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不戴套的新選擇?分子保險套,直接讓精子「軟腳」的未來男性避孕藥

活躍星系核_96
・2017/09/09 ・3966字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

作者 /  AhThree,還在用科普魂培養硬實力的菸酒生,希望未來能擁有信手捻來科普文的神秘力量。來自生科系,現為STS碩士生。

分子保險套是一種針對精子的避孕方式,利用化學分子阻止精子的獲能作用,達成避孕的效果,並非實際的保險套。人體產生一個胚胎,並非只有受精這個步驟,因此在詳細說明分子保險套的細節之前,讓我們先談談受精作用。

受精才不像受驚一樣簡單快速!

受精作用(fertilization),說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。一般人直覺地認為受精就是精卵結合的瞬間,但 促成這美妙瞬間的背後,需要精子和卵子一連串的預備工作,最終才能完成。

受精作用說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。source:seeingimonkey

以生物學的角度解析受精的過程,先從成熟且健康的精卵做為起點。男女經過性行為後,精子進入女性生殖道開始義無反顧向前衝。但各位,精子是人體中最小的的細胞啊!!!成熟的精子長度約為 5 微米(μm),姑且不提從陰道到輸卵管的距離,精子在女性生殖道這漫漫長路前進的過程中,還有其他各式各樣的關卡等著精子突破,例如子宮頸處的活性氧化物[1](Reactive oxygen species)會淘汰功能異常和不成熟的精子[1]。總之,精子需要耗費極大的能量才能游到輸卵管,堪稱篳路藍縷、以啟山林。但只要到了輸卵管,一切就都很好辦了嗎?

No~~~~當然不是,成熟的精子,即便到了卵佛爺的面前,沒有萬全的準備,依然無法突破卵佛爺的重重心防阿!女性的卵細胞,除了細胞膜外,還有一層透明帶(zona pellucida)和最外層的放射冠(corona radiata)包覆。透明帶是一層醣蛋白,是精子進入卵的最後一道防線,也藉由免疫避孕(immunocontraception)阻止異種精子進入卵細胞,達成保護作用。放射冠也是一層保護性的醣蛋白,負責提供卵子所需的蛋白質。

貼心小提醒,卵子是人類最大的細胞,一個卵細胞大小約為精細胞的 10,000 倍,忽略形狀不規則的放射冠不提,人類透明帶的平均厚度是 16 微米[2],約為精子頭部的三倍長,精子到底怎麼穿過卵子啊!所以,要讓卵成功受精,背後還有你不知道的秘辛。

事實上,男性產生的成熟精子不具使卵子受精的能力,精子需要經過獲能作用(capacitation)和頂體效應(acrosomal reaction),才能完成與卵佛爺結合的終極任務啦!

精子娃娃。source:vaincomforts

獲能作用(capacitation),即字面上之意,為精子獲得特殊能力的生化反應,但這一切要從女性排卵開始說起。卵巢排卵後,女性體內的黃體素濃度上升,包圍卵子的卵丘細胞(cumulus cell)除了提供卵子養分外,也會分泌黃體素(progesterone)。因此,隨著精子與卵子的距離愈近,輸卵管中的黃體素濃度隨之增加,進而活化精子細胞膜上的 CatSper[2]使精子獲能。在未暴露在黃體素的環境時,CatSper 被膜上另一種分子堵塞。當精細胞周圍出現黃體素,此賀爾蒙會間接使 CatSper 被活化而開啟,導致鈣離子大量流入精細胞。精細胞內鈣離子濃度的上升將使其進入過度活躍(hyperactivation)狀態,此時精子就像喝了蠻牛一樣精力大增,這也是接下來精子即將穿過厚厚透明帶的重要關鍵。此外,獲能作用也讓精子能夠進行頂體效應並能辨識卵子,由此可見獲能作用的重要性。

受精作用到了這個階段,就萬事俱備,只欠東風啦!希望看到這裡的讀者們還沒因為複雜的受精而受驚(汗)。接下來要介紹形成受精卵前的最後一個步驟──「頂體效應」(acrosomal reaction),在了解機制之前得先一窺精子本人的長相。

精子構造圖。圖/By LadyofHats, Public Domain, Wikipedia Commons

精子的基本構造分為頭部(head)、中節(mid)以及鞭毛(tail)。頭部的尖端為頂體(acrosome),為高基氏體(Golgi apparatus)特化而成,和精細胞膜相連。頂體內充滿了頂體酶(acrosin),精卵結合時就是靠它分解卵子的透明帶,精子才能使卵受精。所謂頂體效應,就是頂體膜和精細胞膜融合,並釋放頂體酶的過程。因此,無法進行頂體效應的精子,就算撞破頭也無法穿過卵。現在一切都真相大白了!結合以上,受精其實是很複雜的一個過程,因此各式各樣的避孕方法也應運而生。

今晚該用哪一招?避孕招數百百招

使用保險套也是常見的避孕措施之一。source:Hey Paul Studios

避孕方法種類繁多,本篇無法一一詳述原理,那就依照不同需求大略做個簡單的介紹吧!先給各位讀者一點概念,根據美國國家衛生院(NIH),避孕方法分為五大類[3]:

  1. 長效可逆避孕法(long-acting reversible contraception, LACT)
  2. 賀爾蒙避孕法(hormonal method)
  3. 屏障避孕法(barrier method)
  4. 緊急避孕(emergency contraception)
  5. 絕育(sterilization)

其實大致上就是依照作用時間和原理去區分,各種避孕方式也是依此歸類。這時候重點來了,什麼狀況下要採用什麼避孕方法呢?

狀況一:情人節和愛人激情之下才發現上次保險套用完了,該怎麼辦?

相信大家都知道事後避孕丸(emergency contracepive pills, ECPs)這種賀爾蒙藥物,除此之外可以考慮銅型避孕器[3](Copper T intrauterine device),能阻擋精子前進,且即便卵子受精,此裝置作為物理性的阻隔,能避免受精卵著床。

圖/ By frolicsomepl @ Pixabay

狀況二:好討厭戴套的感覺,想無憂無慮的享受性愛,但又擔心用賀爾蒙會影響未來受孕,該怎麼辦?

