近二十多年以来，基于高通量分析的系统生物学（system biology）研究飞速发展。在这个过程中，各式各样的“组学”的概念不断得到开发和发展。组学（omics）通常指生物学中对各类研究对象（一般为生物分子）的集合所进行的系统性研究，这些研究对象的集合被称为组。目前，最主要包括的范围有基因组学、蛋白质组学和代谢物组学等。

基因组学（genomics）是研究生物基因组的组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学。其用于概括涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学分支。基因组研究应该包括两方面的内容：以全基因组测序为目标的结构基因组学（structural genomics）和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学（functional genomics），又被称为后基因组（postgenome）研究，成为系统生物学的重要方法。在系统生物学研究中，基因组学的研究起步最早，是目前基础最好的一门组学。在此过程中，人类基因组计划（human genome project，HGP）的实施对基因组学研究起到了巨大的推动作用。

蛋白质组（proteome）一词，源于蛋白质（protein）与基因组（genome）两个词的组合，意指“一种基因组所表达的全套蛋白质”，即包括一种细胞乃至一种生物所表达的全部蛋白质。蛋白质组学本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。蛋白质组学的研究技术发展十分迅速。

代谢组学（metabonomics／metabolomics）是效仿基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系的研究方式，是系统生物学的组成部分。其研究对象大都是相对分子质量1000以内的小分子物质。先进分析检测技术结合模式识别和专家系统等计算分析方法是代谢组学研究的基本方法。代谢组学可以说是联系基因型和表型的桥梁，这一领域的研究十分活跃。

此外，其他一些正在研究开展中的组学包括植物离子组学、相互作用组学、代谢通量组学、生理组学与表型组学等。上述各种组学有各自的针对性，且有一定的层次性和相对独立性。同时，生物体各种物质（核酸、蛋白质、糖、脂、离子、次生代谢物）之间相互关联相互作用。因此，它们作为系统生物学研究的组成部分，又相互关联。将来，随着各种组学研究的不断深入，系统生物学的研究成果将广泛应用于生物医学相关各个领域。

目前在男科学领域，组学研究开展最为广泛的是蛋白质组学相关研究，主要着眼于精子蛋白、精液质量异常的蛋白质组及其他生殖医学相关的内容。目前，人类正常精子细胞中已经发现了至少上千种蛋白质（这个数字还在持续增加中），无限接近于人的精子蛋白质总数，人精子蛋白质数据库处在不断完善中。精子从生成到受精经历了精子发生、获能及与卵子相互作用等生理阶段；精子为实现跨阶段变化，其内部蛋白和表面蛋白的合成、修饰以及分布会发生相应变化，每个环节蛋白的组成、表达、功能状态的异常，都有可能影响生育。通过蛋白质组学技术，对精子、精子表面及精子其他部位的各个相关蛋白质的详细研究，有助于了解受精过程中的分子机制，对生育调控和治疗不育均有重要意义，从而为探索男性不育机制、男性避孕新靶点提供新的思路。

蛋白质组（proteome）的概念是澳大利亚学者Marc Wilkins等于1994年在意大利的一次科学会议上首次提出的。这个新术语很快得到了国际生物界的广泛承认，其含义为：一种基因组、一种生物或一种细胞／组织在精确控制其环境条件下，特定时刻所表达的全套的蛋白质。蛋白质组的概念与基因组的概念有许多差别，它随着组织，甚至环境状态的不同而改变。在转录时，一个基因可以以多种mRNA的形式剪接；并且，同一蛋白可能以许多形式进行翻译后的修饰。所以说，一个蛋白质组不是一个基因组的直接产物，蛋白质组中蛋白质的数目有时可以超过基因组的数目。并且与以往的经典蛋白质化学研究相比，它的研究对象不再是单一或少数蛋白质，而是研究体系内所有蛋白质组分的物理、化学、生物学性质与功能，包括表达变化和翻译后加工等方面的大量信息。

