精原干細胞(spermatogonialstemcells，SSCs)位于雄性動物睪丸的曲細精管基膜上，是精子發生的基礎。它一方面可以自我增殖維持自身數目的相對恒定，另一方面可以經過數次有絲分裂后進入減數分裂，形成精母細胞，最終形成精子，既具有自我更新的潛能，又具有定向分化的潛能，是自出生后直至整個生命期間進行自我更新并能將基因傳遞至子代的唯一成體干細胞。近年來，國內外學者對SSCs進行了大量的實驗研究，在SSCs的自我更新和分化的調節機制方面有了一定的新進展(Oatley＆Brinster，2008)，這使我們更好地闡明精子發生的機理，以及對其他組織中成體干細胞增殖分化的調節機制的進一步研究提供了依據。

1SSCs的生物學特性

SSCs起源于原始生殖細胞(primordialgermcells，PGCs)，在靠近尿囊根部的卵黃囊內胚層發生。這類細胞多鑲嵌在支持細胞側面生長，呈圓形，具有比較大的細胞核，呈圓形或輕微卵圓形，胞質較少，核仁呈網狀2～3個多靠近核膜存在，核內常染色質占絕對優勢，為細密均勻的顆粒，異染色質很少，胞質內核糖體、線粒體較豐富，其他細胞器不發達，線粒體呈圓形或橢圓形，常數個聚集存在或者散布于靠近核膜的胞質區域內，內有板層狀的線粒體嵴。在小鼠第11.5d胚齡時，PGCs遷移到生殖嵴，并在此增殖，13.5d胚齡時PGCs停止分裂。在雌性，PGCs啟動減數分裂向卵母細胞分化;在雄性，PGCs在胎兒睪丸曲細精管被支持細胞包繞后變為生精母細胞(gonocyte)，經幾天分裂后停滯于G0/G1期，并保留了干細胞的潛能直到出生。出生后不久，它恢復增殖并啟動精子發生過程(Brinsteretal.，2002)，大約6d左右遷移至曲細精管基膜，成為以SSCs為主的精原細胞。SSCs的數量很少，在成年小鼠睪丸中約有108個細胞，其中約有2×104個是SSCs，僅占睪丸所有生精上皮細胞總數的0.02%～0.03%，此后始終維持在這個數量不變。在小鼠整個性成熟過程中，SSCs的數量呈漸進性增長，從出生到成年，SSCs的數量增加了約39倍(Shinoharaetal.，2000)。

2SSCs的特異性標志

目前對精子發生的分化過程已取得基本的認識，但對SSCs本身的生物學特性了解較少。因此，對SSCs主要分子標記的研究是對其進行分離、鑒定和生物學特性深入研究的前提。精原干細胞和其他干細胞表面的標志物存在一定的相似性，如SSEA-1、SSEA-3、SSEA-4、AP等(Gussonietal.，1999)。酪氨酸激酶受體c-kit表達于造血干細胞(haemopoe-iticstemcell，HSC)、胚胎干細胞(ES細胞)、原始生殖細胞(PGC)和減數分裂前生殖細胞，干細胞因子(stemcellfactor，SCF)和其受體c-kit在精原細胞的遷移、分裂和早期雄性生殖細胞分化中具有關鍵作用(Dobrinskietal.，1999);α6-整合素和β1-整合素在精原干細胞表面會形成二聚體，作為一種層粘連蛋白受體發揮作用，其也是鑒定精原干細胞的重要表面標志。Khaira等(2000)研究表明小鼠精原干細胞的表面標志可包括sidescatteralow，α6-和β1-整合素，CD24+，Thyl+，C-kit－av－整合素－，MHC-I－，CD9－等，而Kanatsu-Shinohara等還將EpCam+、CD34也作為精原干細胞表面特征。除此之外，還有很多對SSCs的分子標記的研究，現將哺乳動物睪丸SSCs的主要分子標記概括如下(表1)(Bartetal.，2010)。

3調控SSCs的主要進展

目前，科學家先后在體內和體外培養條件下研究了小鼠、大鼠、牛、羊、豬和人類等多種動物的SSCs的主要表型和維持體系。先后發現GDNF(Glialcelllinederivedneurotro-phicfactor，GDNF)、Plzf(poxvirusandzincfinger)、泛素、LIF(leukemiainhibitingfactor，LIF)等多種細胞因子和基因決定著SSCs的維持和分化。

3.1調控SSCs自我更新和分化的主要分子

3.1.1GDNF

GDNF是第一個被確認的能夠調控精原干細胞自我更新和分化的細胞因子，它是由睪丸支持細胞產生的，以旁分泌的方式作用于精原干細胞，其對精原干細胞自我更新的調控具有劑量依賴性(Mengetal.，2000;Jonathanetal.，2009;Spinnleretal.，2010)。支持細胞分泌的膠質細胞源神經營養因子能夠使SSCs很好地協調自我更新與分化，GDNF是一個與轉化生長因子β超家族相關的成員，也是一個對特定神經元起作用的營養因子，而這種因子可通過旁分泌的方式促進SSCs的增殖，且是一個調節多種細胞發育和分化的多功能信號分子(DeRooijetal.，2006)。GDNF發揮其調控功能的具體分子機制已通過微陣列技術獲得。在培養基中培養6日齡老鼠的SSCs，SSCs能夠正常表達GDNF，之后使一部分SSCs的GDNF表達受抑制，此時調控SSCs分化起點的基因也會受影響。由此得知，GDNF在SSCs的分化過程中起到了調控作用。GDNF的異常表達，或者支持細胞的過度表達會使A型精原細胞(type-Asinglespermatoonia，As)增多，同時抑制精子發生(Yomogidaetal.，2003)。因此，當小鼠中的GDNF過度表達時，會形成大量的精母細胞，經過大約一年的時間形成干細胞瘤(Mengetal.，2001);體內缺乏GDNF的小鼠，精子發生不能正常進行。由此得知，GDNF在SSCs的自我更新和分化過程中起到了重要的調控作用，GDNF過多會抑制干細胞的分化，引起干細胞的積聚甚至干細胞的損耗(DeRooijetal.，2006)。GDNF是調控精原干細胞體外自我更新的最基礎生長因子，其調控作用具有劑量依賴性。研究顯示，GDNF對mGSCs的自我更新的調控主要通過PI3K/Akt、Ras/Erk1/2、Src家族激酶等信號通路來實現(Heetal.，2009)。

3.1.2Plzf

轉錄抑制物家族POZ(poxvirusandzincfinger)的成員早幼粒細胞白血病鋅指蛋白(promyelociticleukemiazincfingerprotein，Plzf)也與SSCs的更新、分化有關。研究表明，Plzf在luxoid突變老鼠中是破壞基因，通過正常luxoid突變的老鼠逐漸表現出SSCs的丟失(Buaasetal.，2004;Cos-toyaetal.，2004)。因此，Plzf基因對SSCs的更新、分化也起到了調控的作用。Plzf蛋白質存在于As、Apl、Aal精母細胞中。Plzf和Bcl6b都有阻止SSCs分化的作用，但只有Bcl6b受GDNF的控制(Oatleyetal.，2006)。通路下游因子Plzf和Bcl6b對SSCs的調控還有待研究，很有可能與輔阻遏物N-CoR和SMRT有關(Payne＆Braun，2006)。