funkce Spermií
In vivo, ejakuloval sperma ze všech eutherian savci jsou schopni oplodnit, dokud prošly zkapacitnění, což umožňuje acrosome reakce (AR), kdy spermie přístup, nebo se obraťte na oocyt . Kapacita je časově závislý jev, přičemž absolutní časový průběh je druhově specifický ., Připravuje spermie podstoupit AR s průvodní zpráva lytické enzymy a expozice membránové receptory, které jsou nezbytné k proniknutí spermie do zona pellucida (ZP) a fusion s oolema . Transport spermií ženským pohlavním traktem může nastat poměrně rychle (u lidí bylo hlášeno 15-30 min), zatímco kapacita může trvat od 3 h do 24 h . Spekuluje se; proto, že kapacita není dokončena až poté, co spermie vstoupily do cumulus oophorus., Toto zpoždění je fyziologicky prospěšné, protože spermie nereagují na AR-navozující signály, dokud se přístup ZP, zabraňuje předčasnému ARs, které vedou v konečném důsledku k spermie není schopna proniknout do vajíčka roucha . Sperma zkapacitnění je postejaculatory modifikace spermií plazmatické membrány, která zahrnuje mobilizaci a/nebo odstranění z povrchu součásti, včetně glykoproteiny, decapacitation faktor, acrosome-stabilizující faktor, a acrosin inhibitor. Kapacita spermií zahrnuje hlavní biochemické a biofyzikální změny v membránovém komplexu a energetickém metabolismu., Přítomnost vysoké koncentrace cholesterolu v semenné plazmy, který udržuje vysokou hladinu cholesterolu koncentrace spermií membrány, se zdá být nejdůležitějším faktorem pro inhibici zkapacitnění . Kapacita je spojena se zvýšenou membránovou tekutostí způsobenou odstraněním cholesterolu z plazmatické membrány spermií pomocí akceptorů sterolů přítomných v sekretech ženského traktu . Výrazná změna motility spermií, nazvaná hyperaktivace, je také spojena s kapacitou., Hyperactivated spermie vykazují mimořádně energické, ale nonprogressive pohyblivost vzor, v důsledku Ca2+ příliv, který způsobuje zvýšenou bičíkový zakřivení a extrémní boční pohyb spermií hlavy . Proteazom se podílí na aktivaci vápníkových kanálů, které také vedou ke zvýšené tekutosti membrány a propustnosti . Tyto akce jsou následovány, nebo se vyskytují současně s, (1) poklesu čistého povrchu náboj, (2) devoided oblasti intramembrane proteinů a sterolů, a (3) zvýšená koncentrace aniontových fosfolipidů ., Hyperaktivní motilita je nezbytná pro proniknutí spermií do intaktních komplexů oocytů a kumulů in vitro i in vivo .
spermatozoon se váže na ZP s neporušenou plazmatickou membránou po proniknutí do cumulus oophorus. Vazba spermií probíhá prostřednictvím specifických receptorů na ZP glykoproteiny umístěné nad přední hlavou spermií . Glykosylace ZP glykoproteinů je důležitým aspektem interakce spermií-ZP., Předpokládá se, že lidský ZP glykoprotein-3 (ZP3) má ústřední roli při iniciaci AR ; nedávno však bylo prokázáno, že do procesu jsou zapojeny také lidské ZP1 a ZP4 . AR je exocytická událost spojená s sekrecí stimulu, při které se akrosom spojí s překrývající se plazmatickou membránou . Více fúzí mezi vnější akrozomálního membrány a plazmatické membrány v důsledku uvolnění hydrolytických enzymů (většinou acrosin) a vystavení nových membránových domén, z nichž oba jsou nezbytné, pokud oplodnění je pokračovat dále., Hydrolytické enzymy uvolněné z acrosome strávit ZP, který umožňuje spermie proniknout do vajíčka . Zdá se, že AR je fyziologicky indukován přírodními stimulanty, jako je folikulární tekutina (FF), progestin, progesteron a hydroxyprogesteron . Folikulární tekutina a kumulové buňky obsahují progesteron vázaný na bílkoviny, který byl identifikován jako jeden z nejdůležitějších činidel vyvolávajících akrosomovou reakci . Folikulární tekutina stimuluje AR v závislosti na dávce ., Bylo popsáno spojení mezi lokálně produkovaným estradiolem ejakulovanými spermiemi, AR a kapacitou spermií . Navíc důkazy naznačují, že environmentální estrogeny mohou významně stimulovat kapacitu spermií savců a AR . Proto je AR pravděpodobně iniciován, když se ligandy produkované oocytem váží na receptory spermií. Tento signál je přenášen intracelulárně přes druhé posly, což nakonec vede k exocytóze ., Číslo z druhého posla dráhy byly identifikovány v lidské spermie, včetně těch, které vedou k aktivaci cyklického adenosin monofosfátu (cAMP), cyklický guanosin monofosfát (cGMP), a fosfolipid-dependentních protein kináz . Tyto kinázy jsou voláni, příslušně, protein kináza, protein kináza G, a protein kinázy C. je možné, že tyto cesty interakci k zajištění optimální odezvy na správné místo a doba, během proces oplodnění., Přestože koncentrace cGMP v ejakulovaném lidském spermatu je téměř sedmkrát nižší než cAMP, spekuluje se, že oba nukleotidy mají podobnou roli v AR, protože jejich závislé proteinové kinázy jsou úzce příbuzné . AR mohou být také indukovány umělými stimulanty, které způsobují a zvyšují intracelulární vápník spermií .