从整体上看，蛋白质组研究内容包括两个方面：①对蛋白质表达模式的研究即蛋白质组学组成的研究，这是蛋白质组学中与基因组学相对应的主要内容，它要求对蛋白质组学进行表征，即所有蛋白质的分离、鉴定及图谱化，它对寻找疾病的诊断标志、筛选药物靶点、毒理学研究等有作用；②对蛋白质组学功能模式的研究。

现阶段蛋白质组学的研究内容不仅包括对各种蛋白质的识别和定量化，还包括确定它们在细胞内外的定位、修饰、相互反应、活性和最终确定它们的功能；功能模式主要研究蛋白质的细胞定位和活性、蛋白质之间相互作用的连锁关系及其由此实现的信号传递与调控作用，揭示基因和蛋白质的功能，阐明相关疾病的分子机制。

蛋白质组学的研究方法经历了从一维凝胶电泳到二维凝胶电泳到质谱分析的变迁，蛋白质鉴定的准确性与可信度大幅度提升。最早研究者采用一维电泳技术（1DE）从混合物中分离脱氧核糖核苷酸（DNA），核糖核苷酸（RNA）以及蛋白质，其对于一些蛋白复合体和一些低含量的蛋白识别特异性差。随之二维电泳（2DE）的诞生解决了上述问题。2DE的原理是第一向基于蛋白质等电点的不同，通过等电聚焦进行分离，再根据分子量的不同，在与第一向垂直方向通过聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离。这种二维电泳方法具有高通量分析蛋白的能力，同时对蛋白有定性和定量的分析作用。

现阶段应用较多的是基于质谱分析的技术，这项技术通过测量样本中肽段和蛋白中的离子质量／电荷比（m／z）来获得精确地信息，是一种应用于更复杂的蛋白复合体的研究。以下三种方法相对应用较普遍：①基质辅助激光解吸附电离飞行时间质谱分析（MALDI-TOF），在该技术中，蛋白样本的处理首先晶体化，然后通过激光进一步电离化，使电离化的样本通过某一电子化区域，加速了其从真空管到达探测器。该技术灵敏度较高，可以对分子量1～500kDa的肽段和蛋白做出精确分析，标本量只需达到10 ³～10 ⁶pmol就可以完成检测，准确性高达99%。②表面增强激光解析离子化飞行时间质谱分析（SELDI-TOF），该技术仅仅分析蛋白可知的化学特性从而减少了整个样本的复杂性，这部分被挑拣出来的样本然后被电离化，然后类似于MALDI-TOF继续分析。这项技术由于其敏感性高及检测时仅需要极少量的蛋白已经被广泛应用于发现新的生物学标记物。③液相色谱质谱分析（LC-MS／MS），这一技术由于其使蛋白完全的复性，包括一些疏水性的类型，解决了二维电泳的一些局限性，其分析更加高效。最先用于液相色谱分析是基于蛋白质的某些理化性质，如疏水性、表面电荷以及一些特异的氨基酸序列。

蛋白质芯片是另一种非二维电泳的获得蛋白质表达图谱的方法，这是近年来发展很快的一种快速筛检复杂蛋白质样品的方法。蛋白质芯片是一种含有多种微量纯化多肽、抗体等蛋质白的微阵列，其能够高通量地测定这些蛋白质的生物活性以及蛋白质与生物大分子间的相互作用。其有高通量、微型化及自动化等优点使其应用越来越广泛。

20世纪90年代，Naaby-Hansen等人最早研究了人类精子的酸性、中性和少精子症的精子蛋白并首次运用2-DE对酸性、中性以及碱性蛋白同时进行了分离；后来2005年Johnston等利用LC-MS／MS技术对精子进行了全面的蛋白组分析，综合描述人精子的蛋白质，但未能阐明这些蛋白的本质。

