本书涵盖了目前人类对以下内容的了解：精子的形成；精子为受精做准备；精子与卵子的结合；精子唤醒“沉睡”的卵子，从而引发胚胎发育；影响精子发育和生育能力的基因组和非基因组（如环境）因素；克服男性（精子）生育问题的挑战。书中对精子进行了全面的描述，涵盖了其生成与功能，既包括基础理论也包括临床实践，每一章所收集的信息都应被视为更好地理解和调控男性生育能力与不育的科学依据。
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1. 国家科技部"农业科技成果转化资金"（2007-2009）：奶牛性控繁育技术产业化应用示范；2. 国家转基因重大科技专项（2008-2010）：高品质转基因奶牛新品种培育；3. 国家科技部"863"项目（2008-2010）：家畜精子快速低损伤分离技术研究与应用；
目录
第一章 精子发生：临床和实验的探讨 1
摘要 1
1.原始生殖细胞 1
1.1 生理 1
1.2 唯支持细胞综合征 2
1.3 人工配子 3
1.4 生殖细胞肿瘤 4
2.从生殖细胞到精原干细胞 4
3.精原干细胞增殖与分化 5
3.1 生理学：精原干细胞增殖与分化 5
3.2 精原干细胞龛 7
3.3 青春期性腺毒性治疗 7
3.4 环境因素减少SSC 龛数量 10
3.5 SSC 龛缺陷 10
3.6 体外精子发生 11
4.减数分裂 12
4.1 生理学 12
4.2 减数分裂错误：精子非整倍体和成熟停滞 13
4.3 成年期性腺毒性治疗 13
4.4 成年期环境和生活方式影响 14
5.精子发生和附睾精子成熟 15
5.1 生理学 15
5.2 少精子症 16
5.3 圆头精子症 16
5.4 完全弱精子症 16
6.避孕 17
7.总结 18
参考文献 18
第二章 精子染色质稳定性和易损伤性与其结构相关 23
摘要 23
1.鱼精蛋白 23
2.组蛋白 26
3.环状结构域和细胞核基质 27
4.精子DNA损伤检测和人类生育能力 28
5.精子凋亡 31
6.用于测试DNA降解的小鼠模型 32
7.总结 33
8.致谢 34
参考文献 34
第三章 可育男性精子超微结构及男性不育：回顾畸形精子症 39
摘要 39
1.精子发生和精子形成 40
2.精子细胞核及高尔基体复合物：细胞核重塑、染色质致密化和顶体的发育 43
2.1 染色质异常 44
2.2 顶体病理学 46
3.精子颈部和连接区域：头尾连接部件的发育 48
4.头尾连接异常和无头精子症 49
5.中段和精子鞭毛：精子中段和尾部的结构与发育 52
5.1 轴丝和轴丝外结构：外周致密纤维和纤维鞘 52
5.2 精子中段的线粒体结构异常 52
5.3 精子鞭毛的异常 54
6.重新探讨畸形精子症 55
7.致谢 56
参考文献 56
第四章 精子RNA及其作为临床标志物的用途 62
摘要 62
1.精子RNA 62
2.发现男性不育的潜在原因 65
2.1 编码RNA与男性不育 65
2.2 sncRNA和男性不育 67
2.3 精液参数改变患者mRNA和sncRNA变化的综合分析 68
3.精子RNA在生殖临床中的应用 69
4.新视角 71
5.总结 72
6.致谢 73
参考文献 73
第五章 附睾在精子成熟中的作用 78
摘要 78
1.附睾的解剖学和组织学 78
2.附睾腔液的组成 81
3.附睾蛋白质组 81
4.附睾小体和miRNA 82
5.转录组 82
6.附睾与精子成熟：临床观察 84
7.附睾和精子成熟：生理证据 85
8.附睾与男性不育.86
9.附睾功能和通畅性的标志 86
10.输精管切除（结扎）术和输精管吻合术的后果 87
11.精子库功能 87
12.致谢 88
参考文献 88
第六章 精浆在生育中起重要作用 93
摘要 93
1.精浆成分由多种腺体组成 94
1.1 睾丸 94
1.2 附睾 95
2.精浆成分在离开合成位点后通常会被修饰 96
3.精浆分子促进精子的保留、储存和活性 96
3.1 精浆成分帮助精子进入女性生殖道 96
3.2 精浆蛋白有助于精子的储存 98
3.3 精浆成分有助于调节精子从女性生殖道储存部位的释放 98
3.4 精浆调节女性体内的精子功能 99
4.精浆成分影响女性 100
4.1 精浆中含有激素 100
4.2 精浆成分可能会影响女性生殖道的分子生物学 101
4.3 精浆成分引起子宫收缩 101
4.4 精浆成分可能会影响排卵 102