acrosome integrita je rozhodující pro oplodnění. Vysoký podíl spermií s neporušenými akrosomy je vidět v ejakulátech normálních mužů. U takových jedinců však ∼5-20% spermií může vykazovat spontánní ARs, které nemají klinický význam ., Naopak několik abnormálních stavů ovlivňujících akrosom spermií může vést ke snížené schopnosti oplodnění. Acrosomeless kolo-v čele spermií (globozoospermic spermie) jsou schopni oplodnit oocyty, a zvýšení procenta morfologicky abnormální acrosomes byly vztahující se k oplodnění selhání v asistované reprodukční technologie (ART) s použitím konvenční in vitro fertilizace (IVF) . AR je fenomén závislý na čase, nemůže se uskutečnit předčasně nebo příliš pozdě ., Předčasné AR a neschopnost spermií k uvolnění akrozomálních obsah v reakci na správné podněty (známý jako AR insuficience) byly spojeny s nevysvětlitelná neplodnost u mužů . I když příčina předčasné AR je neznámý, předčasné (stimul-nezávislý) zahájení akrozomálních exocytóza se zdá být ve vztahu k rozrušení plazmatické membráně stabilitu. V této situaci, AR nemusí zahrnovat předčasné aktivace receptoru-zprostředkované procesy, ale spíše odráží inherentní křehkosti spermie membránou, což vede k receptoru nezávislé akrozomálního ztráty ., Antispermové protilátky (ASA) mohou nepříznivě ovlivnit schopnost spermií podstoupit kapacitu a AR . Chang et al. uvádí snížení hnojení hodnotit buď IgG přímo vázané na spermie nebo IgM přítomny v ženské séru. Kombinace IgG a IgA může mít synergický negativní vliv na hnojení . Toxické látky na spermie mohou také ovlivnit AR. Ukázalo se, že vysoké koncentrace dietních fytochemikálií, jako je genistein, isoflavon a β-lapachon, potlačují AR v modelu potkanů dávkou a časem závislým způsobem ., Zdá se, že inhibice AR genisteinem zahrnuje dráhu proteinkinázy C, zatímco β-lapachon má přímý cytotoxický účinek na membránu spermií. Předpokládá se, že genistein a β-lapachon mohou mít vliv na mužskou plodnost potlačením AR ve vysokých dávkách a indukcí AR v nízkých dávkách . Blokátory kalciových kanálů mohou také interferovat s AR exocytotickou událostí., Sperma inkubace s vápníku blokátory, jako je trifluoperazine (kalmodulin inhibitor), verapamil (Ca2+ kanál inhibitor) a nifedipin (napěťově závislý Ca2+ kanál inhibitor), se výrazně snižuje schopnost spermií křečka podstoupit AR .
nedávné publikace o AR se zaměřily na biochemické a funkční aspekty fúze spermií a oocytů. Bylo prokázáno, že u lidí, ZP1 kromě ZP3 a ZP4 váže na dimenzované spermií a indukuje akrozomálního exocytóza ., ZP3 indukované AR zahrnuje aktivaci vápníkových kanálů (Vocc) typu T, zatímco ZP1-a ZP4 zahrnují VOC typu T a L. Chiu et al. hlásil, že glycodelin -, glykoprotein přítomný v ženském reprodukčním traktu, zvyšuje citlivost spermie k ZP indukovaná AR v glykosylace-specifický mechanismus zahrnující aktivaci adenylyl cyklázy/PKA dráhy, potlačení extracelulární signálem regulované kinázy, aktivace, a upregulace ZP vyvolané vápníku příliv., Tato zjištění naznačují, že glykodelin – a může být důležitý, in vivo, aby byla zajištěna plná citlivost lidských spermií na ZP.