Sperma funkció
In vivo, ejakulált spermiumok minden eutherian emlősök nem képesek megtermékenyíteni, amíg ők átestek capacitation, amely lehetővé teszi, hogy a acrosome reakció (AR) kerül sor, amikor az ondósejt a megközelítés, vagy lépjen kapcsolatba a petesejt . A kondenzáció időfüggő jelenség ,az abszolút időfolyam fajspecifikus., Előkészíti a sperma alávetni az AR a kísérő kiadás lytic enzimek, valamint az expozíció a membrán receptorok, amelyek szükségesek a sperma keresztül történő behatolás a zona pellucida (ZP), valamint a fúziós a oolema . A női nemi szerveken keresztül történő spermium-szállítás meglehetősen gyorsan előfordulhat (az embereknél 15-30 perc rövid idő alatt számoltak be), míg a kondenzáció 3 órától 24 óráig tarthat . Spekulálnak; ezért ez a kondenzáció csak akkor fejeződik be, ha a spermiumok beléptek a cumulus oophorusba., Ez a késedelem élettanilag előnyös, mert ondósejt nem reagálnak AR-indukáló jelek, amíg megközelíti a ZP, megakadályozza a korai ARs, hogy a vezető végül a spermium nem képes áthatolni a tojás ruhákat . A spermiumok kondenzációja a spermium plazmamembránjának posztejakulációs módosítása, amely magában foglalja a felületi komponensek mobilizálását és/vagy eltávolítását, beleértve a glikoproteineket, a dekapakitációs faktort, az akroszóma-stabilizáló faktort és az akrozin inhibitort. A spermiumok kondenzációja jelentős biokémiai és biofizikai változásokat idéz elő a membránkomplexben és az energia anyagcserében., A kondenzáció gátlásának legfontosabb tényezője a magas koleszterinszint jelenléte a szeminális plazmában, amely magas koleszterin-koncentrációt tart fenn a spermamembránokban . A kondenzáció fokozott membránfolyékonysággal jár, amelyet a koleszterin eltávolítása okoz a spermium plazmamembránjából a női traktus váladékában jelen lévő szterin-akceptorokon keresztül . A spermium motilitásának jelentős változása, amelyet hiperaktivációnak neveznek, szintén összefügg a kondenzációval., A hiperaktivált spermiumok rendkívül erőteljes, de nem agresszív motilitási mintázatot mutatnak a Ca2+ beáramlás következtében, ami fokozott flagelláris görbületet és a spermafej szélsőséges oldalirányú mozgását okozza . A Proteasome részt vesz a kalciumcsatornák aktiválásában, ami szintén növeli a membrán folyékonyságát, permeabilitását . Ezeket az eseményeket (1) A nettó felületi töltés csökkenése, (2) az intramembrán fehérje és a szterinek leértékelt területe, illetve (3) az anionos foszfolipidek megnövekedett koncentrációja követi, vagy ezzel egyidejűleg következik be ., A hiperaktivált motilitás elengedhetetlen a sperma behatolásához az intakt oocita-cumulus komplexekbe mind in vitro, mind in vivo .
a spermium az ép plazmamembránnal kötődik a ZP-hez, miután behatolt a cumulus oophorusba. A spermiumok kötődése az elülső spermafej felett elhelyezkedő ZP glikoproteinekhez specifikus receptorokon keresztül történik . A ZP glikoproteinek glikozilációja a spermium–ZP kölcsönhatás fontos szempontja., Úgy gondolják, hogy a humán ZP glikoprotein-3 (ZP3) központi szerepet játszik az AR kezdeményezésében, azonban a közelmúltban bebizonyosodott, hogy a humán ZP1 és ZP4 is szerepet játszik a folyamatban . Az AR egy inger-szekréció párosuló exocitotikus esemény, amelyben az akroszóma összeolvad a fedő plazmamembránnal . A külső akroszomális membrán és a plazmamembrán közötti többszörös fúziók hidrolitikus enzimek (többnyire akrozin) felszabadulását és új membrándomének expozícióját eredményezik, amelyek mindkettő elengedhetetlen, ha a megtermékenyítés tovább folytatódik., Az akroszómából felszabaduló hidrolitikus enzimek megemésztik a ZP-t, lehetővé téve a spermium behatolását az oocitába . Az AR úgy tűnik, hogy fiziológiailag által kiváltott természetes stimulánsok, mint például a follikuláris folyadék (FF), progesztin, progeszteron, és hidroxi-progeszteron . A follikuláris folyadék és a cumulus sejtek fehérjéhez kötött progeszteront tartalmaznak, amelyet az egyik legfontosabb akroszóma-reakciót indukáló szerként azonosítottak . A follikuláris folyadék dózisfüggő módon stimulálja az AR-t ., Leírták az ejakulált spermiumok, az AR és a spermakoncentráció által termelt ösztradiol közötti kapcsolatot . Ezenkívül a bizonyítékok azt mutatják, hogy a környezeti ösztrogének jelentősen stimulálhatják az emlős spermiumok kapacitását és AR-t . Ezért az AR-t valószínűleg akkor indítják el, amikor az oocita által termelt ligandumok kötődnek a sperma receptorokhoz. Ez a jel intracellulárisan átalakul a második hírvivőkön keresztül, végül exocitózishoz vezet ., Számos második hírvivő utat azonosítottak az emberi spermatozoidokban, beleértve azokat is, amelyek ciklikus adenozin-monofoszfát (cAMP), ciklikus guanozin-monofoszfát (cGMP) és foszfolipid-függő protein kinázok aktiválódását eredményezik . Ezeket a kinázokat protein-kináz A-nak, protein-kináz G-nek és protein-kináz C-nek nevezzük.lehetséges, hogy ezek az utak kölcsönhatásba lépnek annak érdekében, hogy a megtermékenyítési folyamat során a megfelelő helyen és időben optimális választ biztosítsanak., Bár a cGMP koncentrációja az ejakulált emberi spermában majdnem hétszer alacsonyabb, mint a cAMP, feltételezik, hogy mindkét nukleotid hasonló szerepet játszik az AR-ban, mivel függő fehérje kinázaik szorosan kapcsolódnak egymáshoz . Az AR-t mesterséges stimulánsok is indukálhatják, amelyek a spermium intracelluláris kalciumának növekedését okozzák .