2006年，Martínez-Heredia等利用双向电泳分离了11例正常人的精子蛋白，得到了1000多个蛋白点，并对其中98个蛋白点进行质谱鉴定，从而为这些蛋白功能的研究提供了重要的线索，为后续研究的展开奠定了基础；2007年，Li等用不同窄范围的IPG胶条分离了人类正常精子蛋白，并通过质谱鉴定了16个蛋白点，其中4个为蛋白酶亚基（S5，10，13，15），说明蛋白酶在受精过程中起着非常重要的作用，该研究进一步完善了人类精子蛋白库；同年de Mateo等鉴定出131种蛋白，其中33种为新发现蛋白，这些蛋白主要在能量代谢、蛋白质合成与加工、细胞骨架构成与鞭毛运动、凋亡、氧化应激及精卵识别等过程中发挥重要作用，并首次对精子核内蛋白构成进行分析，发现部分蛋白表达与细胞凋亡、鱼精蛋白1／鱼精蛋白2（protamine 1／protamine 2，P1／P2）比值相关；同年Baker等首次使用LC-MS／MS以Triton X-100为蛋白分离液对8名健康男性精子中的蛋白进行研究，共提取出1053种蛋白，蛋白功能分析揭示睾丸组织特异的三磷酸甘油醛脱氢酶（glyceraldehyde-3 phosphate dehydrogenase，testis specific，GAPDHS）及环磷酸腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）两种蛋白主要以参与能量代谢途径调节精子运动。

2013年，Wang等对32名健康男性精液进行研究，鉴定并分离出4675种精子蛋白，涉及与精子发生相关的能量代谢、信号转导及细胞骨架构成3大生物过程，如白介素6（IL-6）信号通路中IL-2、转化生长因子β（TGF-β）及胰岛素等蛋白调节一氧化氮（NO）或蛋白代谢，在顶体反应中起重要作用，部分蛋白有望成为治疗男性不育及男性避孕特异的药物靶点。

为了确定人类精子表面的蛋白质谱，1997年，Naaby-Hansen等对正常精液通过Percoll采集精子和NP-40／尿素提取蛋白，IEF／PAGE和NEPHGE／PAGE技术分离，共检测到1397个蛋白点，建立了较全面的精子蛋白质库（图11-1）。经 ¹²⁵I和生物素标记，确认了98个精子表面蛋白。98个精子蛋白被 ¹²⁵I和生物素双重标记，22个精子表面蛋白是5组蛋白亚型，均磷酸酪氨酸化。此外，该组研究人员还确认了人类精子中存在肌动蛋白的新亚型、β-微管蛋白和几个含磷酸酪氨酸的蛋白（表11-1）。

此后，Wolkowicz等首次发现鞭毛蛋白tektinB1亦位于精子表面；Rao等发现一个与精子有关联的新同种抗原E-3表达于大鼠附睾与精子，在精子通过附睾体尾部时可能起作用，而其防御素样基序的出现可能起着保护精子通过附睾和女性生殖道时免受微生物感染；Shetty等为了发现以前未知并可能作为候选避孕剂疫苗的精子表面蛋白，将浓缩的人精子蛋白用质谱进行微序列测定，经放射标记、分级提取与二维电泳来识别和分离精子表面蛋白，所有提取方法都得到了8个微序列测定并证明是新精子分子。

2003年，王浩飞等对人类精子膜蛋白也进行了双向电泳分离，经分析得到了等电点（pI）范围在3.0～7.0，相对分子质量（Mr）为20 000～100 000kDa的800多个蛋白点，对人类精子全蛋白库做了补充。此后在2011年，Nixon等在健康男性精子的蛋白质组学研究中鉴定出124种精子膜相关蛋白，部分膜蛋白在膜流动性基础上重新分配调控精子顶体蛋白微变化，确保精子与卵子的正常结合；Gu等研究健康男性精子质膜蛋白，鉴定出1019种蛋白质，对比精子与胚胎干细胞膜蛋白，发现两种细胞膜蛋白种类虽有所不同，但具体功能相似，推测精细胞与胚胎干细胞的膜蛋白可能具有相同的表达模式。

