Sperm funksjon
In vivo, utbrøt sperm fra alle eutherian pattedyr er i stand til å gjødsle før de har gjennomgått capacitation, som lar acrosome reaksjon (AR) til å ta plass når spermatozoa tilnærming eller ta kontakt med oocyte . Capacitation er en tidsavhengige fenomen, med absolutt tid selvfølgelig være arter-spesifikke ., Det gjør at sædcellene å gjennomgå AR med tilhørende utslipp av lytiske enzymer og eksponering av membran-reseptorer, som er nødvendig for sperm penetrasjon gjennom zona pellucida (ZP) og fusjon med oolema . Sperm transport gjennom female genital område kan skje ganske raskt (ganger så kort som 15-30 min har blitt rapportert hos mennesker), mens capacitation kan ta fra 3 h 24 h . Det er spekulert; derfor, som capacitation er ikke fullført før etter spermatozoa har oppgitt cumulus oophorus., Denne forsinkelsen er fysiologisk er gunstig fordi spermatozoa ikke svare på AR-induserende signaler før de nærmer ZP, forebygge for tidlig ARs som fører til slutt til sperm er manglende evne til å trenge inn i egget klesdrakt . Sperm capacitation er en postejaculatory endring av sperm plasma membran, som innebærer mobilisering og/eller fjerning av overflaten komponenter, inkludert glycoproteins, decapacitation faktor, acrosome-stabiliserende faktor, og acrosin inhibitor. Sperm capacitation innebærer store biokjemiske og biofysiske endringene i membranen komplekse og energimetabolisme., Tilstedeværelsen av høye konsentrasjoner av kolesterol i den banebrytende plasma, som opprettholder et høyt kolesterol konsentrasjon i sperm membraner, synes å være den viktigste faktoren for å hemme capacitation . Capacitation er assosiert med en økt membran flyt, forårsaket av fjerning av kolesterol fra sperm plasma membran via sterol akseptorer til stede i den kvinnelige skrift sekret . En markert endring i sperm motilitet, heter hyperactivation, er også forbundet med capacitation., Hyperactivated spermatozoa har en svært sprek, men nonprogressive motilitet mønster, som et resultat av Ca2+ strøm, noe som fører til økt flagellar kurvatur og ekstreme sideveis bevegelse av sperm hodet . Proteasome deltar i å aktivere kalsium-tv som også fører til økt membran flyt, og permeabilitet . Disse hendelsene er etterfulgt av, eller opptrer samtidig med, (1) en reduksjon i netto overflaten kostnad, (2) devoided området av intramembrane protein og steroler, og (3) økt konsentrasjon av anioniske fosfolipider ., Hyperactivated motilitet er viktig for sperm inntrengning i intakt oocyte–cumulus komplekser både in vitro og in vivo .
spermatozoon binder seg til ZP med sin intakt plasma membran etter å trenge inn i cumulus oophorus. Sperm det oppstår binding via spesifikke reseptorer ZP glycoproteins ligger over den fremre sperm hodet . Glycosylation av ZP glycoproteins er et viktig aspekt av sæd–ZP samhandling., Det antas at menneskets ZP glykoprotein-3 (ZP3) har en sentral rolle i å initiere AR, men det har nylig blitt vist at menneskelig ZP1 og ZP4 er også involvert i prosessen . AR er en stimulus-sekresjon kombinert exocytotic hendelse som acrosome sikringer med overliggende plasma membran . Flere fusions mellom den ytre acrosomal membran og plasma membran resultere i utslipp av hydrolytic enzymer (for det meste acrosin) og eksponering av ny membran domener, som begge er avgjørende for om befruktning er å fortsette videre., Den hydrolytic enzymer utgitt fra acrosome fordøye ZP, slik at den spermatozoon å trenge gjennom oocyte . AR ser ut til å være fysiologisk forårsaket av naturlig sentralstimulerende midler som follicular væske (FF), gestagen, progesteron, og hydroxyprogesterone . Follicular væske og cumulus celler inneholder protein-bundet progesteron som har blitt identifisert som en av de viktigste acrosome-reaksjon-induserende agenter . Follicular væske, stimulerer AR i en dose-avhengig måte ., En kobling mellom lokalt produsert estradiol ved utbrøt spermatozoa, AR, og sperm capacitation ble beskrevet . Videre indikerer bevis på at miljø-østrogener kan i betydelig grad stimulere mammalske sperm capacitation og AR . Derfor, AR er trolig igangsatt når ligander som produseres av oocyte binde seg til sperm reseptorer. Dette signalet er transduced intracellularly via andre budbringere, til slutt fører til exocytosis ., En rekke andre messenger veier har blitt identifisert i menneskelig spermatozoa, inkludert de som resulterer i aktivering av cyclic adenosine monophosphate (cAMP), syklisk guanosinmonofosfat (cGMP), og fosfolipid-avhengig protein kinases . Disse kinases er kalt henholdsvis protein kinase A, protein kinase G, og protein kinase C. Det er mulig at disse trasé samhandle for å sikre en optimal respons på riktig sted og tid under befruktning prosessen., Selv om konsentrasjonen av cGMP i utbrøt menneskelig sæd er nesten syv ganger lavere enn leiren, det er spekulert i at både nukleotider har en lignende rolle i AR siden deres avhengige protein kinases er nært beslektet . AR kan også være indusert av kunstig stimulerende midler som årsak og økning i sperm intracellulære kalsium .
