生理学的イオン条件下でのヒト精子のパッチクランプ研究は、機能的および薬理学的に異なる陽イオンチャネルを明らかにしています

受精能力は、精子膜電位（VM）を負の値に保持できるK（+）コンダクタンス（GK）に依存しますが、ヒトの精子におけるこのコンダクタンスの特性は事実上不明です。したがって、我々は、細胞記録構成全体で電圧/電流クランプの下で保持されている正常ドナーからの精子のK（+）コンダクタンスの生物物理学的/薬理学的特性を研究しました。当社の標準的な記録条件は、準哲学、NA（+）、k（+）、およびCl（ - ）勾配を維持するように設計されています。膜電流/電位に対するイオン置換/イオンチャネル遮断薬の効果を調査した実験は、安静時のVMが弱い電圧依存性と制限（+7倍）k（+）対na（+）選択性のみを示すチャネルを介して流れる過分極K（+）電流に依存していることを示しました。このコンダクタンスは、キニジン（0.3 mM）、ブピバカイン（3 mM）およびクロフィリウム（50 µM）、NNC55-0396（2 µM）およびマイベフラディル（30 µm）によってブロックされましたが、4-アミノピリジン（2 mm、4-AP）ではありませんでした。プロゲステロンは、過分極K（+）電流に影響を与えませんでした。検査脱分極後の再分極化は、一貫して一時的な内向きの「テール電流」（ITAIL）を引き起こし、2番目のイオンチャネルを介して流れていた（〜3倍）k（+）k（+）対na（+）選択性が流れました。これらのチャネルの活性は、キニジン、4-AP、およびプロゲステロンによって増加しました。したがって、ヒトの精子のVMは、SLO3によってエンコードされたものに最もよく似たチャネルを介して流れる過分極K（+）電流に依存します。0.5 µMプロゲステロンはこれらのチャネルに影響を与えませんでしたが、このホルモンは、ITailを媒介する薬理学的に異なるチャネルを活性化しました。結論として、この研究では、機能的および薬理学的に異なる陽イオンチャネルの3つのことを明らかにしています：IK、ITAIL、ICATSPER。

Whilst fertilizing capacity depends upon a K(+) conductance (GK) that allows the spermatozoon membrane potential (Vm) to be held at a negative value, the characteristics of this conductance in human sperm are virtually unknown. We therefore studied the biophysical/pharmacological properties of the K(+) conductance in spermatozoa from normal donors held under voltage/current clamp in the whole cell recording configuration. Our standard recording conditions were designed to maintain quasi-physiological, Na(+), K(+) and Cl(-) gradients. Experiments that explored the effects of ionic substitution/ion channel blockers upon membrane current/potential showed that resting Vm was dependent upon a hyperpolarizing K(+) current that flowed via channels that displayed only weak voltage dependence and limited (∼7-fold) K(+) versus Na(+) selectivity. This conductance was blocked by quinidine (0.3 mM), bupivacaine (3 mM) and clofilium (50 µM), NNC55-0396 (2 µM) and mibefradil (30 µM), but not by 4-aminopyridine (2 mM, 4-AP). Progesterone had no effect upon the hyperpolarizing K(+) current. Repolarization after a test depolarization consistently evoked a transient inward 'tail current' (ITail) that flowed via a second population of ion channels with poor (∼3-fold) K(+) versus Na(+) selectivity. The activity of these channels was increased by quinidine, 4-AP and progesterone. Vm in human sperm is therefore dependent upon a hyperpolarizing K(+) current that flows via channels that most closely resemble those encoded by Slo3. Although 0.5 µM progesterone had no effect upon these channels, this hormone did activate the pharmacologically distinct channels that mediate ITail. In conclusion, this study reveals three functionally and pharmacologically distinct cation channels: Ik, ITail, ICatSper.