精子头部是负责精卵结合的主要部位，其局部有许多相关的重要功能蛋白，其功能状态可能直接影响精卵结合。因此，对这些蛋白的研究可能有助于了解精卵结合的机制并且改善不育症的诊疗。

2004年，谭玉梅等通过固相pH梯度-SDS电泳技术（IPG-DALT）对20份正常精液的全精子和精子头部蛋白质进行硫脲／尿素／盐酸胍和Kit／盐酸胍两种抽提方法分离，得到了有1107个蛋白质斑点的全精子蛋白质图像和有428个蛋白质斑点的精子头部图像，初步建立了精子头部的蛋白质图谱（图11-2）。同年Rajeev等比较了不育患者与正常人精子膜蛋白的差异表达，并结合免疫荧光、ELISA及Western blot等技术，鉴定纯化了一个位于精子头部的分子量为57kDa的蛋白，发现其缺失表达或低表达可能导致男性不育，建议该蛋白可作为检测精子质量的标志物。

2006年，Stein等使用亚细胞分级分离技术建立了精子头部与卵母细胞相互作用的亚细胞蛋白质组，鉴定出了处于精子与卵细胞相互作用时表达在成熟精子上的100多个蛋白质，25%是新鉴定蛋白，其中至少2个新精子头部蛋白；并且其研究表明，在受精时，精子与卵母细胞三个关联结构相互作用——堆积的细胞层包围着卵母细胞、卵细胞外基质（透明带）、卵母细胞质膜，相互作用之一是由精子头介导，可能是通过精子表面与具有专门分泌作用的内在顶体（精子）的蛋白质作用。

在2013年有两篇与精子尾部蛋白相关的研究得以发表。Amaral等对4名正常男性精子尾部蛋白进行研究，发现1049种蛋白质，其中26%参与细胞内能量代谢，11%属于精子尾部结构蛋白，近50%蛋白以前未检测到；进一步研究发现参与能量代谢的蛋白主要是一些调节脂类代谢的酶，同时脂肪酸代谢酶抑制剂能降低精子的活力，推测脂类代谢在精子发生过程中发挥非常重要的作用。Baker等比较了健康男性精子头部和尾部蛋白，发现721种蛋白仅存在于头部，主要构成蛋白酶体及部分信号通路蛋白，如睾酮激素受体、代谢性谷氨酸受体等，主要调控精子顶体反应；精子头部同时存在调节脂肪酸代谢的酶，体内合成的胆固醇可能作为去获能因子参与精子的正常获能；521种蛋白仅存在于尾部，主要参与细胞能量代谢，为精子运动提供能量。

2005年，Yoshii等为了综合分析精子核蛋白的组成，利用一种改进的双向电泳分离了正常人的精子核蛋白，得到了12个蛋白点，氨基酸序列分析发现这些蛋白有5个与鱼精白1（P1）相关，6个与鱼精蛋白2（P2）相关，另有1个与睾丸特异组蛋白相关。此后在2011年，de Mateo等在2011年运用串联质谱方法对4名健康男性精液进行研究，第一次在精子细胞核内鉴定并分离出403种蛋白质，这些蛋白主要参与组蛋白、核糖体蛋白、蛋白酶体等构成，其中睾丸特异组蛋白H2B亚单位（testis specific histone H2B，TSH2B）协助受精后染色质中鱼精蛋白向组蛋白转变，保证胚胎正常发育；核糖体蛋白的大量发现证明核糖体蛋白不局限于细胞质，也提示核糖体蛋白在受精后可能起重要作用。

受精前，哺乳动物精子都需经历获能过程，精子获能的过程在本篇第九章进行了详细介绍。在精子获能、精卵融合等过程中，一系列蛋白表达发生变化。本节简要介绍与此过程相关的重要蛋白的研究。