首先,可以考慮最天然無害的安全期避孕法,不過女性必須有正常的月經週期,計算排卵時間才能精準。另外,真的不希望用賀爾蒙的話,銅型避孕器也是很好的選擇。不過重點來了,其實現在有採取賀爾蒙的避孕方法中蠻多都是可逆的,例如賀爾蒙型子宮內避孕器、桿狀植入物(implant)、避孕貼片(patch)等,也就是說就算用賀爾蒙達到避孕的目的,只要停止使用後都可以恢復受孕能力。

分子保險套,未來的男性避孕藥

研究人員發現雷公藤(Tripterygium wilfordii)中的 pristimerin 和芒果及蒲公英根部中的 lupeol,可阻斷受精過程、讓精子「軟腳」,為發展避孕藥物的潛力股。這兩種植物的天然類三萜化合物[4]能避免精子的獲能作用,進而使精細胞無法進入過度活躍(hyperactivation)狀態[5]。

研究人員利用四位男性健康捐贈者自己動手(masturbation)取得的新鮮精液純化出精細胞,再以膜片箝制(Patch clamp)技術測定精細胞的跨膜電流。CatSper 為離子通道,有離子通過時會產生跨膜電流,藉由測定跨膜電流可觀察 CatSper 的開關。實驗採用黃體素(正常生理濃度)和兩種在植物特有的類三萜化合物 pristimerin 和lupeol,觀察 CatSper 被活化的情形,並利用電腦輔助精液分析儀(Computer Assisted Semen Analysis,CASA)測定 VCL[6]和觀察精子活動力(motility)作為判斷的指標。

實驗結果顯示,不論是黃體素、pristimerin 或是 lupeol,皆不會影響未獲能的精細胞,也就是未獲能精細胞的VCL 值沒有改變。獲能後的精子單獨暴露在 pristimerin 或 lupeol 的環境下也不受影響,但任一類三萜化合物和黃體素一起施用,卻能降低 VCL 值。相較於單獨使用黃體素的 VCL 值,黃體素+ pristimerin 和黃體素+ lupeol 的 VCL 值分別降低了39% 和48%,可粗略解釋為此兩種類三萜化合物在有黃體素的環境下降低了精子的前進速度。

精子活動力的分析中也發現類似的結果,研究人員分析精液樣本中有活動力的精子數量,發現不論精子獲能與否,皆不受單一化合物的作用影響,但在任一種類三萜化合物和黃體素一起使用的狀況下,獲能且具活動力的精子數降低19%,而未獲能且具活動力的精子數量則沒有太大改變。

從以上結果可知,此二種類三萜化合物能干擾黃體素所引導的精子獲能作用,並能小幅降低獲能的精細胞活動力。更值得一提的是,類三萜化合物並不影響未獲能的精子活動力,顯示其不會損害一般的精細胞。

人類精子。圖/ By Hlj55567516 @ wikimedia commons

分子保險套的優勢與未來研究方向

實驗結果揭示了 pristimerin 和 lupeol 發展為避孕藥物的潛力[5]。首先,類三萜化合物對精細胞無損害,僅透過改變關鍵時刻精子的活動力達到避孕效果,讓精子即使碰到卵子也束手無策。因此,類三萜化合物可作為天然物質的分子保險套,也可發展為緊急避孕措施。另外,此二種類三萜化合物的有效作用劑量極低,且不像傳統賀爾蒙類藥物會產生副作用,大幅降地使用賀爾蒙類藥物的健康風險,可發展為長期避孕措施,或應用於避孕貼片及避孕環上。

不過先別高興得太早,這兩種物質阻斷受精的特性才剛被發現,而且實驗中精子和類三萜化合物直接反應,並未進行任何的活體試驗。藥物分子經過活體新陳代謝,最終是否能到目標部位並發揮藥效,以及最適合的劑量等都還有待研究。目前為止,所有發展潛力的分析和評估都只是紙上談兵,要成為真正上市的避孕藥物,還有一段很長的路要走。下一步,研究人員準備以跟人類精子活動類似的靈長類動物作為實驗對象,來觀察這兩種物質在體內的效果。此外,這兩種類三萜化合物的萃取十分昂貴,尋找更易取得的植物來源也是未來研究進行的方向。

參考文獻:

註解:

  1. 主要由白血球分泌,但精子本身也會分泌。
  2. CatSper(Cation channel of sperm proteins),為精子獨有的電壓敏感鈣離子通道,主要位於精子尾部。
  3. 子宮內避孕器(Intra-uterine device, IUD)的一種,又稱節育環、子宮環,為植入子宮的T字型微小裝置。子宮內避孕器分為賀爾蒙型避孕器和銅型避孕器。
  4. 類三萜化合物(triterpenoid),指由三個「萜類化合物」組成的化合物,例如龍涎香醇等。
  5. 所謂的過度活躍,指精細胞內鈣離子濃度上升,使精子的鞭毛進行不對稱擺動而產生一股強勁的推力,是精子穿越卵子透明帶的關鍵。若無法達到過度活躍狀態,即使精子接觸到卵也無法進行頂體效應,故抑制獲能作用可避免卵子受精。
  6. VCL(curvilinear velocity)為精子沿著路徑方向前進的曲線速度,通常獲能後的精子傾向比未獲能的精子有較高的 VCL 值。

文章難易度
活躍星系核_96
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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COVID-19 會造成嬰兒潮嗎?很可能不會
寒波_96
・2020/08/17 ・1737字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 557 ・八年級

高度傳染性的 COVID-19(武漢肺炎、新冠肺炎)席捲全球,為了防疫,全世界許多人被迫減少外出,增加待在家裡的時間。有種說法是,大家關在家裡沒事做,生小孩的機率會上升,真的嗎?

瘟疫與出生率的關係複雜,不過由經驗推論,事態的發展方向很可能恰恰相反。

圖/pikrepo

過往經驗:西班牙流感等浩劫以後……

歷史記錄指出,在戰爭、饑荒、瘟疫之類的災難增加死亡率以後,生育率短期內會下降,一段時間後才會恢復。以影響遍及全球的「西班牙流感」來看(照現在的流行,可稱之為「1918 年新型流感」),它短期內導致不少人死亡,也改變人口組成,減少生殖力,幾年後才恢復。

如美國在 1918 到 1919 年的出生率降低了 13%。然而,西班牙流感在第一次世界大戰末爆發,隨後大戰結束。1920 年以後出生率的增加,也可能與大戰結束有關,不單純是傳染病的影響。

西班牙大流感後的嬰兒潮可能也和第一次世界大戰有關,而不單是傳染病的影響。圖/wikimedia

有些研究發現,嚴重地震、颶風過後的 1 到 5 年生育會增加。經歷出乎意料的死亡以後,父母有意願把去世的人生回來,而死亡後的新生命也有某些象徵意義。

不過不同傳染病的性質不同。西班牙流感主要傷殺對象是處於繁殖年齡的年輕人,不難預期會影響生育。但是武漢肺炎主要攻擊老人,多半對年輕人的健康影響有限,未成年人的死亡數更是很少。如此狀況下,父母和寶寶都少有損失,父母不需要把小孩「生回來」,因此這部分對生育率的影響應該有限。

在21世紀初影響生育率的關鍵是?