4.5 精浆影响雌性哺乳动物的免疫反应 103
4.6 精浆对雌性哺乳动物免疫反应的影响为其怀孕做好了准备 103
4.7 精子（至少暂时）不受雌性免疫反应的影响 104
4.8 精浆蛋白影响子代表型（小鼠） 104
5.精浆可能对女性有额外影响 105
5.1 果蝇精浆影响肠道生理和消化 105
5.2 昆虫精液蛋白影响雌性交配后行为 105
6.精浆蛋白具有有趣的进化动力学 106
7.总结 107
8.致谢 107
参考文献 108
第七章 精子代谢的生理和病理 116
1.精子代谢生理 116
1.1 细胞呼吸 116
1.2 糖酵解 117
1.3 氧化磷酸化 119
1.4 ATP在精子细胞周围的易位 120
1.5 代谢的调节：精子的体外储存 120
2.精子代谢病理学 121
2.1 什么是活性氧？ 121
2.2 雄性生殖系中ROS的检测 123
2.3 氧化应激对精子的影响 126
3.总结 129
参考文献 129
第八章 精子行为的调节：[Ca2+]i信号传导的作用 135
摘要 135
1.精子行为 135
2.精子活力的调节——[Ca2+]i的作用 137
3.精子中Ca2+信号传导 139
3.1 质膜通道和泵 139
3.2 胞内Ca2+储存 141
4.[Ca2+]i信号传导的精子行为调节 142
4.1 海洋无脊椎动物精子中的导航 142
4.2 哺乳动物精子运动的调节 143
4.3 哺乳动物精子行为调节——钙离子产生的时空模式 145
5.结论 146
参考文献 147
第九章 精子获能的蛋白质组学 154
摘要 154
1.蛋白质的翻译后修饰 154
2.精子获能的发现及其对精子的意义 155
3.精子获能是一个由翻译后修饰所确定的过程 155
4.精子获能过程中的信号级联放大反应 156
5.与精子获能有关的蛋白质翻译后修饰 157
6.糖基化 159
7.精子获能过程中的蛋白质乙酰化 159
8.总结 160
参考文献 160
第十章 人类精子与卵丘细胞透明带相互作用的研究现状及尚未解决的问题 164
摘要 164
1.精子与卵丘细胞-卵母细胞复合体相互作用 164
2.精子与透明带的相互作用 166
参考文献 167
第十一章 精子特异性的WW-结构域结合蛋白 170
摘要 170
1.精子核周膜的结构及生物起源 170
2.核周膜的分子成分 173
2.1 不只是生殖细胞胞质的混合 173
2.2 结构蛋白/细胞骨架蛋白 174
2.3 组蛋白 175
2.4 与顶体相关的核周膜蛋白 175
2.5 转录因子及其他蛋白质 176
3.精子核周膜在受精后的命运 176
4.精子中的WW-结构域蛋白及其候选底物 177
4.1 WW-结构域结合蛋白 177
4.2 与受精相关的WBP 底物 178
5.PAWP及其体细胞同源物WBP2 179
5.1 PAWP/WBP2NL 179
5.2 WBP2 180
6.WW-结合蛋白是卵母细胞激活因子 181
7.PAWP是人类及家畜精子质量及生育能力的生物标记 183
8.WW-结合蛋白作为癌症的生物标记物 184
9.概念上的注意事项 184
9.1 卵母细胞激活的概念 184
9.2 可能的补偿效应 185
10.生物医学方面的考虑和结束语 185
10.1 SOAF不足导致人类不育 185
10.2 辅助生殖技术的维护及改进 186
11.总结 186
12.致谢 187
参考文献 187
第十二章 哺乳动物受精过程中精子磷脂酶的基本作用 194
摘要 194
1.从“精子因子”假说到精子PLCζ的发现 195
2.其他被提议的“精子因子”候选物 196
3.PLCζ结构和独特的分子特性 197
4.高保守性的X和Y催化结构域 198
5.多功能的XY链接 198
6.EF-手型结构域赋予PLCζ高Ca2+敏感性且介导其与PIP2结合 199
7.C2 结构域对PLCζ实现功能必要但作用仍未知 199
8.PLCζ在精子中的定位 200
9.卵子中PLCζ催化反应的底物 201
10.PLCζ和寻找与之相互作用的“卵子因子” 201
11.PLCζ活性的物种特异性差异 202
12.PLCζ：卵子激活失败和男性不育 203
13.PLCζ作为卵子活化失败的有效治疗选择 205
14.PLCζ作为男性不育的预后指标 205
15.总结 206
参考文献 206
第十三章 男性不育与辅助生殖 212
摘要 212
