌、宫颈癌等的发病几率。
既然如此，科研人员设想：除了男性避孕套、体外排精以及输精管结扎之外，是否有可能发明一种安全无副作用且不影响服用者激素水平的男性避孕药物，从而降低女性为了避孕而需要承担的副作用风险和痛苦呢？
2.
| 意外的发现：“副作用”也可妙用 |
对于这个问题，10月23日，Science（《科学》杂志）发表的一篇来自日本大阪大学Masahito Ikawa科研团队的研究论文《Sperm calcineurin inhibition prevents mouse fertility with implications for male contraceptive》似乎给出了答案，他们相信发现了一种“潜在的”新型男用避孕药。与其他通过控制精子数量从而达到避孕效果的手段不一样，这次的发现，是通过抑制精子尾部中段（midpiece）摆动能力，让精子无法超活化（hyperactivation）进而阻断卵细胞受精来实现避孕的。
研究者们发现，目前广泛用于抑制肝、肾、心脏等器官移植过程中的免疫排斥反应的两种药物Cyclosporine A（环孢霉素A）和FK506（他罗利姆），在抑制器官移植接受者自身免疫系统功能的同时，也会抑制部分男性患者的生育能力（目前认为是该药的副作用）。也有体外实验表明，这两种药物能抑制成熟精子的活动能力与顶体反应（acrosomal reaction）：顶体可理解为精子的小帽子，精子获能后，能游动到输卵管壶腹部与卵子相遇，此时精子的小帽子顶体就开始产生一系列变化并释放顶体酶，从而溶蚀放射冠和卵子透明带，进入卵细胞完成授精活动。{作者注：Cyclosporine A（环孢霉素A）——抑制T细胞的活性和生长，从而抑制免疫系统，可与肾上腺皮质激素同用，也可用于一些免疫性疾病的治疗。FK506（他罗利姆）——大环内酯类抗生素，通过钙依赖通道影响免疫系统。}
既然如此，Ikawa等就大胆设想，这两种药物抑制剂（更准确说是其替代药物）是否也能同时作为男用避孕药物呢？
要搞清楚这个问题，必须知道这两种药物的作用机制。环孢霉素A和FK506之所以能抑制T细胞的活性进而抑制免疫系统，主要是由于它们都是钙调神经磷酸酶（calcineurin）的抑制剂；而钙调神经磷酸酶（也被叫作蛋白磷酸酶3或蛋白磷酸酶2B，分别简称为PPP3CA与PP2B）是一种依赖钙和钙调蛋白的丝氨酸/苏氨酸磷酸酶，在体内能够激活磷酸化的转录因子NF-ATp，参与T细胞激活信号的转导并有效地启动T细胞，从而发挥细胞免疫及免疫调节等功能。
3.