Acrosome integritet er avgjørende for befruktning. En høy andel av sperm med intakt acrosomes er sett i ejakulerer av normale menn. I slike individer, men ∼5-20% sædceller kan vise spontan ARs som er uten klinisk betydning ., I motsatt fall, flere unormale forhold som påvirker sperm acrosome kan føre til en redusert gjødsling evne. Acrosomeless runde-ledet spermatozoa (globozoospermic spermatozoa) er ute av stand til å befrukte dem, og økte andeler av morphologically unormal acrosomes var i slekt å befruktning svikt i assisted reproductive technology (ART) ved hjelp av konvensjonelle in vitro fertilisering (IVF) . For AR er en tidsavhengige fenomen, det kan ikke skje for tidlig eller for sent ., Både tidlig AR og manglende evne til spermatozoa å slippe acrosomal innholdet i respons til riktig stimuli (kjent som AR insuffisiens) har vært forbundet med uforklarlig ufruktbarhet . Selv om årsaken til for tidlig AR er ukjent, tidlig (stimulus-uavhengig) initiering av acrosomal exocytosis synes å være knyttet til en uro av plasma membran stabilitet. I denne situasjonen, AR kan ikke innebære en for tidlig aktivering av reseptor-mediert prosessen, men heller reflektere en iboende skjørheten av sperm membran, noe som fører til en reseptor-uavhengig acrosomal tap ., Antisperm antistoffer (ASA) kan påvirke muligheten for sædcellene å gjennomgå capacitation og AR . Chang et al. rapportert en reduksjon i befruktning pris enten ved IgG direkte bundet til sperm eller IgM til stede i kvinnelige serum. Kombinasjonen av IgG-og IgA kan ha en synergistisk negativ effekt på befruktning . Giftige stoffer til sædceller kan også påvirke AR. Høye konsentrasjoner av kosttilskudd fytokjemikalier, som genistein, isoflavone, og β-lapachone, ble vist å undertrykke AR i en dose – og tid-avhengig måte i rotte modell ., Hemming av AR av genistein synes å innebære protein kinase C veien mens β-lapachone har en direkte cytotoksisk effekt på sperm cellemembranen. Det er foreslått at genistein og β-lapachone kan ha en innvirkning på mannlig fertilitet via AR undertrykkelse i høye doser og AR induksjon i lave doser . Kalsium kanal blockers kan også forstyrre AR exocytotic event., Sperm inkubering med kalsium-blokkere, som trifluoperazine (calmodulin-hemmer), verapamil (Ca2+ – kanal-hemmer), og nifedipin (spenning avhengige av Ca2+ – kanal-hemmer) betydelig redusert evne til hamster sperm til å gjennomgå AR .
Nylige publikasjoner på AR har fokusert på biokjemiske og funksjonelle aspekter av sæd–oocyte fusion. Det har vist seg at hos mennesker, ZP1 i tillegg til ZP3 og ZP4 binder seg til capacitated spermatozoa og induserer acrosomal exocytosis ., Den ZP3-indusert AR innebærer aktivering av T-type spenning-opererte kalsium-tv (VOCCs), mens ZP1 – og ZP4 innebære T – og L-type VOCCs. Chiu et al. rapportert at glycodelin-En, et glykoprotein til stede i den kvinnelige reproduktive skrift, sensitizes spermatozoa til ZP-indusert AR i en glycosylation-spesifikk mekanisme som involverer aktivering av adenylyl cyclase/PKA vei, undertrykkelse av ekstracellulære signal-regulert kinase aktivering, og upregulation av ZP-indusert kalsium tilstrømningen., Disse funnene tyder på at glycodelin-En kan være viktig, in vivo, for å sikre full respons på menneskelige spermatozoa til ZP.