時代背景、社會狀況、經濟,是影響生育的關鍵因素。

瘟疫過後生育率的增減要和原本的狀況比較,然而如今的「現狀」和從前差異很大。目前經濟比較發達,帳面教育程度高的國家或地區,生育率本來就已經不高,平均 1 位女生生 2.1 個小孩,還有地區低於 1.3 個小孩。

圖/pikrepo

經濟相對發達的地區更加重視生活品質。大家都被關在家裡,使得媽媽(與爸爸)在家的負擔明顯加重,顧小孩就很耗精力,或許會影響生殖的意願。

社經較有優勢的家庭,生寶寶會考慮比較多事。瘟疫重創經濟後,未來的不確定性上升,會令人減少長期計劃,肯定也會減低生小孩的意願。不久前 2008 年的經濟蕭條,就曾經導致生育率降低。

中低收入的國家或地區,處境不同。這些地方傳統上有兩大因素促進生寶寶:第一,生出來的小孩能作為不用付錢的勞動力;第二,小孩長大後可以成為父母年老後的依靠。

然而隨著時代變遷,最近這些地方的生育率多半也有下降,不過經濟假如恢復,生育率也有機會回升。但是時代力量畢竟和以前不同,大時代整體趨勢是,大量人口由鄉村移動到城市,使得家庭觀念轉變,以及避孕增加,都會減少生育。

影響生育的各種可能因素。圖/取自參考資料

綜合推測,瘟疫以後的嬰兒潮極不可能發生,至少在高收入國家,短期內的生育率只會萎靡。而中低收入國家的出生率,近幾十年來持續下跌的趨勢,也不太可能在疫情結束後從根本上逆轉。

撒哈拉以南的非洲國家比較難預期。它們生育率的整體趨勢也是下降,不過經濟與人口結構相比之下轉變較小。這些地區的經濟仰賴出口導向,更容易受到國際合作或保護主義的政策影響。它們也將影響未來幾年,全世界的人口組成。

本文轉載自新公民議會〈武漢肺炎會造成嬰兒潮嗎?很可能不會〉

延伸閱讀

參考資料

本文亦刊載於作者部落格《盲眼的尼安德塔石匠》暨其 facebook 同名專頁

寒波_96
193 篇文章 ・ 1013 位粉絲
生命科學碩士、文學與電影愛好者、戳樂黨員,主要興趣為演化,希望把好東西介紹給大家。部落格《盲眼的尼安德塔石器匠》、同名粉絲團《盲眼的尼安德塔石器匠》。

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可樂真的能殺精?尿尿時間都是21秒?那些年,臺灣曾得過的「搞笑諾貝爾獎」(下)
PanSci_96
・2019/09/11 ・1890字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 519 ・六年級

作者/周玟萱 執行編輯/郭宜蓁

2008 年「搞笑諾貝爾化學獎」

曾經有一段時間,民間流行「可樂殺精」這種說法,有人認為這是源自於美國 60 年代的性解放運動,當時避孕措施選擇不多,因此完事後的青年就突發奇想,便出現了此妙方;也有一說認為這原本是中南美洲婦女的流行。無論起源是什麼,可樂真的能有這種奇效嗎?

有人認為「可樂殺精」這種說法源自於美國 60 年代的性解放運動,因為當時避孕措施選擇不多,因此完事後的青年就突發奇想,便出現了此妙方。繪圖/周玟萱

1985 年,美國的婦產科醫生 Umpierre、Hill 和 Anderson 因為實在是太好奇了,他們便在裝有可樂的試管中,滴入冷凍精子,經過觀察之後發現,精子的數量真的變少了!然而當時並沒有哪位研究人員直接下過「可樂可以殺精避孕」這種結論,只是事情不知道為什麼還是傳開來了。

2008 年搞笑諾貝爾獎有 4 位台灣人榮獲化學獎。得獎者分別是萬芳醫院院長洪傳岳、吳珮芬、謝茶唱與姜必寧,他們便是在讀了 1987 年這篇可樂殺精的研究以後,紛紛眉頭一皺,覺得事情並不單純。

於是他們將混有精子的可樂滴在一層薄膜上,想看看精子是否可以順利穿過薄膜來到底下的食鹽水。兩小時後發現,有將近七到九成的精子都做到了,這也顯示大部份的精子不會被可樂殺死。況且可樂含有糖份,直接拿來沖洗生殖器官會造成細菌感染,聽起來絕對不是一個避孕的好方法。

當然,可樂殺精的神話,也衍伸出不少版本。另一種常見的說法是,男性直接透過喝可樂,減少精蟲活力達到避孕效果。

咦?真的有這麼方便的設定嗎?假的!因為可樂這類的碳酸飲料,除了糖以外,其餘的成份也許在誤打誤撞的情況下,真的會影響少部份的精子……不過對比幾千萬隻精子,這數量根本就只是冰山一角而已!況且碳酸飲料影響精子的最佳條件是,從精子離開體內之後,立刻將大量的碳酸飲料與精子接觸,完全不給精子游到子宮裡面的時間。

碳酸飲料影響精子的最佳條件是,從精子離開體內之後,立刻將大量的碳酸飲料與精子接觸,完全不給精子游到子宮裡面的時間。繪圖/周玟萱

所以如果只是用「喝」的,等到飲料通過腸道消化完畢,影響力更是微乎其微啊,假如還有誰真的想完全靠喝可樂來避孕,那也許就要跟喝白開水一樣,能喝就喝能灌就灌……欸,可是喝到這種程度,在解鎖避孕成就之前,你應該會先成功的胖起來,還是說這也算是另類的避孕方法?XD

你或許會想說,這都什麼年代了,怎麼還會有人傻到真的用可樂來避孕?是哪個沒知識又不多看泛科學的人啊?

然而,就這樣把問題全怪罪到誤信偏方的人身上,並無法讓這種「偽」知識消退。大家不妨想看看,為什麼現代社會無論成年與否,還有這麼多人一碰到跟「性」 有關的疑問,寧可躲起來滑西斯版或把各大成人影片網站的內容當作可靠的資訊來源,看完就以為自己獲得了正確的性知識了呢?

當孩子問了跟性有關的疑問,可能聽到的回答就是大人叫他們去讀書,不要問。繪圖/周玟萱

我們常感受到的是環境對「性」的避諱,讓很多人就算好奇也不敢問。再加上不知道要怎麼教小孩正確的觀念,導致他們到了青春期,依然對安全性行為以及避孕措施的重要性一無所知,自然而然也不知道有哪些風險,與如何避開風險。

回過頭看,問題的核心可能在於,我們的社會什麼時候才能成為一個讓人可以安心討論性知識的環境呢?