| 雄性小鼠如何成功“避孕” |
雄性小鼠的睾丸能表达两种形式的钙调磷酸酶：体细胞钙调磷酸酶（somatic calcineurin）以及精子特异型钙调磷酸酶（sperm-specific isoform），而这种精子“特异性”钙调磷酸酶主要是PPP3CC和PPP3R2。研究者发现在雄性小鼠成熟的精子细胞中，这两个蛋白特异表达在精子的尾部，我们知道精子的尾巴对于精子运动、获得授精能力至关重要。
研究人员为了模拟环孢霉素A和FK506的作用机理，制作了钙调神经磷酸酶编码基因PPP3CC敲除小鼠。通过检测，研究者们惊喜地发现：首先，虽然PPP3CC基因敲除雄鼠仍具有和雌鼠交配的能力，但交配后雌鼠不孕，从而证明PPP3CC缺陷型小鼠不育。
进一步研究证实，这种小鼠的精子发生（spermatogenesis，简单来说就是在睾丸的曲细精管中，精原干细胞通过分裂、分化、减数分裂以及精子形变，最后分化成成熟的、带有尾巴的、能游动的精子的过程）并没有出现异常，缺陷特异表现在，这种小鼠所产生的成熟精子丧失了使得卵子受精的能力。
体外实验进一步证实，在附睾中取出的PPP3CC缺失型精子，即便通过IVF（体外受精）技术也无法使得卵细胞受精，因为这些精子完全丧失了穿过卵细胞透明带的能力；而如果将卵细胞的透明带去除或利用谷胱甘肽破坏透明带完整性，这些PPP3CC缺失型精子则能够与卵细胞融合形成受精卵。这种能力的丧失与顶体无关，主要是由于精子尾部中段（midpiece）僵硬、超活化能力降低，从而不能完成授精。
研究者进一步通过Crispr—Cas9技术敲除了PPP3R2基因。研究表明，PPP3R2敲除小鼠表现出与PPP3CC敲除小鼠一致的表型。
那么，如果对野生型小鼠进行环孢霉素A和FK506免疫抑制剂药物处理后是否也会表现出与PPP3CC和PPP3R2缺失型小鼠相似的表型呢？
研究结果发现，大约经过两周的环孢霉素A和FK506药物处理，处理组小鼠明显不育，而同样，这些小鼠成熟精子的尾部表现出与PPP3CC和PPP3R2缺失型小鼠一样的尾部中段僵硬的现象，而停药一周后，小鼠的授精能力恢复。进一步研究表明：药物处理4—5天后，雄鼠就开始不育。故此研究者认为，环孢霉素A和FK506应该是起效于精子从睾丸到附睾运输的过程，并不直接作用于附睾中的成熟精子。
4.
| 男性避孕药临床应用路途漫漫 |
通过特异性抗体，研究者进一步发现，在人类的精子细胞中，同样也有和小鼠同源的精子特异性PPP3CC以及PPP3R2基因。那么，也许人类能够通过适当剂量的环孢霉素A和FK506使精子尾部中段僵硬，阻断受精；或者制备出精子特异的PPP3CC以及PPP3R2抑制剂或干扰物，短时地阻断其表达，从而达到避孕的效果。当然，这种避孕是可逆的，停止服药后，男性的生殖能力能重新恢复。
“这项研究成果可以说是在男性避孕领域前进了一大步，但是这项研究结果要真正落实在临床，也许还需要更进一步的详细研究，因为目前很多在小鼠中展开的研究，并不能在人身上展开，用药的剂量以及停止用药多久男性能恢复生殖能力，依然是个未知数。”研究者补充道。
针对这篇论文的发现，本文作者也请教了中国科学院动物研究所干细胞与生殖生物学国家重点实验室的刘以训院士。
刘先生指出，这项研究在男性避孕的“基础研究”方面做出了突出贡献，但“临床应用”目前还存在诸多问题：
第一，环孢霉素A和FK506究竟能否导致男性不育，并且这种影响是否真的是可逆的，之前的研究并不十分明确。他指出曾注意到有几篇文章认为环孢霉素A和FK506并不影响男性生育能力，这一点必须首先明确。虽然Ikawa等科学家证明PPP3CC以及PPP3R2基因在小鼠睾丸中精子尾部的中段特异表达，但其是否在人的精子中特异表达——只在精子表达，其他任何组织都不表达。也就是说，药物不能对其他PPP3CC以及PPP3R2表达的器官、组织、细胞产生破坏。
第二，环孢霉素A和FK506对人体的免疫系统产生干扰，而与生殖系统比较起来，免疫系统当然更加重要（致命），所以也许完全不可能利用环孢霉素A和FK506作为男用避孕药。要将这一研究应用于临床，还需要找到其他的钙调神经磷酸酶抑制剂，而这种抑制剂必须以不破坏免疫系统为前提。
当然，这种新药还需获得美国FDA、国家药品食品监督管理总局的审核批准。所以男性避孕药从基础研究到临床应用，还长路漫漫！
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