Сперматозоидите са високоспециализирани клетки, приспособени да постигат една-едничка цел – да оплодят яйцеклетка. По пътя си към нея те трябва да изминат дълго разстояние до женския яйцепровод, избягвайки няколко фатални стреса, докато преминават през различни физиологични среди. Но обстоятелствата, позволяващи на сперматозоидите да осъществят оплождане при тези трудни условия, са само частично изяснени.
Сега изследване на учени от Университета на Цукуба в Япония и Корнелския университет в САЩ откри наличие на регулатор на обема на клетката в сперматозоидите, играещ роля за поддържане на тяхната форма и оплождаща способност.
Преобладаващата част от масата на една клетка е съставена от вода и тя може да определи обема на клетката. Мембраната, която я обгражда, е пропусклива, така че клетките могат да поемат или да отделят вода според това, какво количество течност ги заобикаля (явление, наречено осмоза). Подобно на гъба, която абсорбира твърде много вода, промените в нивото на последната са в състояние да променят сериозно обема и в последна сметка формата на клетката.
„Клетките притежават сензорни механизми, които им позволяват да компенсират промените в осмотичната среда – обяснява Ацуши Асано от Университета на Цукуба, един от авторите на изследването. – Без тези компенсиращи сензори те биха претърпели прекомерни изменения в обема си, което би довело до разкъсване на тяхната мембрана или други морфологични проблеми. Този тип сензор е доста често срещан в клетките, но ние бяхме изненадани да открием такъв, който играе значителна роля за функцията на сперматозоидите.“
По-рано бе установено, че мъжките мишки, на които липсва цистеин диоксигеназа (CDO), страдат от безплодие. Това е протеин, който произвежда аминокиселината таурин, играеща роля при осмозата. Но точната роля на CDO и таурина при оплождането от дълго време са обект на спорове.
При новото изследване учените потвърдиха, че мишките без CDO действително са по-застрашени от безплодие в сравнение с нормалните – всъщност над 10 пъти повече. Те също така установиха, че нивата на таурина намаляват драстично в сперматозоидите на тези мишки. Това показва ясна връзка между двата дефекта, но има една загадка – сперматозоидите са неспособни да произвеждат протеини, в това число и CDO. Как тогава те се сдобиват с таурина, който е толкова критичен за функционирането им? Учените откриха, че вместо да го произвеждат, сперматозоидите го абсорбират, докато преминават през мъжкия генитален тракт.
Според изследователите този процес на абсорбиране изглежда е важна стратегия за оцеляване по време на оплождането, тъй като зрелите сперматозоиди не могат сами да произвеждат протеини.
„Откритията ни убедиха, че тауринът е съществен за оплождането, но тепърва предстои да открием какво точно прави в сперматозоидите“, казва съавторът Ай Ушияма.
Изследователите проследили един привличащ вниманието признак, необичайна „чупка“ в опашката на сперматозоида. Сперматозоидите при мишките с дефицит на CDO близо два пъти по-често имали извита под неправилен ъгъл опашка, когато попадали в среда като тази на матката. Удивителното е, че дефектът изчезвал, когато мъжките полови клетки били снабдявани с допълнително таурин. Тези наблюдения накарали авторите да заключат, че контролирайки осмозата, аминокиселината помага за поддържане на правилната форма на сперматозоидите по време на оплождането.
„Нашите открития показват, че производството на таурин от CDO в мъжкия репродуктивен тракт и неговото абсорбиране от сперматозоидите са централни механизми за мъжкия фертилитет – обобщава Асано. – Ние смятаме, че докато сперматозоидът се придвижва през различни осмотични среди, нивото на таурина вътре в клетката се променя, за да балансира колебанията в нейния обем. Това предотвратява прекомерните промени във формата, причинени от поемането или отделянето на вода, което позволява на сперматозоида успешно да завърши оплождането при трудни условия на заобикалящата го среда.“
Превод от английски
Елица ТАНЧЕВА