2015 年「搞笑諾貝爾物理獎」

2015 年的搞笑諾貝爾物理獎,由美國喬治亞理工學院楊佩良、流體力學專家胡立德獲獎,這是一個關於尿尿的研究。研究顯示,幾乎所有體重在3公斤以上的哺乳類動物,不論大小,牠們的排尿時間都落在 21±13 秒之內。

研究過程中,他們除了拍攝大量動物排尿的影片,進行觀察與作為數據來源,他們還回推公式,用簡單的物理模型:考慮重力、膀胱的大小、壓力、尿道長度,證明只要排尿系統的尺寸比例不變,體重超過3 kg的哺乳類動物,排空液體的時間都差不多。其中,重力是最關鍵的因素。而這份研究結果也被發表在美國國家科學院院刊。

看完這些得獎成就,你可能會覺得,知道哺乳類尿尿時間要做什麼?既不能加薪、也不能變得更漂亮(?)不過從以上這些研究結果來看,雖然像是一本正經的搞笑,對我們的生活或許也不會有什麼直接的影響,但是這些研究背後的反思性倒是讓我們可以去思考這個世界的其他樣貌。

PanSci_96
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不戴套的新選擇?分子保險套,直接讓精子「軟腳」的未來男性避孕藥
活躍星系核_96
・2017/09/09 ・3966字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

作者 /  AhThree,還在用科普魂培養硬實力的菸酒生,希望未來能擁有信手捻來科普文的神秘力量。來自生科系,現為STS碩士生。

分子保險套是一種針對精子的避孕方式,利用化學分子阻止精子的獲能作用,達成避孕的效果,並非實際的保險套。人體產生一個胚胎,並非只有受精這個步驟,因此在詳細說明分子保險套的細節之前,讓我們先談談受精作用。

受精才不像受驚一樣簡單快速!

受精作用(fertilization),說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。一般人直覺地認為受精就是精卵結合的瞬間,但 促成這美妙瞬間的背後,需要精子和卵子一連串的預備工作,最終才能完成。

受精作用說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。source:seeingimonkey

以生物學的角度解析受精的過程,先從成熟且健康的精卵做為起點。男女經過性行為後,精子進入女性生殖道開始義無反顧向前衝。但各位,精子是人體中最小的的細胞啊!!!成熟的精子長度約為 5 微米(μm),姑且不提從陰道到輸卵管的距離,精子在女性生殖道這漫漫長路前進的過程中,還有其他各式各樣的關卡等著精子突破,例如子宮頸處的活性氧化物[1](Reactive oxygen species)會淘汰功能異常和不成熟的精子[1]。總之,精子需要耗費極大的能量才能游到輸卵管,堪稱篳路藍縷、以啟山林。但只要到了輸卵管,一切就都很好辦了嗎?

No~~~~當然不是,成熟的精子,即便到了卵佛爺的面前,沒有萬全的準備,依然無法突破卵佛爺的重重心防阿!女性的卵細胞,除了細胞膜外,還有一層透明帶(zona pellucida)和最外層的放射冠(corona radiata)包覆。透明帶是一層醣蛋白,是精子進入卵的最後一道防線,也藉由免疫避孕(immunocontraception)阻止異種精子進入卵細胞,達成保護作用。放射冠也是一層保護性的醣蛋白,負責提供卵子所需的蛋白質。

貼心小提醒,卵子是人類最大的細胞,一個卵細胞大小約為精細胞的 10,000 倍,忽略形狀不規則的放射冠不提,人類透明帶的平均厚度是 16 微米[2],約為精子頭部的三倍長,精子到底怎麼穿過卵子啊!所以,要讓卵成功受精,背後還有你不知道的秘辛。

事實上,男性產生的成熟精子不具使卵子受精的能力,精子需要經過獲能作用(capacitation)和頂體效應(acrosomal reaction),才能完成與卵佛爺結合的終極任務啦!

精子娃娃。source:vaincomforts

獲能作用(capacitation),即字面上之意,為精子獲得特殊能力的生化反應,但這一切要從女性排卵開始說起。卵巢排卵後,女性體內的黃體素濃度上升,包圍卵子的卵丘細胞(cumulus cell)除了提供卵子養分外,也會分泌黃體素(progesterone)。因此,隨著精子與卵子的距離愈近,輸卵管中的黃體素濃度隨之增加,進而活化精子細胞膜上的 CatSper[2]使精子獲能。在未暴露在黃體素的環境時,CatSper 被膜上另一種分子堵塞。當精細胞周圍出現黃體素,此賀爾蒙會間接使 CatSper 被活化而開啟,導致鈣離子大量流入精細胞。精細胞內鈣離子濃度的上升將使其進入過度活躍(hyperactivation)狀態,此時精子就像喝了蠻牛一樣精力大增,這也是接下來精子即將穿過厚厚透明帶的重要關鍵。此外,獲能作用也讓精子能夠進行頂體效應並能辨識卵子,由此可見獲能作用的重要性。

受精作用到了這個階段,就萬事俱備,只欠東風啦!希望看到這裡的讀者們還沒因為複雜的受精而受驚(汗)。接下來要介紹形成受精卵前的最後一個步驟──「頂體效應」(acrosomal reaction),在了解機制之前得先一窺精子本人的長相。

精子構造圖。圖/By LadyofHats, Public Domain, Wikipedia Commons

精子的基本構造分為頭部(head)、中節(mid)以及鞭毛(tail)。頭部的尖端為頂體(acrosome),為高基氏體(Golgi apparatus)特化而成,和精細胞膜相連。頂體內充滿了頂體酶(acrosin),精卵結合時就是靠它分解卵子的透明帶,精子才能使卵受精。所謂頂體效應,就是頂體膜和精細胞膜融合,並釋放頂體酶的過程。因此,無法進行頂體效應的精子,就算撞破頭也無法穿過卵。現在一切都真相大白了!結合以上,受精其實是很複雜的一個過程,因此各式各樣的避孕方法也應運而生。

今晚該用哪一招?避孕招數百百招

使用保險套也是常見的避孕措施之一。source:Hey Paul Studios

避孕方法種類繁多,本篇無法一一詳述原理,那就依照不同需求大略做個簡單的介紹吧!先給各位讀者一點概念,根據美國國家衛生院(NIH),避孕方法分為五大類[3]:

  1. 長效可逆避孕法(long-acting reversible contraception, LACT)
  2. 賀爾蒙避孕法(hormonal method)
  3. 屏障避孕法(barrier method)
  4. 緊急避孕(emergency contraception)
  5. 絕育(sterilization)

其實大致上就是依照作用時間和原理去區分,各種避孕方式也是依此歸類。這時候重點來了,什麼狀況下要採用什麼避孕方法呢?

