细菌性阴道炎（BV）是女性生殖道常见的微生态失调状态，表现为乳酸菌减少，而兼性厌氧菌如加德纳菌（Gardnerella）和普雷沃特菌（Prevotella）过度生长。BV在美国育龄妇女中的患病率约为29%，与多种生殖健康问题相关，包括性传播感染、盆腔炎症和早产等。越来越多证据显示，BV与女性不孕存在显著关联，主要由于炎症反应、子宫内膜功能障碍以及阴道环境改变等因素影响受精和胚胎着床。 其中，普雷沃特菌是一种机会性病原菌，能够产生热稳定的脂多糖（LPS），其浓度在BV患者阴道中可比健康女性高出2至3个数量级。

LPS激活的炎症反应不仅会损伤卵巢和垂体功能，还与早产及胎儿脑损伤相关。加德纳菌虽然不产生LPS，但能分泌阴道溶菌素（VLY），这是一种依赖胆固醇的细胞毒素，可形成细胞膜孔洞，破坏红细胞和阴道宫颈上皮细胞。 精子获得受精能力的过程称为获能，此过程在女性生殖道内进行，包括精子鞭毛的超激活及顶体反应。超激活使鞭毛运动增强，促进精子穿透卵子外层；顶体反应则释放酶类帮助精子穿透透明带。钙离子（Ca²⁺）作为关键第二信使，在调控这两个过程发挥核心作用。

本研究采用体外实验方法，收集具有正常精液参数的健康男性志愿者精液样本，同时使用小鼠精子样本。精子通过游泳上浮法分离，分别在非获能和获能条件下处理。使用大肠杆菌脂多糖，以及通过克隆加德纳菌VLY基因在ClearColi表达系统中生产的VLY。 通过计算机辅助精子分析（CASA）评估精子的运动能力和超激活状态，利用Hoechst染色检测精子活力，采用转基因表达顶体绿色荧光蛋白的小鼠精子及人精子豆类凝集素FITC染色法检测顶体反应。精子细胞内钙离子浓度利用荧光染料Fluo-4 AM和显微镜进行实时监测。还使用了CatSper基因敲除小鼠精子及TLR4受体拮抗剂TAK-242来解析LPS作用机制。

结果显示，精子在获能培养过程中暴露于LPS或VLY，显著降低了小鼠体外受精（IVF）成功率（P<0.05）。初期（30分钟）两种毒素均诱导小鼠和人类精子超激活显著增加（小鼠P<0.001，人类P<0.05），但随时间延长（90至120分钟）精子总运动率和超激活程度明显下降（P<0.05），顶体反应亦受到抑制（P<0.01），而精子活力变化不显著。 LPS诱导的影响可被多粘菌素B（PMB）中和，表明LPS活性依赖其结构；VLY的作用则不受PMB影响。LPS和VLY均引起精子细胞内钙离子浓度快速且不可逆增加，且这种钙信号在获能条件下更为显著。LPS诱导的钙离子进入依赖于外源钙存在，通过TLR4受体介导，但并不依赖精子特异性钙通道CatSper。VLY可能通过其形成的膜孔直接导致钙进入。

图：LPS和VLY可导致处于获能状态（CAP）的小鼠精子细胞内钙离子浓度迅速升高

综上，此研究揭示了BV相关细菌毒素通过调节精子钙离子信号，干扰精子获能、运动及顶体反应的分子机制，进而导致精子受精功能受损。该机制为BV与女性不孕之间的联系提供了新的解释维度。 临床上，BV患者常伴有生殖道炎症及微生态失衡，精子功能受损可能是导致不孕的重要因素之一。了解LPS和VLY对精子的毒性作用，有助于开发针对BV相关不孕的诊疗策略，例如药物中和细菌毒素，保护精子功能。 研究局限包括体外实验条件与体内环境存在差异，使用的大肠杆菌LPS可能不同于BV特异细菌产生的LPS，且未直接测定绝对细胞内钙浓度，需要进一步体内验证和机制深入研究。

原始出处

Bhagwat S, Asadi L, McCarthy R, et al. Bacterial Vaginosis Toxins Impair Sperm Capacitation and Fertilization. Preprint. bioRxiv. 2025;2025.03.01.640991. Published 2025 Mar 7. doi:10.1101/2025.03.01.640991