前列腺特异抗原在精液液化异常中作用研究进展

吴永明李亚范

正常男性精液射出后具有立即凝固并在短时间内液化的特点。精液刚射出时呈稠厚的胶冻状，可能有利于射精后在女性阴道中停留，而随后的精液液化则有利于精子向前运动。一般认为，精囊和前列腺的分泌物对精液的凝固与液化过程起决定作用，精囊产生的凝固因子引起精液凝固，而前列腺产生的蛋白酶类等精液液化因子可使精液在15～30min内液化[1-2]。在精液液化过程中，根据形态学及生化分析可将精液液化分为三个阶段：第一阶段为肉眼下凝胶状物质的溶解，以及超微结构下球状颗粒的消失；第二阶段为溶解的蛋白质降解为肽；第三阶段为肽降解为氨基酸。一旦液化与凝固因子间的平衡被打破，精液在射精后超过lh未能完全液化或才开始液化，称之为精液液化异常。研究显示精液液化过程中所涉及到的酶系主要包括蛋白水解酶系统、纤溶酶原激活因子系统及微量元素等，这其中，蛋白水解酶系统中的前列腺特异性抗原(prostatespecificantigen，PSA)水平与精液液化异常密切相关。因此，本文重点对PSA在精液液化中作用的相关研究进展进行综述。

1.PSA基因结构及调控

编码PSA的基因定位于染色体19q13.3上，长度约5.8Kb，有5个编码外显子和4个内含子组成，属于人组织型激肽释放酶(kallikrein-relatedpeptidases,KLKs)基因家族成员之一，通常称之为KLK3基因。在PSA基因的5’上游有一段长约6Kb的启动子区，包含三个雄激素反应元件(androgen-responsiveelements，AREs)。在前列腺中，雄激素进人前列腺上皮细胞后首先与细胞核内的雄激素受体（AR）结合，引起受体构象改变，随后受体与热休克蛋白解离，受体磷酸化形成二聚体，二聚体与PSA启动子中的雄激素应答元件结合，促进前起始复合物的形成和诱导PSA基因，生成1.6Kb含全部5个外显子的mRNA[3-4]。近年一些研究表明，PSA基因启动子区以及下游的3’UTR区存在单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism,SNP)现象[5-7]，这种SNP现象可以潜在的影响雄激素调节表达的转录控制行为，以致影响PSA的表达及前列腺的生长发育。

2.PSA在精液液化中作用

PSA在精液液化过程中起着非常重要的作用，其由前列腺上皮细胞合成，本质为丝氨酸蛋白酶。正常生理情况下，PSA由于前列腺上皮--血管屏障限制，主要储存于前列腺中，仅有少量能通过细胞外间隙弥散进入血循环。在前列腺组织中，PSA以前体形式（pro-PSA）存在，受Zn2+的抑制不表现出活性。当PSA分泌进入前列腺腔和精液其余部分混合后，由于精囊分泌的凝固蛋白SeminogeiinⅠ竞争性的与Zn2+结合，使Zn2+失去对PSA的抑制作用，加上精浆中的某些活性酶作用，前体形式的PSA被激活，水解由精囊分泌的几种重要凝固蛋白SeminogeiinI、SeminogeiinII和Fibronectin等蛋白的酪氨酸残基、组氨酸残基和谷氨酸残基[8-10]。通过水解这些蛋白质，可使精液排出后很快液化，促进精子的活动。当PSA分泌水平降低或功能异常时，会导致液化异常，并使精液粘度增高，降低精子活动率，还影响精子的活动力和穿透宫颈粘液的能力[11]。另外，部分研究还认为，PSA可释放激肽样物质，水解精囊液中糖蛋白，可能会诱导阴道和子宫平滑肌收缩，使精子在受精过程中更利于向前运动［12］，但是该生理功能的具体作用机制还需要进一步研究证实。

3.PSA与精液液化异常的机制研究

3.1PSA水平

精液中PSA含量丰富，其浓度约为血清中浓度的100万倍，WangTJ等[13]曾报道健康生育男性精液中PSA含量约为1.29g/L，国内有报道的数据为(0.849±0.563)mg/ml[11]。当精液液化不良时，一般可以检测出精液PSA水平较低。国内外近几年的相关研究均报道了液化不良患者精浆PSA水平低于正常对照组[14-15]。虽然前期的研究已经证明精液液化异常中的PSA含量与生育正常组精液存在显著差异，但是对于PSA水平降低的机制研究的还不是十分清楚。在对罹患前列腺疾病患者的相关研究中，研究者认为前列腺上皮细胞出现某些病理改变，可能会引起PSA分泌水平降低；也可能与分泌管道的阻塞了影响PSA排除等，从而造成精液PSA含量不足[16-17]。