狀況一:情人節和愛人激情之下才發現上次保險套用完了,該怎麼辦?

相信大家都知道事後避孕丸(emergency contracepive pills, ECPs)這種賀爾蒙藥物,除此之外可以考慮銅型避孕器[3](Copper T intrauterine device),能阻擋精子前進,且即便卵子受精,此裝置作為物理性的阻隔,能避免受精卵著床。

圖/ By frolicsomepl @ Pixabay

狀況二:好討厭戴套的感覺,想無憂無慮的享受性愛,但又擔心用賀爾蒙會影響未來受孕,該怎麼辦?

首先,可以考慮最天然無害的安全期避孕法,不過女性必須有正常的月經週期,計算排卵時間才能精準。另外,真的不希望用賀爾蒙的話,銅型避孕器也是很好的選擇。不過重點來了,其實現在有採取賀爾蒙的避孕方法中蠻多都是可逆的,例如賀爾蒙型子宮內避孕器、桿狀植入物(implant)、避孕貼片(patch)等,也就是說就算用賀爾蒙達到避孕的目的,只要停止使用後都可以恢復受孕能力。

分子保險套,未來的男性避孕藥

研究人員發現雷公藤(Tripterygium wilfordii)中的 pristimerin 和芒果及蒲公英根部中的 lupeol,可阻斷受精過程、讓精子「軟腳」,為發展避孕藥物的潛力股。這兩種植物的天然類三萜化合物[4]能避免精子的獲能作用,進而使精細胞無法進入過度活躍(hyperactivation)狀態[5]。

研究人員利用四位男性健康捐贈者自己動手(masturbation)取得的新鮮精液純化出精細胞,再以膜片箝制(Patch clamp)技術測定精細胞的跨膜電流。CatSper 為離子通道,有離子通過時會產生跨膜電流,藉由測定跨膜電流可觀察 CatSper 的開關。實驗採用黃體素(正常生理濃度)和兩種在植物特有的類三萜化合物 pristimerin 和lupeol,觀察 CatSper 被活化的情形,並利用電腦輔助精液分析儀(Computer Assisted Semen Analysis,CASA)測定 VCL[6]和觀察精子活動力(motility)作為判斷的指標。

實驗結果顯示,不論是黃體素、pristimerin 或是 lupeol,皆不會影響未獲能的精細胞,也就是未獲能精細胞的VCL 值沒有改變。獲能後的精子單獨暴露在 pristimerin 或 lupeol 的環境下也不受影響,但任一類三萜化合物和黃體素一起施用,卻能降低 VCL 值。相較於單獨使用黃體素的 VCL 值,黃體素+ pristimerin 和黃體素+ lupeol 的 VCL 值分別降低了39% 和48%,可粗略解釋為此兩種類三萜化合物在有黃體素的環境下降低了精子的前進速度。

精子活動力的分析中也發現類似的結果,研究人員分析精液樣本中有活動力的精子數量,發現不論精子獲能與否,皆不受單一化合物的作用影響,但在任一種類三萜化合物和黃體素一起使用的狀況下,獲能且具活動力的精子數降低19%,而未獲能且具活動力的精子數量則沒有太大改變。

從以上結果可知,此二種類三萜化合物能干擾黃體素所引導的精子獲能作用,並能小幅降低獲能的精細胞活動力。更值得一提的是,類三萜化合物並不影響未獲能的精子活動力,顯示其不會損害一般的精細胞。

人類精子。圖/ By Hlj55567516 @ wikimedia commons

分子保險套的優勢與未來研究方向

實驗結果揭示了 pristimerin 和 lupeol 發展為避孕藥物的潛力[5]。首先,類三萜化合物對精細胞無損害,僅透過改變關鍵時刻精子的活動力達到避孕效果,讓精子即使碰到卵子也束手無策。因此,類三萜化合物可作為天然物質的分子保險套,也可發展為緊急避孕措施。另外,此二種類三萜化合物的有效作用劑量極低,且不像傳統賀爾蒙類藥物會產生副作用,大幅降地使用賀爾蒙類藥物的健康風險,可發展為長期避孕措施,或應用於避孕貼片及避孕環上。

不過先別高興得太早,這兩種物質阻斷受精的特性才剛被發現,而且實驗中精子和類三萜化合物直接反應,並未進行任何的活體試驗。藥物分子經過活體新陳代謝,最終是否能到目標部位並發揮藥效,以及最適合的劑量等都還有待研究。目前為止,所有發展潛力的分析和評估都只是紙上談兵,要成為真正上市的避孕藥物,還有一段很長的路要走。下一步,研究人員準備以跟人類精子活動類似的靈長類動物作為實驗對象,來觀察這兩種物質在體內的效果。此外,這兩種類三萜化合物的萃取十分昂貴,尋找更易取得的植物來源也是未來研究進行的方向。

參考文獻:

註解:

  1. 主要由白血球分泌,但精子本身也會分泌。
  2. CatSper(Cation channel of sperm proteins),為精子獨有的電壓敏感鈣離子通道,主要位於精子尾部。
  3. 子宮內避孕器(Intra-uterine device, IUD)的一種,又稱節育環、子宮環,為植入子宮的T字型微小裝置。子宮內避孕器分為賀爾蒙型避孕器和銅型避孕器。
  4. 類三萜化合物(triterpenoid),指由三個「萜類化合物」組成的化合物,例如龍涎香醇等。
  5. 所謂的過度活躍,指精細胞內鈣離子濃度上升,使精子的鞭毛進行不對稱擺動而產生一股強勁的推力,是精子穿越卵子透明帶的關鍵。若無法達到過度活躍狀態,即使精子接觸到卵也無法進行頂體效應,故抑制獲能作用可避免卵子受精。
  6. VCL(curvilinear velocity)為精子沿著路徑方向前進的曲線速度,通常獲能後的精子傾向比未獲能的精子有較高的 VCL 值。

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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia

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不知道怎麼教小孩?你更該擔心的是媒體如何教「性」這回事
林希陶_96
・2017/01/23 ・3047字 ・閱讀時間約 6 分鐘 ・SR值 603 ・九年級

在最近的婚姻平權的論戰之中,其中有一群家長抱持著「子女教育,家長決定」的概念,他們覺得應當有權利決定自己的小孩要受什麼樣的教育。當然,他們目前關切的重點在於性教育議題,只要學校沒有教,子女就不會學。殊不知自己的小孩可能已經透過各種媒體(如電視、電影、網路、雜誌、音樂)學到更多他們無法想像的事。

這些家長覺得,只要影響了學校教育,就可以掌控子女的思想,全然不顧台灣是言論自由的社會,小孩休閒時間最喜歡使用的各種媒體,已經揭露了非常非常多性相關事物。這個問題已經比學校教不教多元性別教育更重要、更直接、也更切身,小孩子不見得會想學課本上的內容,但網路上的東西已經多到避都避不開了。

我個人關心的重點在於,如果學校沒有性教育、全部都交由媒體負責的話,那我們怎麼看待媒體影響之下的性教育(或性觀念)?

