精子獲能是精子獲得穿透卵子透明帶能力的生理過程，是精子在受精前必須經(jīng)歷的一個(gè)重要階段。獲能的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是鈣離子通過陽離子通道（CatSper）流入精子內(nèi)部。然而，這種鈣離子穿越過程的分子機(jī)制尚不完全清楚。之前的研究表明，獲能已明確與線粒體耗氧率的增加有關(guān)；調(diào)節(jié)鈣進(jìn)入線粒體可提高氧化呼吸的效率。因此，假設(shè)在獲能過程中通過CatSper通道向內(nèi)流入鈣離子會(huì)增加線粒體的鈣濃度和耗氧率，從而提升精子激活和受精能力。
在非獲能（NC）和獲能（CAP）精子中進(jìn)行高分辨率能量代謝測(cè)量（HRR）。如圖顯示了在精子中線粒體的實(shí)時(shí)耗氧率數(shù)據(jù)。CAP的平均呼吸控制比（RCR）（5.8平均±4.8 SD與3.5平均±1.9 SD）和耦合效率（0.56平均±0.20 SD與0.48平均值±0.18 SD）均顯著高于NC精子（下表Table 1），并且備用呼吸能力沒有顯著差異。
通過分析CatSper KO小鼠精子中的HRR，發(fā)現(xiàn)CatSper KO小鼠精子中的呼吸值在NC和CAP條件下沒有差異（下圖）
線粒體在哺乳動(dòng)物的精子功能、質(zhì)量和受精能力中具有怎樣的作用，多年來一直備受爭議。線粒體對(duì)精子生物能量學(xué)的貢獻(xiàn)情況尚不清楚，用于精子活力和激活的ATP的來源長期以來一直存在爭議。在幾個(gè)物種中進(jìn)行的研究提供了不同的或者相互矛盾的結(jié)果。在小鼠精子中，糖酵解產(chǎn)生的ATP足以維持進(jìn)行性運(yùn)動(dòng)。相反，在人類精子中，線粒體功能與精子活力或整體質(zhì)量之間存在很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。因此，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為精子具有多功能的新陳代謝，可能與物種、環(huán)境的不同具有不同的能量機(jī)制。
本文通過高精度能量代謝檢測(cè)方法測(cè)量了NC和CAP小鼠精子中的線粒體活性。首先，測(cè)量完整和活動(dòng)精子細(xì)胞中的線粒體耗氧率，在獲能過程中，CAP精子的線粒體偶聯(lián)效率提高，表明線粒體電子傳遞鏈與ADP磷酸化過程比NC精子更緊密地耦合。其次，我們注意到CAP精子中RCR的增加，表明線粒體功能改善以增加ATP的產(chǎn)生。然而，CAP精子的儲(chǔ)備呼吸能力（反映精子對(duì)能量需求的反應(yīng)能力）并未改變，這表明精子的運(yùn)作接近其生物能量極限。
與早期關(guān)于線粒體在精子獲能中的作用的研究相比，該工作具有顯著優(yōu)勢(shì)。該研究是在完整和活動(dòng)精子中進(jìn)行的，而早期的研究使用了非生理條件（透化和/或非活動(dòng)精子）。
參考文章：Ferreira J J , Cassina A , Irigoyen P , et al. Increased mitochondrial activity upon CatSper channel activation is required for sperm capacitation.[J]. Redox biology, 2021, 48:102176.
1、獨(dú)有的光電聯(lián)合多參數(shù)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)技術(shù)：
電化學(xué)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)模塊：pO2（高分辨率極譜氧電極傳感器，耗氧率檢測(cè)分辨率為±1 pmol O??s-1?mL-1）、pH、H2O2、TPP+（測(cè)量線粒體膜電位）、H2S、NO、質(zhì)體醌；
熒光實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)檢測(cè)模塊：MMP（測(cè)量線粒體膜電位）、ATP、Ca2+、ROS、NADH；
2、獨(dú)有的原代細(xì)胞、原代組織能量代謝快速檢測(cè)技術(shù)：
無需過夜培養(yǎng)、樣品快速檢測(cè)，更加客觀反映樣品更接近體內(nèi)的能量代謝水平；
3、獨(dú)有的多維度能量代謝分析平臺(tái)：
適應(yīng)線粒體、細(xì)胞、組織塊、活檢樣品等不同層次不同水平的樣本檢測(cè)。