ヒトの精子におけるキャッツパーカルシウムチャネル：運動性とプロゲステロン誘発性先体反応への関与との関係

研究の質問：キャッツパーは、ヒトの精子の運動性の達成とプロゲステロン（P）誘発性先体反応（AR）に役割を果たしていますか？ 概要回答：CATSPER1発現は、ヒトの精子の進行性運動性とP誘導ARに関連しています。それは、アステノゾス症の病因に役割を果たしている可能性があります。 すでに知られていること：キャッツパーファミリー遺伝子のいずれかのノックアウトマウスは、過活動の運動性を獲得できず、不妊です。Catsperチャネルは、ヒトの精子におけるP誘導Ca（2+）流入を媒介します。ヒトの精子過活動/活性化運動性およびアセノスペルミアにおけるキャッツパーの役割はあまり明確ではありません。Catsper変異を持つ数人の男性が報告されていますが、精子の運動性に関する表現型は十分に確立されていません。 研究デザイン、サイズ、期間：2つのキャッツパー阻害剤、NNC55-0396（NNC、10および20 µM）およびMibefradil（MIB、30および40 µM）の影響を、ヒトの精子運動性パラメーターとP誘導ARでテストしました。CATSPER1タンパク質の発現は、選択されていないスイムアップの選択された精子サンプルおよび正常およびアセノゾスペルミックの被験者からの精子で評価されました。 参加者/材料、設定、方法：精液サンプルの運動パラメーターは、CASAシステムによって分析されました。蛍光標識レクチンを使用して、蛍光顕微鏡による生体精子におけるP誘導ARを評価しました。Catsper1タンパク質の発現は、ウエスタンブロット分析とフローサイトメトリーによって決定されました。細胞内カルシウム濃度（[Ca（2+）] I）は、カルシウム感受性プローブFura 2/amの精子負荷後のスペクトロフルオリメトリック法によって評価されました。 主な結果と偶然の役割：catsper1タンパク質は、ヒトの精子の尾に局在していました。Catsperiの発現は、ウエスタンブロットまたはフローサイトメトリーで測定した場合、選択されていない精子よりも選択されたスイムアップで高かった（52.7±15.8％対27.2±9.01％、n = 7、p <0.01）。基底およびp刺された[Ca（2+）] Iは、選択されていない精子と比較して選択されたスイムアップが有意に高かった。CATSPER1発現（ウエスタンブロット分析）は、ゼノゾスパミック（n = 10）の精子（n = 9）の男性（n = 9）の男性（β-アクチンに関連する強度値：244.4±69.3対385.8±139.5、p <0.01）と比較して、精子で減少することがわかりました。Catsper1タンパク質の発現と進行性運動性の精子の割合との間に正の相関が見られました（n = 19、r = 0.59、p = 0.007）。NNC（10 µM）およびMIB（30 µM）は、進行性の運動性といくつかの運動パラメーターを伴う精子の割合を大幅に減少させましたが、過活動精子の割合には影響しませんでした。それらの効果は、スイムアップの選択と容量の精子に加えられたか、スイムアップ培地に追加されたかどうかに同じでした。MIBは、テストした両方の濃度で精子の生存率にわずかであるが大きな影響を与えることがわかった。P刺激ARは、両方の阻害剤によって有意に減少しました（P <0.05）。全体として、我々の結果は、ヒトの精子では、キャッツパーチャネルの発現と機能が進行性の運動性に関連しており、アセノゾス症の病因に関与している可能性があることを示しています。 制限、注意の理由：一般に、阻害剤の効果を評価する研究は、分子の特異性の制限があります。ここでは、MIBがヒトの精子に有毒な影響を与える可能性があることを示します。ほとんどのパラメーターは生きている精子で評価されていますが、毒性効果は観察された減少に寄与していた可能性があります。アステノゾス症におけるCatsper1の役割をさらに評価するには、さらに研究が必要です。 調査結果のより広い意味：P誘発ARへの関与と、アステノゾス質の病因における役割の証拠を考慮して、Catsperチャネルは、男性の不妊治療および非ホルモン除去のための新薬の発生の有望な標的を表している可能性があります。 研究資金/競合する利益：この作業は、大学科学研究省（E.B.およびS.MへのFIRBプロジェクトへのPrinプロジェクト）およびRegione Toscana（G.F。）からの助成金によってサポートされました。著者は、宣言する利益相反はありません。

STUDY QUESTION: Does CatSper have a role in the achievement of human sperm motility and in the Progesterone (P)-induced acrosome reaction (AR)? SUMMARY ANSWER: CatSper1 expression is associated with human sperm progressive motility and the P-induced AR; it may have a role in the pathogenesis of asthenozoospermia. WHAT IS KNOWN ALREADY: Knockout mice for any of the Catsper family genes fail to acquire hyperactivated motility and are infertile. CatSper channels mediate P-induced Ca(2+) influx in human sperm. The role of CatSper in human sperm hyperactivated/activated motility and in asthenospermia is less clear. A few men with CatSper mutations have been described but the phenotype regarding sperm motility has not been well established. STUDY DESIGN, SIZE, DURATION: The effects of two Catsper inhibitors, NNC55-0396 (NNC, 10 and 20 µM) and Mibefradil (Mib, 30 and 40 µM), were tested on human sperm motility parameters and the P-induced AR. Catsper1 protein expression was evaluated in unselected and swim-up selected sperm