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許多家長覺得,只要影響了學校教育,就可以掌控子女的思想,但是卻渾然不知,小孩休閒時間最喜歡使用的各種媒體,已經揭露了非常非常多性相關事物。圖/By whizchickenonabun @ flickr, CC BY-NC-ND 2.0

面對這些疑問,我試著從資料庫中搜尋答案,看看過去的科學論文能否給予我們些微解答。結果非常有趣,最值得細讀的是美國小兒科醫學會(American Academy of Pediatrics)所提出的見解,他們在 2010 年就曾針對此一議題,提出政策性聲明(Policy Statement)(註)。此一聲明擲地有聲,絕對適合我們停下腳步好好思索一番:如果我們真的不知道怎麼教小孩,他們提供的這些經驗,值得我們借鏡。

從媒體接觸到的性事,比你想像得多更多

首先他們先說明為何媒體在「性」方面扮演了重要的角色。根據過去的研究,美國的兒童青少年每天使用各種媒體的時間超過七個小時,這個時間相信台灣並不會少到哪裡去。各種媒體的「性」事含量已經越來越重,幾乎是一使用媒體就必然會接觸到:

電視:在電視節目中,四分之三的內容與性有相關,但只有 14% 有提到性活動是有風險及需要負責的。

音樂:40% 的流行歌曲都有性相關成分。

電影:每一部 R 級片(美國稱法,在台灣為限制級電影),至少會出現一個裸露鏡頭或許多性行為片段。這些電影也充斥著扭曲或偏差的性慾概念。

雜誌:在青少年相關雜誌中,每 2.5 頁就會出現性相關主題,並且過度強調什麼時候要失去「處女」或「童貞」。

網路:網路上的性與色情更是無所不在,也無法控制。在其中一個調查中發現,超過一半的青少年曾經接觸過色情網頁。在社交網路中也是如此氾濫,大約有 20% 的青少年與年輕成年人曾貼出或傳送出性相關圖片或影片。

廣告:廣告中也經常使用性來銷售,幾乎在各種商品上都可用黃色笑話來銷售(台灣最常見的就是線上遊戲使用各種性意涵的方式來廣告,到現在這種手法依舊火紅。我印象最深刻的是前一陣子一直有女生想跟我們去西天「取經」)。壯陽藥的廣告也無所不在,其廣告預算是數百倍於避孕藥廣告的。

在介紹完一連串媒體「性」事之後,這個聲明最有趣的地方在於,它接著花了非常大的篇幅說明,雖然性是如此的四處漫溢,但推行守貞教育一點用處也沒有,也沒有任何證據證明他們有效。即使部分家長或權威人士覺得可以透過守貞教育就教導兒童青少年貞潔概念,但現實是媒體扮演了同儕角色,更強力的影響小孩們的態度與行為。這些家長的想象是徒勞無功的,在真實的世界中,同儕的影響力遠遠大過父母。

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在真實的世界中,同儕的影響力遠遠大過父母。圖/By annalynnc @ flickr, CC BY-ND 2.0

與其強調守貞教育,不如認真討論何謂避孕,如保險套、避孕藥、緊急避孕才能真的降低青少年懷孕的機率與性病的發生。依照過去相關研究可知,保險套的推廣並不會增加性活動,也不會因此就鼓勵處男或處女去進行性行為,但卻可以幫助已經有性行為的青少年使用保險套。緊急避孕措施甚至可以有效減少墮胎的次數。簡單的說,青少年有正確的性知識與性教育,並不代表他們在真實的生活中就會實踐到底。但已有性行為的人,卻可以從事「安全的性」,進而降低性病的傳染與未預期的懷孕。

媒體就無法做好的性教育嗎?

當然,媒體不盡然只會幹壞事,運用得當的話,也可以產生良好的效果的。文中舉出例子都值得我們深思:《急診室的春天》(ER)曾有一集成功的描述人類乳突病毒與緊急避孕的故事;《六人行》(Friends)也有一集討論到如何使用保險套,進而讓全國 27% 的青少年意識到保險套的使用,並且積極與大人討論如何有效的使用保險套;《實習醫生》(Grey’s Anatomy)也有描述過 HIV 陽性的女性,一樣可以生出 HIV 陰性的嬰兒(我猜很多人應該不知道這件事)。若善用大眾媒體的娛樂效果,所帶來的效應是遠遠大於政府機關宣導與學校教育。

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媒體不盡然只會幹壞事,運用得當的話,也可以產生良好的效果的。例如《六人行》(Friends)有一集討論到如何使用保險套。圖/By Geoffrey Chandler @ flickr, CC BY 2.0

如果你是家長,可以怎麼做?

此聲明的最後,還非常貼心的整理出相關建議與可行方案,供醫療人員與家長們面對此媒體與性教育議題:

.鼓勵醫療人員詢問家長以下兩個問題:1. 你的小孩每天使用媒體裝置多少時間?2. 在小孩的房間裡是否有電視或上網裝置?初步檢視這兩個問題,就可以協助父母建立合理的使用計畫,並盡量將使用時間降低到每天兩小時以內(詳細討論請見:如何協助兒童青少年建立 3C 產品使用規範)。

.監理孩子的使用媒體的狀況,並與他們討論該如何使用這些媒介,包含上什麼網站、看什麼影片、使用什麼社交軟體。

.鼓勵娛樂產業製作健康的性教育,並建立性是我們生活的一部份,內容包括負責任的性行為、性行為可能會發生的地點與時機、不安全的性行為會有什麼後果、在性行為中使用避孕措施是性關係中正常的一部份、拒絕性暴力與愛暴力、強暴就是暴力犯罪,而非熱情、說「不」就是「不」,應倍受尊重等等。

.鼓勵學校堅持多元性教育,並善用可使用的媒體素材,才能達成預期的效果。守貞教育沒有任何功效

.鼓勵政府與娛樂產業進行各種避孕宣導,如保險套、避孕藥、緊急避孕等等,特別是緊急避孕尤其重要,因為可以有效降低不當懷孕的發生率與後續墮胎的次數。

.敦促廣告產業將壯陽藥物廣告放在晚上十點以後。

.敦促媒體產業將健康的性訊息放入節目之中,特別是兒童與青少年會接觸到的相關節目。

.支持相關媒體與性行為之研究。結合疾病管制局與衛生福利部之資源,主導合適之研究,並將結果寫成合適建議,向國會及全國民眾宣傳。

 