1.流行病学 212
2.精子 212
3.男性患者的筛查和精液分析 213
3.1 男性患者筛查 213
3.2 精液分析.213
4.男性不育的其他标志物 214
4.1 SCSA 215
4.2 TUNEL测定法 215
4.3 彗星测定法 215
4.4 染色体标志物和荧光原位杂交（FISH） 216
4.5 精子RNA 216
5.男性不育的遗传和表观遗传基础 216
6.辅助生殖的范围.217
7.卵胞质内单精子注射 218
7.1 ICSI的流行 218
7.2 ICSI的适应证 219
8.精子提取方法 221
9.ICSI的临床结果 221
10.何时不使用ICSI 223
11.ICSI的安全性 224
12.总结 225
参考文献 225
第十四章 男性不育的遗传学基础 229
摘要 229
1.染色体异常 229
1.1 染色体非整倍性与男性不育 230
1.2 X染色体非整倍体 230
1.3 额外小标记染色体 231
1.4 染色体结构异常与男性不育 231
1.5 染色体易位 232
1.6 染色体倒位 233
1.7 Y染色体微缺失 233
2.基因多态性与不育症 236
2.1 男性不育综合征遗传学因素 238
2.2 基因突变引发的功能障碍 240
2.3 单基因突变 241
3.男性生育的表观遗传调控 242
3.1 微小RNA 243
3.2 DNA甲基化 244
3.3 组蛋白修饰与鱼精蛋白化 245
4.总结 246
5.致谢 247
参考文献 247
第十五章 精子表观基因组 254
摘要 254
1.精子表观遗传学 254
1.1 DNA甲基化 254
1.2 核蛋白 258
1.3 RNA 259
2.研究精子表观遗传学的困难和潜在的挫折 260
3.总结及展望 261
参考文献 262
第十六章 环境因素与男性生育能力 265
摘要 265
1.睾丸发育不良综合征与环境影响 265
1.1 睾丸发育不良综合征与肛门-外生殖器间距 267
2.男性生殖健康趋势的证据 267
3.内分泌干扰物质.268
3.1 暴露途径及来源 270
3.2 持久性内分泌干扰物 270
3.3 非持久性内分泌干扰物 272
3.4 随着时间不断变化的暴露趋势 274
4.生活方式的影响 274
4.1 当前吸烟与孕期吸烟暴露 274
4.2 咖啡因摄入量 275
4.3 酒精摄入量 275
4.4 吸食大麻.276
4.5 体重指数.276
4.6 抗氧化剂补充 277
4.7 日常饮食 277
4.8 体育运动 277
4.9 移动电话 278
4.10 心理压力 278
5.研究挑战 279
6.关于环境和生活方式的医学建议 280
参考文献 280
第十七章 生命历程中睾丸对生活方式和环境因素的易感性 286
摘要 286
1.睾丸对生活方式和环境因素的易感性 287
2.出生前后阶段对成年男性生殖功能建立的重要性 288
2.1 “小青春期”的潜在重要性 289
2.2 生活方式和环境对睾丸发育和功能的影响 290
3.人类精子发生的组织和效率 292
4.阴囊降温和睾丸温度调节 294
4.1 生活方式和环境对阴囊降温的影响 295
5.饮食对睾丸的影响及其与易感因素的相互作用 296
5.1 饮食对睾丸发育的影响 296
5.2 饮食对下丘脑-垂体-睾丸功能的影响及其与代谢的相互作用 297
5.3 饮食对肠道微生物组的影响及其睾丸相关后果 298
5.4 饮食对阴囊降温的影响 298
5.5 饮食对精子功能的影响 299
6.总结 301
参考文献 302
第十八章 小鼠遗传学：如何为男性生育研究提供信息 307
1.男性不育症：遗传背景的作用 307
1.1 引起不育症的原因 307
1.2 引起不育症的遗传性病因 307
1.3 以小鼠作为模式生物 308
1.4 小鼠遗传学如何指导人类男性生育研究？ 308
2.基因驱动模型（反向遗传学） 309
2.1 反向遗传学技术 309
2.2 由反向遗传学产生的不育模型 312
3.表型驱动模型（正向遗传学） 316
3.1 正向遗传学假说 316
3.2 ENU诱变 316
3.3 自发突变 318
3.4 基因捕获技术 319
4.如何利用已经获得的知识治疗男性不育症 320
5.总结 321
参考文献 322
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