az akroszóma integritása elengedhetetlen a megtermékenyítéshez. Az ép akroszómákkal rendelkező sperma nagy része a normál férfiak ejakulátumaiban látható. Ezekben az egyénekben azonban az 5-20% – os spermiumsejtek spontán ARs-t mutathatnak, amelyeknek nincs klinikai jelentősége ., Ezzel szemben a spermium akroszómát befolyásoló számos rendellenes állapot csökkent megtermékenyítési képességhez vezethet. Az akroszómás, kerekfejű spermiumok (globozoospermiás spermiumok) nem képesek megtermékenyíteni a petesejteket, a morfológiailag rendellenes akroszómák megnövekedett százalékos aránya pedig a megtermékenyítési kudarchoz kapcsolódott az asszisztált reprodukciós technológiában (ART) a hagyományos in vitro megtermékenyítés (IVF) alkalmazásával . Az AR időfüggő jelenség, nem történhet idő előtt vagy túl későn ., Mind a korai AR, mind a spermiumok képtelensége az akroszomális tartalom felszabadítására a megfelelő ingerekre adott válaszként (AR elégtelenségnek nevezik) összefüggésbe hozható a megmagyarázhatatlan férfi meddőséggel . Bár a korai AR oka ismeretlen, az akroszomális exocitózis korai (inger-független) kezdeményezése úgy tűnik, hogy összefügg a plazmamembrán stabilitásának perturbációjával. Ebben a helyzetben az AR nem járhat a receptor által közvetített folyamat idő előtti aktiválásával, hanem inkább a spermamembrán inherens törékenységét tükrözi, ami receptor-független akroszomális veszteséghez vezet ., Az antiszperm antitestek (ASA) hátrányosan befolyásolhatják a spermiumok kapacitását és AR-ját . Chang et al. a megtermékenyítési arány csökkenését jelentette akár a spermához közvetlenül kötődő IgG, akár a női szérumban jelen lévő IgM. Az IgG és az IgA kombinációja szinergikus negatív hatással lehet a megtermékenyítésre . A spermiumra mérgező anyagok szintén befolyásolhatják az AR-t. Az étrendi fitokemikáliák, mint például a genistein, az izoflavon és a β-lapachon magas koncentrációjáról kimutatták, hogy a patkánymodellben dózis – és időfüggő módon elnyomják az AR-t ., Úgy tűnik, hogy az AR genistein általi gátlása magában foglalja a fehérje kináz C útját, míg a β-lapachonnak közvetlen citotoxikus hatása van a spermium sejtmembránjára. Javasolt, hogy a genistein és a β-lapachon nagy dózisú ar-szuppresszió, valamint alacsony dózisú AR-indukció révén hatással lehet a férfiak termékenységére . A kalciumcsatorna-blokkolók szintén zavarhatják az AR exocitotikus eseményt., A spermiumok inkubálása kalciumblokkolókkal, például trifluoperazinnal (calmodulin inhibitor), verapamillal (Ca2+ csatorna inhibitor) és nifedipinnel (feszültségfüggő Ca2+ csatorna inhibitor) jelentősen csökkentette a hörcsög spermiumok AR-Ra való képességét .
Az AR-ról szóló legújabb publikációk a spermium–oocita fúzió biokémiai és funkcionális aspektusaira összpontosítottak. Kimutatták, hogy emberben a ZP1 a ZP3 és a ZP4 mellett kondenzált spermiumokhoz is kötődik, és akroszomális exocitózist idéz elő ., A ZP3 által indukált AR T-típusú feszültségvezérelt kalciumcsatornák (VOC-k) aktiválásával jár, míg a ZP1 – és ZP4 – EK T-és L-típusú VOC-kat tartalmaznak. Chiu et al. arról számolt be, hogy glycodelin-Egy glikoprotein jelen van a női ivarszervek, sensitizes ondósejt a ZP-indukált AR a glikoziláció-specifikus mechanizmus bevonásával az aktiválás a adenylyl cikláz/PKA útvonal, elnyomás, az extracelluláris szignál-szabályozott kináz aktiváció, valamint upregulation a ZP-okozta kalcium beáramlás., Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a glicodelin-A fontos lehet in vivo, hogy biztosítsa az emberi spermiumok teljes reagálását a ZP-re.