2003年，Ficarro等用2-DE／MS方法发现了缬酪肽蛋白（valosin-containing protein，VCP）和A激酶锚定蛋白（A-kinase anchoringprotein，AKAP）家族的两个成员在精子获能期间发生酪氨酸磷酸化。免疫定位显示，在未获能精子中，VCP位于精子颈部；而获能后，颈部VCP荧光强度减弱，且大多数精子头部前面的显色强度明显增加。这一结果也间接证明了Nixon的膜蛋白重新分配理论，为后续的精子获能机制研究奠定基础。

2007年，Zhao等对不育男性患者与正常男性之间的精子蛋白表达进行比较研究，发现10个可能调控精子活力的蛋白，为男性不育的精子活力研究得到更进一步认识。同年Lefièvre等体外模拟一氧化氮（NO）对人精子的影响，发现240种蛋白发生S亚硝基化，如AKAP、热休克蛋白（heat shock proteins，HSP）、雷诺受体（Ryanodine receptor，RYR）及糖酵解酶，推测这些蛋白在精子获能过程中受NO刺激产生S亚硝基化修饰，调控精子运动。

此后，Secciani等在体外模拟精子获能过程，发现获能前后有58种蛋白发生变化，下调的蛋白主要参与能量代谢及鞭毛组装过程，而上调的蛋白主要在细胞应激中发挥作用，推测获能过程中精子运动可能被细胞凋亡程序调控而减弱。Redgrove等模拟体外受精研究精卵结合的机制中发现22种特异表达蛋白，构成的分子伴侣蛋白TCP1、20S蛋白酶体等多聚体复合物，以磷酸化、泛素化等亚基修饰形式调控精子与卵子特异性识别与结合。Vigodner等鉴定出人精子在获能前后有55种蛋白发生泛素化或类泛素化修饰，特别是HSP70、ODF3、AKAP3及AKAP4等蛋白，同时发现断尾、小头等有缺陷精子细胞内过多的蛋白泛素化修饰，说明精子需要一定的泛素化或类泛素化修饰保证正常的获能，但过多的修饰将导致精子结构或功能受损。

综上，精子获能及精卵结合过程中的蛋白质组学的主要发现是亚基修饰，包括磷酸化修饰、S亚硝基化、泛素化或类泛素化等。对获能相关的精子蛋白进行研究，可发现一些关键蛋白，为实现精子获能异常所致的男性不育等临床疾病靶向治疗以及避孕节育靶向调控提供新的思路。

将比较蛋白质组学应用于男性不育相关疾病的研究，深入研究一些关键蛋白在精子发生过程中参与的能量代谢、信号转导通路及细胞骨架构成等生物过程，不仅可以从整体水平研究蛋白质组在疾病发生过程中的变化规律，而且可以筛选出差异表达的蛋白质作为生物标志物用于疾病的预防、诊断和治疗，有助于发现潜在的男性不育症诊断与治疗新的靶标。

2004年Pixton等首次采用2-DE比较分析1例不育患者和3例正常人的精子，发现不育患者的蛋白图谱上有20个蛋白点与正常人的不同，并且其中的两个蛋白点经质谱鉴定分析为分泌型肌动蛋白和外浓纤维蛋白，这些异常表达的蛋白都有可能导致不育。

随后自2007年起，de Mateo对人类精子的蛋白、DNA完整性和鱼精蛋白含量做了相关性分析，发现了与男性不育相关的新的潜在蛋白；Liao等发现并鉴定了36个差异蛋白点，在圆头精子中9个蛋白点表达上调、27个蛋白点表达下调，这些蛋白在精子发生、细胞信号转导、细胞骨架和精子代谢中起着非常重要的作用；申树林等、Zhao等、Martinez等学者分别对弱精子症与正常人精子的蛋白质组进行了比较，经分析后申树林等发现了7个差异表达的蛋白点，而Zhao等和Martinez等各发现了17个，并且前者证实差异蛋白为精子结构蛋白和代谢酶功能蛋白，其中一半蛋白与精子能量代谢有关，在精子运动过程中可能起到重要作用；2010年Siva等发现弱精子症的磷酸丙糖异构酶、甘油激酶及HSP等8种差异蛋白，HSP主要参与精子的运动、能量代谢、蛋白加工及氧化应激等生物过程，该结果与Zhao等和Martínez-Heredia等的研究结果部分吻合。