samples and in sperm from normo- and astheno-zoospermic subjects. PARTICIPANTS/MATERIALS, SETTING, METHODS: Semen sample kinematic parameters were analysed by a CASA system. A fluorescent-labelled lectin was used to evaluate P-induced AR in live sperm by fluorescence microscopy. CatSper1 protein expression was determined by western blot analysis and by flow cytometry. Intracellular calcium concentrations ([Ca(2+)]i) were evaluated by a spectrofluorimetric method following sperm loading with the calcium-sensitive probe fura 2/AM. MAIN RESULTS AND THE ROLE OF CHANCE: CatSper1 protein was localized in the tail of human sperm. CatSperI expression was higher in swim up selected than unselected sperm both when measured by western blot or by flow cytometry (52.7 ± 15.8% versus 27.2 ± 9.01%, n = 7, P < 0.01). Basal and P-stimulated [Ca(2+)]i were significantly higher in swim-up selected compared with unselected sperm. CatSper1 expression (western blot analysis) was found to be decreased in sperm from asthenozoospermic (n = 10) compared with those from normozoospermic (n = 9) men (intensity values relative to β-actin: 244.4 ± 69.3 versus 385.8 ± 139.5, P < 0.01). A positive correlation was found between CatSper1 protein expression and the percentage of sperm with progressive motility (n = 19, r = 0.59, P = 0.007). NNC (10 µM) and Mib (30 µM) significantly reduced the percentage of sperm with progressive motility and several kinematic parameters but did not affect the percentage of hyperactivated sperm. Their effects were the same whether they were added to swim-up selected and capacitated sperm or were added to the swim-up medium. Mib was found to have a slight but significant effect on sperm viability at both concentrations tested. P-stimulated AR was significantly reduced by both inhibitors (P < 0.05). Overall, our results indicate that, in human sperm, CatSper channel expression and function are associated with progressive motility and may be involved in the pathogenesis of asthenozoospermia. LIMITATIONS, REASONS FOR CAUTION: In general, studies evaluating the effect of inhibitors have the limitation of the specificity of the molecules. We show here that Mib may have toxic effect on human sperm. Although most of the parameters have been evaluated in live sperm, the toxic effect could have contributed to the observed decreases. More studies are necessary to evaluate further the role of CatSper1 in asthenozoospermia. WIDER IMPLICATIONS OF THE FINDINGS: In view of the involvement in P-induced AR and of the evidence of a role in the pathogenesis of astenozoospermia, CatSper channels may represent a promising target for the development of new drugs for the treatment of male infertility and for non-hormonal contraception. STUDY FUNDING/COMPETING INTEREST(S): This work was supported by grants from Ministry of University and Scientific Research (Prin project to E.B. and FIRB project to S.M) and Regione Toscana (to G.F.). The authors have no conflicts of interest to declare.