spermafunctie
in vivo kunnen zaadcellen van alle eutherische zoogdieren niet bevruchten totdat ze capacitatie hebben ondergaan, waardoor de acrosoomreactie (AR) kan plaatsvinden wanneer spermatozoa de eicel naderen of in contact brengen . Capacitatie is een tijdafhankelijk fenomeen, waarbij de absolute tijdscursus soortspecifiek is ., Het bereidt het sperma voor om AR met de begeleidende versie van lytische enzymen en blootstelling van membraanreceptoren te ondergaan, die voor spermapenetratie door zona pellucida (ZP) en fusie met het oolema worden vereist . Sperma transport door de vrouwelijke geslachtsorganen kan vrij snel optreden (tijden zo kort als 15-30 min zijn gemeld bij de mens), terwijl de capaciteit kan nemen van 3 uur tot 24 uur . Er wordt gespeculeerd; daarom is die capacitatie pas voltooid nadat de spermatozoa de cumulus oophorus zijn binnengegaan., Deze vertraging is fysiologisch gunstig omdat spermatozoa niet reageren op AR-inducerende signalen totdat ze de ZP naderen, waardoor vroegtijdige ARs voorkomen worden die uiteindelijk leiden tot het onvermogen van het sperma om de eigewaden binnen te dringen . Sperma capacitatie is een postejaculatoire modificatie van het sperma plasmamembraan, waarbij mobilisatie en/of verwijdering van oppervlaktecomponenten, waaronder glycoproteïnen, decapacitatiefactor, acrosome-stabiliserende factor en acrosine inhibitor. De capaciteit van het sperma impliceert belangrijke biochemische en Biofysische veranderingen in het membraancomplex en energiemetabolisme., De aanwezigheid van hoge concentraties cholesterol in het zaadplasma, dat een hoge cholesterolconcentratie in spermamembranen handhaaft, lijkt de belangrijkste factor te zijn voor het remmen van de capacitatie . De capacitatie wordt geassocieerd met een verhoogde membraanvloeiing, die door verwijdering van cholesterol uit het membraan van het sperma-plasmamembraan via sterolacceptoren wordt veroorzaakt huidig in de vrouwelijke afscheiding van het darmkanaal . Een duidelijke verandering in de beweeglijkheid van het sperma, genoemd hyperactivatie, wordt ook geassocieerd met capacitatie., Hyperactivated spermatozoa vertonen een extreem krachtig maar niet-progressief motiliteitspatroon, als gevolg van Ca2 + – instroom, wat een verhoogde flagellaire kromming en extreme laterale beweging van de spermakop veroorzaakt . Proteasoom neemt deel aan het activeren van calciumkanalen, wat ook leidt tot een verhoogde membraanvloeiing en permeabiliteit . Deze gebeurtenissen worden gevolgd door, of treden gelijktijdig op met (1) een afname van de netto oppervlakte lading, (2) devoided gebied van intramembraaneiwit en sterolen, en (3) verhoogde concentraties van anionische fosfolipiden ., Hyperactivated motiliteit is essentieel voor spermapenetratie in de intacte oöcyt–cumulus complexen zowel in vitro als in vivo .