3.2PSA功能结构

PSA是由237个氨基酸组成的相对分子质量(Mr)为30000的单链糖蛋白，属于腺体分泌的激肽释放酶。研究者很早就注意到，PSA在精液中可能会以不同形式存在，Eyre等[18]通过对福尔马林固定过的精液进行免疫学分析后发现PSA在精液中有3种存在形式：游离PSA、依附于精浆前列腺小体的PSA以及结合在一种尚未分类的非精子细胞(NSC)上的PSA。在正常生育男性精液中PSA主要以游离和依附于前列腺小体的形式出现；而在不育组中，PSA的存在形式更多，其中包括结合在一种尚未分类的非精子细胞(NSC)上的PSA。另外，在对前列腺肿瘤的研究中，研究者发现PSA蛋白质存在异常糖基化修饰现象[19]，这种类似的异常蛋白修饰所致得PSA结构改变是否在前列腺疾病中同样存在，进而导致其功能受到影响，最终影响精液液化进程，值得进一步研究。

3.3PSA基因遗传多态性

关于PSA基因遗传多态性与体内PSA水平的研究，主要涉及基因遗传多态性与血清PSA水平及前列腺疾病关系的研究。很多研究者通过大样本的研究分析表明PSA基因遗传多态性与血清PSA水平和前列腺肿瘤等疾病相关[20-23]。研究者起初认为这种遗传多态性和前列腺癌密切相关，血清PSA水平的升高是由于前列腺癌变的结果。但是，随后的研究表明，PSA基因中部分SNP位点的不同基因型仅会影响血清PSA水平，而与前列腺疾病的关联性不强；并且这种由基因型不同所致的血清PSA水平差异在健康人群中同样存在。这其中，启动子区的rs266878位点以及基因下游3’UTR区的rs2735839位点遗传多态性与血清PSA水平的关系颇受研究者关注[24-25]。多数研究结果表明，这两个SNP位点的遗传多态性和血清PSA水平相关，而和前列腺疾病关联性不强。众所周知，外周血循环中的PSA主要来自于前列腺组织中。因此，PSA基因遗传多态性引起血清PSA水平的变化在精液中同样可能存在，并且可能会影响精液液化。最近，MarquesPI等[26]通过对KLKs基因家族研究表明，KLKs家族部分区域的序列变异可能和精液的高粘度密切相关，为以后开展此方面的研究提供了有力证据。

3.4PSA协同其他生化因子促进精液液化

精液液化过程中，除PSA发挥重要作用外，精液中其它生化因子的生理作用也不容忽视。例如锌离子能通过鳌合SeminogeiinI和SeminogeiinII蛋白改变其三维空间结构，使其对PSA更为敏感。酸性磷酸酶作为前列腺细胞上皮分泌的一种糖蛋白，通过磷酸化过程水解精液中的磷酸胆碱、磷酸甘油及核苷酸等物质，并在磷酸化过程水解精囊分泌的Sg蛋白，使Sg蛋白水解成小的片段，促进液化。另外，精液凝固与液化机制在很多方面与人类血液凝固与纤溶机制相似，精液存在纤溶系统中的某些成分，如纤维蛋白、纤溶酶、纤维连结蛋白、纤溶酶原激活因子及其抑制剂；这些物质可发生与人类血液中纤溶机制非常相似的功能，如降解纤维蛋白，纤维蛋白降解产物(FDP)可抑制纤维蛋白单体，形成不溶性复合物，使精液呈液化状态。这些生化因子即通过各自不同途径发挥作用，又具有协同效应，共同促进精液液化。

4.总结

大量研究已经证明，PSA在精液液化过程中发挥至关重要的作用，PSA水平降低或功能结构异常影响精液液化进程。但是，PSA在精液液化过程中作用机制仍有很多地方需要进一步研究，如PSA在精液中不同存在形式有何生理意义；PSA蛋白酶的异常修饰是否在精液液化异常中扮演重要作用；PSA基因的遗传多态可影响人体PSA水平的表达已勿容置疑，但其遗传多态是否和精液液化异常存在关联也需进一步明确。除此之外，影响精液液化因素的很多，他们之间是如何协同发挥作用，这些都需要我们做进一步的研究和探讨。总之，深层次的基础研究并结合临床实践，才能对男性精液液化异常病因做出准确诊断，并为对症治疗提供明确的科学依据。

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广西壮族自治区卫计委科研课题，项目编号：Z2016291