在2010年后，寻找和鉴定与少弱精症相关的特异蛋白质的研究相继取得了一些新的进展。Xu等发现精囊蛋白1（semenogelin 1，SEMG1）、前列腺特异抗原（prostate-specific antigen，PSA）及ODF等24种差异表达的蛋白参与细胞信号通路传导、增殖与分化生物过程，影响有性生殖、损伤修复、代谢过程、细胞生长等生理过程，为临床研究某些精液参数正常但受精能力差的潜在机制奠定了基础；Parte等发现AKAP3、AKAP4、HSP70-2、GAPDHS等蛋白的表达水平和磷酸化修饰水平均发生变化，涉及的PKA信号通路、Rho依赖的信号通路、磷脂酰肌醇3激酶／蛋白激酶B（PI3K／AKT）信号通路及cAM信号通路也发生显著改变；Hosseinifar等发现前列腺酸性磷酸酶（prostatic acid phosphatase，ACPP）、HSP A5、帕金森蛋白7（Parkinson protein 7，PAPK7）等线粒体蛋白或细胞骨架蛋白存在表达差异；Sharma等在研究精子氧化应激损伤中筛选出组蛋白丛1 H2ba（histone cluster 1，H2ba，HIST1H2BA）、苹果酸脱氢酶2（mitochondrial malate dehydrogenase 2，MDH2）、转谷氨酰胺酶4（transglutaminase 4，TGM4）等蛋白，均具有潜在的临床应用和研究价值。

2014年，差异蛋白质组学在辅助生殖技术治疗不育症的研究中也取得了一定的进展。Azpiazu等对体外受精受孕成功与失败的两组精子标本进行蛋白质组学研究，发现66种差异表达蛋白主要在染色体组装及脂质代谢过程中发挥重要作用。Frapsauce等及McReynolds等研究精液参数正常但辅助生殖结局不同的精子标本，发现表达有明显差异的蛋白主要参与能量代谢及细胞的氧化应激反应过程，并推测HSP家族蛋白及相关蛋白在其中发挥重要作用。

以上研究可发现，参与精子发生过程的蛋白质（如HSP家族、AKAP家族、组蛋白家族及鱼精蛋白等），其种类、表达水平、结构或功能发生改变，都可能影响精子正常功能或受精后胚胎的发育，导致精液异常，可能影响生育或辅助生殖治疗的结局。

近年来，有许多研究已证明了一些不明原因的不育与抗精子抗体（antisperm antibodies，ASA）阻滞受精有关，估计占不育总体的9%～36%，ASA可在抑制精子的活动力、精子穿过子宫颈黏液、获能或顶体反应等多个方面损害受精。蛋白质组学的出现为寻找精子表面抗原提供了有力的工具，在研究自身免疫现象和自身免疫疾病上存在相当大的应用潜力。

在精子免疫的各个相关研究中主要采用了2-DE技术。Shetty等最早于1999年分离了人类精子蛋白，再用含ASA的不育不孕男女的血清做免疫株结合试验，发现不育受试者血清免疫反应性比生育受试者的更强，共识别了98个自体抗原和同种抗原，并通过进一步 ¹²⁵I在精子表面作标记鉴定出了6个精子表面自身及同种抗原。精子自身抗原（sperm autoantibodies，SPAB）存在于精浆、精子表面、卵泡液及血浆等中，通过影响精子活力和顶体反应而降低生育力。Bohring等将正常男性精子蛋白进行2-DE后，与ASA阳性患者精浆中ASA结合得到18种阳性蛋白，并用MS鉴定了6种和抗体结合率较高的精子表面膜蛋白：热休克蛋白70、热休克蛋白70-2、二硫异构酶-ER60、胱天蛋白酶-3的失活体及其两个亚单位。