  • 註:美國小兒科醫學會(American Academy of Pediatrics)的政策性聲明(Policy Statement)有一個原則,發表五年後就會自動失效,除非有經過合適的改版。目前這裡所討論的論點,主要來自 2010 年的聲明。當然你可以說這個聲明已經失效,但是目前尚未找到更合適的研究與說法之前,個人認為此聲明仍值得採信。

 

資料來源與延伸閱讀:

  • American Academy of Pediatrics, Council on Communications and Media. Policy Statement—Sexuality, Contraception, and the Media. Pediatrics, 2010;126: 576-582.
林希陶_96
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作者為臨床心理師,專長為臨床兒童心理病理、臨床兒童心理衡鑑、臨床兒童心理治療與親子教養諮詢。近來因生養雙胞胎,致力於嬰幼兒相關教養研究,並將科學育兒的經驗,集結為《心理師爸爸的心手育嬰筆記》。與許正典醫師合著有《125遊戲,提升孩子專注力》(1)~(6)、《99連連看遊戲,把專心變有趣》、《99迷宮遊戲,把專心變有趣》。並主持FB專頁:林希陶臨床心理師及部落格:暗香浮動月黃昏。

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不戴套的新選擇?分子保險套,直接讓精子「軟腳」的未來男性避孕藥
活躍星系核_96
・2017/09/09 ・3966字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 583 ・九年級

作者 /  AhThree,還在用科普魂培養硬實力的菸酒生,希望未來能擁有信手捻來科普文的神秘力量。來自生科系,現為STS碩士生。

分子保險套是一種針對精子的避孕方式,利用化學分子阻止精子的獲能作用,達成避孕的效果,並非實際的保險套。人體產生一個胚胎,並非只有受精這個步驟,因此在詳細說明分子保險套的細節之前,讓我們先談談受精作用。

受精才不像受驚一樣簡單快速!

受精作用(fertilization),說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。一般人直覺地認為受精就是精卵結合的瞬間,但 促成這美妙瞬間的背後,需要精子和卵子一連串的預備工作,最終才能完成。

受精作用說簡單可簡單,說複雜卻也是十分複雜。source:seeingimonkey

以生物學的角度解析受精的過程,先從成熟且健康的精卵做為起點。男女經過性行為後,精子進入女性生殖道開始義無反顧向前衝。但各位,精子是人體中最小的的細胞啊!!!成熟的精子長度約為 5 微米(μm),姑且不提從陰道到輸卵管的距離,精子在女性生殖道這漫漫長路前進的過程中,還有其他各式各樣的關卡等著精子突破,例如子宮頸處的活性氧化物[1](Reactive oxygen species)會淘汰功能異常和不成熟的精子[1]。總之,精子需要耗費極大的能量才能游到輸卵管,堪稱篳路藍縷、以啟山林。但只要到了輸卵管,一切就都很好辦了嗎?

No~~~~當然不是,成熟的精子,即便到了卵佛爺的面前,沒有萬全的準備,依然無法突破卵佛爺的重重心防阿!女性的卵細胞,除了細胞膜外,還有一層透明帶(zona pellucida)和最外層的放射冠(corona radiata)包覆。透明帶是一層醣蛋白,是精子進入卵的最後一道防線,也藉由免疫避孕(immunocontraception)阻止異種精子進入卵細胞,達成保護作用。放射冠也是一層保護性的醣蛋白,負責提供卵子所需的蛋白質。

貼心小提醒,卵子是人類最大的細胞,一個卵細胞大小約為精細胞的 10,000 倍,忽略形狀不規則的放射冠不提,人類透明帶的平均厚度是 16 微米[2],約為精子頭部的三倍長,精子到底怎麼穿過卵子啊!所以,要讓卵成功受精,背後還有你不知道的秘辛。

事實上,男性產生的成熟精子不具使卵子受精的能力,精子需要經過獲能作用(capacitation)和頂體效應(acrosomal reaction),才能完成與卵佛爺結合的終極任務啦!

精子娃娃。source:vaincomforts

獲能作用(capacitation),即字面上之意,為精子獲得特殊能力的生化反應,但這一切要從女性排卵開始說起。卵巢排卵後,女性體內的黃體素濃度上升,包圍卵子的卵丘細胞(cumulus cell)除了提供卵子養分外,也會分泌黃體素(progesterone)。因此,隨著精子與卵子的距離愈近,輸卵管中的黃體素濃度隨之增加,進而活化精子細胞膜上的 CatSper[2]使精子獲能。在未暴露在黃體素的環境時,CatSper 被膜上另一種分子堵塞。當精細胞周圍出現黃體素,此賀爾蒙會間接使 CatSper 被活化而開啟,導致鈣離子大量流入精細胞。精細胞內鈣離子濃度的上升將使其進入過度活躍(hyperactivation)狀態,此時精子就像喝了蠻牛一樣精力大增,這也是接下來精子即將穿過厚厚透明帶的重要關鍵。此外,獲能作用也讓精子能夠進行頂體效應並能辨識卵子,由此可見獲能作用的重要性。

受精作用到了這個階段,就萬事俱備,只欠東風啦!希望看到這裡的讀者們還沒因為複雜的受精而受驚(汗)。接下來要介紹形成受精卵前的最後一個步驟──「頂體效應」(acrosomal reaction),在了解機制之前得先一窺精子本人的長相。

精子構造圖。圖/By LadyofHats, Public Domain, Wikipedia Commons

精子的基本構造分為頭部(head)、中節(mid)以及鞭毛(tail)。頭部的尖端為頂體(acrosome),為高基氏體(Golgi apparatus)特化而成,和精細胞膜相連。頂體內充滿了頂體酶(acrosin),精卵結合時就是靠它分解卵子的透明帶,精子才能使卵受精。所謂頂體效應,就是頂體膜和精細胞膜融合,並釋放頂體酶的過程。因此,無法進行頂體效應的精子,就算撞破頭也無法穿過卵。現在一切都真相大白了!結合以上,受精其實是很複雜的一個過程,因此各式各樣的避孕方法也應運而生。

今晚該用哪一招?避孕招數百百招

使用保險套也是常見的避孕措施之一。source:Hey Paul Studios

避孕方法種類繁多,本篇無法一一詳述原理,那就依照不同需求大略做個簡單的介紹吧!先給各位讀者一點概念,根據美國國家衛生院(NIH),避孕方法分為五大類[3]:

  1. 長效可逆避孕法(long-acting reversible contraception, LACT)
  2. 賀爾蒙避孕法(hormonal method)
  3. 屏障避孕法(barrier method)
  4. 緊急避孕(emergency contraception)
  5. 絕育(sterilization)

其實大致上就是依照作用時間和原理去區分,各種避孕方式也是依此歸類。這時候重點來了,什麼狀況下要採用什麼避孕方法呢?