此后同样采用2-DE技术，Shibahara等分离Percoll提纯的精子，与含有精子SI（sperm immobilizing）抗体的不育女性的血清反应，发现4种精子蛋白可能同抗体介导的女性不育相关，此类研究提供了人类精子的膜蛋白及精子膜免疫活性的抗原图谱，为免疫性不孕的诊断、治疗提供基础；Bush等分离精子蛋白质与切除输精管的大鼠产生的抗体反应，发现了一种可能参与生殖道阻塞引起免疫反应的新精子蛋白-门冬酰胺酶样蛋白（asparaginase-likeprotein，ALP）；Flickinger等分离成年Lewis鼠的精子蛋白提取物和输精管阻塞后，Lewis鼠精浆中的ASA免疫印迹反应，对21个阳性蛋白点进行微测序发现精子外层致密纤维蛋白是与输精管阻塞后产生的自身抗体相结合的主要自身抗原；Domagala等分离了不育患者和青春期前期隐睾症患者的抗精子抗体，经质谱鉴定分析，确定了35个精子蛋白，其中10个是精子特异的，并发现了6个新的精子抗原。

抗精子抗体造成不育的事实启示人们可以通过开发抗精子疫苗达到免疫避孕的目的。人们已经进行了一些初步尝试，取得了不错的效果，通过精子避孕疫苗避孕是一种可行的方法，未来具有巨大的商业价值。

精浆是精子产生与生存的环境。目前，针对精浆蛋白质研究的文献主要试图从精浆中发现评价和诊断男性不育的一些更科学合理的生物标志物，最终发现一些与男性不育诊疗相关的靶蛋白，开发一些更合理、安全、有效的治疗药物。

2001年，Starita-Geribaldi等将有生育力的精浆蛋白图谱与无生育力的精浆图谱进行比较，在pI 3.4～6.5、分子量14～41kDa范围内的蛋白点具有明显差异，结论为这些蛋白质可能是附睾和／或睾丸源性，可作为精子发生受损的有力候选诊断标志物；其随后在2003年采用2-DE得到一个更加准确的蛋白表达差异谱。2006年Pilch和Mann从一个不明原因不育症患者的精浆中鉴定出了923种蛋白，认为精液中主要蛋白质成分包括附属性腺分泌的液体、前列腺小体中的蛋白和上皮来源的蛋白。2007年Yamakawa等运用2-DE技术从有生育能力的男性中发现了501种聚合肽段，并且通过用这个标准来鉴定无精症患者中与正常人的蛋白差异。

此后的研究更多采用质谱分析的技术，发现了更多的男性不育的生物学标记物。Wang等运用LC-MS／MS技术从有生育能力的精液中鉴定出了约625种蛋白。他们鉴定出45种上调蛋白以及56种下调蛋白在无精症中的患者中。这项研究鉴定出了关于男性不育的多种生物学标记物，也进一步提示附睾、前列腺以及精囊的异常可以影响男性精液的质量。

Drake等报道通过运用多维蛋白鉴定技术以及LTQ-Orbitrap XL质谱分析从9个前列腺分泌物的标本中鉴定出916种蛋白。随后，Batruch等通过运用上述技术分别从健康志愿者、梗阻性无精症和非梗阻性无精症患者的精液中发现蛋白质谱的差异，并发现这些蛋白表达于睾丸和附睾与男性不育密切相关，一些蛋白也许可以成为诊断无精症的无创的生物学标记物：LDHC、ELSPBP1、CES7、A2M、OVCH2、PTGDS、GPR64和ALDH1A1。2013年Freour等在非梗阻性无精子症患者的精浆中筛选出了人可溶性半乳糖凝集素3结合蛋白（lectin galactoside-binding，soluble 3 binding protein，LGALS3BP），认为LGALS3BP可作为鉴别非梗阻性无精子症患者能否行睾丸穿刺获取精子的一种潜在的临床标记物。