狀況一:情人節和愛人激情之下才發現上次保險套用完了,該怎麼辦?

相信大家都知道事後避孕丸(emergency contracepive pills, ECPs)這種賀爾蒙藥物,除此之外可以考慮銅型避孕器[3](Copper T intrauterine device),能阻擋精子前進,且即便卵子受精,此裝置作為物理性的阻隔,能避免受精卵著床。

圖/ By frolicsomepl @ Pixabay

狀況二:好討厭戴套的感覺,想無憂無慮的享受性愛,但又擔心用賀爾蒙會影響未來受孕,該怎麼辦?

首先,可以考慮最天然無害的安全期避孕法,不過女性必須有正常的月經週期,計算排卵時間才能精準。另外,真的不希望用賀爾蒙的話,銅型避孕器也是很好的選擇。不過重點來了,其實現在有採取賀爾蒙的避孕方法中蠻多都是可逆的,例如賀爾蒙型子宮內避孕器、桿狀植入物(implant)、避孕貼片(patch)等,也就是說就算用賀爾蒙達到避孕的目的,只要停止使用後都可以恢復受孕能力。

分子保險套,未來的男性避孕藥

研究人員發現雷公藤(Tripterygium wilfordii)中的 pristimerin 和芒果及蒲公英根部中的 lupeol,可阻斷受精過程、讓精子「軟腳」,為發展避孕藥物的潛力股。這兩種植物的天然類三萜化合物[4]能避免精子的獲能作用,進而使精細胞無法進入過度活躍(hyperactivation)狀態[5]。

研究人員利用四位男性健康捐贈者自己動手(masturbation)取得的新鮮精液純化出精細胞,再以膜片箝制(Patch clamp)技術測定精細胞的跨膜電流。CatSper 為離子通道,有離子通過時會產生跨膜電流,藉由測定跨膜電流可觀察 CatSper 的開關。實驗採用黃體素(正常生理濃度)和兩種在植物特有的類三萜化合物 pristimerin 和lupeol,觀察 CatSper 被活化的情形,並利用電腦輔助精液分析儀(Computer Assisted Semen Analysis,CASA)測定 VCL[6]和觀察精子活動力(motility)作為判斷的指標。

實驗結果顯示,不論是黃體素、pristimerin 或是 lupeol,皆不會影響未獲能的精細胞,也就是未獲能精細胞的VCL 值沒有改變。獲能後的精子單獨暴露在 pristimerin 或 lupeol 的環境下也不受影響,但任一類三萜化合物和黃體素一起施用,卻能降低 VCL 值。相較於單獨使用黃體素的 VCL 值,黃體素+ pristimerin 和黃體素+ lupeol 的 VCL 值分別降低了39% 和48%,可粗略解釋為此兩種類三萜化合物在有黃體素的環境下降低了精子的前進速度。

精子活動力的分析中也發現類似的結果,研究人員分析精液樣本中有活動力的精子數量,發現不論精子獲能與否,皆不受單一化合物的作用影響,但在任一種類三萜化合物和黃體素一起使用的狀況下,獲能且具活動力的精子數降低19%,而未獲能且具活動力的精子數量則沒有太大改變。

從以上結果可知,此二種類三萜化合物能干擾黃體素所引導的精子獲能作用,並能小幅降低獲能的精細胞活動力。更值得一提的是,類三萜化合物並不影響未獲能的精子活動力,顯示其不會損害一般的精細胞。

人類精子。圖/ By Hlj55567516 @ wikimedia commons

分子保險套的優勢與未來研究方向

實驗結果揭示了 pristimerin 和 lupeol 發展為避孕藥物的潛力[5]。首先,類三萜化合物對精細胞無損害,僅透過改變關鍵時刻精子的活動力達到避孕效果,讓精子即使碰到卵子也束手無策。因此,類三萜化合物可作為天然物質的分子保險套,也可發展為緊急避孕措施。另外,此二種類三萜化合物的有效作用劑量極低,且不像傳統賀爾蒙類藥物會產生副作用,大幅降地使用賀爾蒙類藥物的健康風險,可發展為長期避孕措施,或應用於避孕貼片及避孕環上。

不過先別高興得太早,這兩種物質阻斷受精的特性才剛被發現,而且實驗中精子和類三萜化合物直接反應,並未進行任何的活體試驗。藥物分子經過活體新陳代謝,最終是否能到目標部位並發揮藥效,以及最適合的劑量等都還有待研究。目前為止,所有發展潛力的分析和評估都只是紙上談兵,要成為真正上市的避孕藥物,還有一段很長的路要走。下一步,研究人員準備以跟人類精子活動類似的靈長類動物作為實驗對象,來觀察這兩種物質在體內的效果。此外,這兩種類三萜化合物的萃取十分昂貴,尋找更易取得的植物來源也是未來研究進行的方向。

參考文獻:

註解:

  1. 主要由白血球分泌,但精子本身也會分泌。
  2. CatSper(Cation channel of sperm proteins),為精子獨有的電壓敏感鈣離子通道,主要位於精子尾部。
  3. 子宮內避孕器(Intra-uterine device, IUD)的一種,又稱節育環、子宮環,為植入子宮的T字型微小裝置。子宮內避孕器分為賀爾蒙型避孕器和銅型避孕器。
  4. 類三萜化合物(triterpenoid),指由三個「萜類化合物」組成的化合物,例如龍涎香醇等。
  5. 所謂的過度活躍,指精細胞內鈣離子濃度上升,使精子的鞭毛進行不對稱擺動而產生一股強勁的推力,是精子穿越卵子透明帶的關鍵。若無法達到過度活躍狀態,即使精子接觸到卵也無法進行頂體效應,故抑制獲能作用可避免卵子受精。
  6. VCL(curvilinear velocity)為精子沿著路徑方向前進的曲線速度,通常獲能後的精子傾向比未獲能的精子有較高的 VCL 值。

文章難易度
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活躍星系核(active galactic nucleus, AGN)是一類中央核區活動性很強的河外星系。這些星系比普通星系活躍,在從無線電波到伽瑪射線的全波段裡都發出很強的電磁輻射。 本帳號發表來自各方的投稿。附有資料出處的科學好文,都歡迎你來投稿喔。 Email: contact@pansci.asia