以上研究均发现和鉴定出了许多可能影响不育男性生育能力的精液中蛋白，为以后的治疗提供了靶点。

近年来在男科学领域也取得一定进展的是代谢组学。代谢组学与其他组学的研究目标的最大区别是其研究代谢组的变化。在代谢组学的研究中，基因和蛋白表达的微小变化会通过代谢物得以体现与放大，而通过对生物体液的代谢物分析可了解机体系统的生理或病理状态，并且，由于需测定的代谢物在不同生物体中都是类似的，所以代谢组学采用的研究技术更为通用，而通过代谢组学研究既可以发现生物体在受到各种内外环境扰动后的不同应答，也可以区分同种不同个体之间的表型差异。

代谢组学中较为常见的分析手段有色谱、质谱、磁共振、紫外吸收、放射性检测、库仑分析及红外光谱等。由于没有一种分析手段能检测出所有种类的化合物，所以一个好的、现实的代谢组学分析手段应尽可能满足分析生物体系（如体液和细胞）中的所有代谢产物这一要求，应根据样品的性质及研究目的来选择并综合利用多种技术平台。

目前在男科学中主要取得进展的是对精液的代谢组学研究。Gupta A等应用NMR对60名可育男性的精液样本和125名不育男性的精液样本进行分析，通过磁共振波谱测定了样本精液中的乳酸、丙氨酸、胆碱、枸橼酸盐、甘油磷酸胆碱（GPC）、谷氨酰胺、组氨酸、酪氨酸、苯丙氨酸和尿苷等，发现丙氨酸、枸橼酸、GPC、酪氨酸和苯丙氨酸可用于确定不孕不育。并且研究者证实，在鉴别健康男性和不孕不育患者的精确度上，基于DFA的NMR方法可达92.9%，基于DFA的临床实验室法可达94.1%。基于DFA的NMR法和临床实验室法对于正常精液和少精症患者精液进行分类的精确率分别为92.9%和92.6%。

利用质子磁共振波谱（proton magnetic resonance spectroscopy， ¹H-MRS）对人的精浆进行分析是研究男性不育症的一个很有潜力的途径。Hamamah S等应用 ¹H-MRS测定人类精浆中的代谢产物，如甘油磷酸胆碱（GPC）、胆碱、枸橼酸和乳酸是否可用于区分不同的无精子症患者和不同形式的生精障碍包括经历放疗或化疗的生精障碍，结果发现胆碱／枸橼酸的峰面积的比值及胆碱／乳酸的峰面积比值在生精障碍和阻塞性无精子症两组中有显著差异。当生精障碍及梗阻性无精子症患者的血清FSH值正常值时，（GPC）／胆碱的比存在显著差异。研究者认为GPC／胆碱的比值可能作为一个非常重要的不仅能够区分生精障碍及梗阻性无精子症，而且能够区分不同形式的生精障碍的参数。

此外，近些年来代谢组学在生殖医学的一些领域取得了很多进展，也值得男科医师关注。代谢组学作为目前研究最为热门、取得进展最多的领域，将来一定有更加广阔的发展空间。

生物技术在应对环境、能源、食品等问题的挑战以及保持可持续发展、维护人民身体健康的道路上发挥着至关重要的作用。各项组学研究在男科领域已经取得了较大的发展，有助于了解细胞能量代谢、信号转导及骨架蛋白构成等生物过程，理解精子发生、分化和细胞核内染色体组装调控受精与胚胎发育的生理机制，筛选出有意义的蛋白或代谢物作为临床生物标记物或疾病治疗的药物靶点，这将为临床疾病的诊断和治疗建立良好的平台。相信随着组学技术及方法的不断创新与发展，生物信息学工具的完善，研究数据的不断积累，组学研究将成为揭示男性不育机制及提供男性不育的诊断及治疗新方法的有力保证。将来有望从根本上更改我们对于男性生殖的认识，实现男科疾病诊疗的下一次飞跃。

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