De spermatozoon bindt zich aan de ZP met zijn intacte plasmamembraan na het doordringen in de cumulus oophorus. De spermaband komt via specifieke receptoren voor aan ZP glycoproteã nen die over het voorste spermakop worden gevestigd . Glycosylatie van ZP glycoproteïnen is een belangrijk aspect van sperma–ZP interactie., Er wordt aangenomen dat humaan ZP glycoproteïne-3 (ZP3) een centrale rol speelt bij het initiëren van AR ; echter, onlangs is aangetoond dat ook humaan ZP1 en ZP4 betrokken zijn bij het proces . AR is een stimulus-secretie gekoppelde exocytotische gebeurtenis waarbij het acrosoom fuseert met het bovenliggende plasmamembraan . De veelvoudige fusies tussen het buitenste acrosomale membraan en het plasmamembraan resulteren in de versie van hydrolytische enzymen (meestal acrosine) en de blootstelling van nieuwe membraandomeinen, die beide essentieel zijn als de bevruchting verder moet gaan., De hydrolytische enzymen die vrijkomen uit het acrosoom verteren de ZP, waardoor de spermatozoon de eicel kan binnendringen . AR schijnt fysiologisch te worden veroorzaakt door natuurlijke stimulantia zoals folliculaire vloeistof (FF), progestin, progesterone, en hydroxyprogesterone . Folliculaire vloeistof en cumulus cellen bevatten eiwit-gebonden progesteron dat is geà dentificeerd als een van de belangrijkste acrosoom-reactie-inducerende agenten . Folliculaire vloeistof stimuleert de AR op een dosisafhankelijke manier ., Een verband tussen lokaal geproduceerd estradiol door ejaculated spermatozoa, AR, en sperma capaciteit werd beschreven . Bovendien wijst het bewijsmateriaal erop dat milieuoestrogenen de capaciteit van zoogdiersperma en AR beduidend kunnen bevorderen . Vandaar, wordt AR waarschijnlijk in werking gesteld wanneer ligands door de oöcyte aan spermiereceptoren worden geproduceerd. Dit signaal wordt intracellulair getransduceerd via tweede boodschappers, uiteindelijk leidend tot exocytose ., Een aantal tweede boodschapper routes zijn geïdentificeerd in menselijke spermatozoa, met inbegrip van die die resulteren in de activering van cyclisch adenosine monofosfaat (cAMP), cyclisch guanosine monofosfaat (cGMP), en fosfolipide-afhankelijke eiwit kinasen . Deze kinasen worden genoemd, respectievelijk eiwitkinase A, eiwitkinase G, en eiwitkinase C. Het is mogelijk dat deze wegen op elkaar inwerken om een optimale reactie op de juiste plaats en tijd tijdens het bevruchtingsproces te verzekeren., Hoewel de concentratie van cGMP in geëjaculeerd menselijk sperma bijna zeven keer lager is dan cAMP, wordt gespeculeerd dat beide nucleotiden een gelijkaardige rol in AR hebben aangezien hun afhankelijke eiwitkinasen nauw verwant zijn . AR kan ook door kunstmatige stimulantia worden veroorzaakt die intracellular calcium van sperma veroorzaken en verhogen .
Acrosoomintegriteit is cruciaal voor bevruchting. Een hoog aandeel van sperma met intacte acrosomen wordt gezien in ejaculaten van normale mannen. In dergelijke individuen, echter, kunnen ∼5-20% spermacellen spontane ARs vertonen die van geen klinische betekenis zijn ., Omgekeerd, kunnen verscheidene abnormale voorwaarden die het sperma acrosome beà nvloeden tot een verminderde bemestingscapaciteit leiden. Acrosomeless ronde-kop spermatozoa (globozoospermische spermatozoa) zijn niet in staat om de oöcyten te bevruchten, en verhoogde percentages morfologisch abnormale acrosomen waren gerelateerd aan het falen van de fertilisatie in geassisteerde voortplantingstechnologie (ART) met behulp van conventionele in-vitrofertilisatie (IVF) . Want AR is een tijdsafhankelijk fenomeen, het kan niet voortijdig of te laat plaatsvinden ., Zowel premature AR als het onvermogen van spermatozoa om de acrosomale inhoud af te geven als reactie op de juiste stimuli (bekend als AR insufficiëntie) zijn geassocieerd met onverklaarde mannelijke onvruchtbaarheid . Hoewel de oorzaak van premature AR onbekend is, lijkt voortijdige (stimulus-onafhankelijke) initiatie van acrosomale exocytose gerelateerd te zijn aan een verstoring van de stabiliteit van het plasmamembraan. In deze situatie, kan AR geen voortijdige activering van het receptor-bemiddelde proces impliceren, maar eerder wijzen op een inherente fragiliteit van het spermamembraan, leidend tot een receptor-onafhankelijk acrosomal verlies ., Antisperm-antilichamen (ASA) kunnen het vermogen van sperma om capacitatie en AR te ondergaan nadelig beïnvloeden . Chang et al. gemeld een vermindering van de bevruchting tarief hetzij door IgG direct gebonden aan sperma of IgM aanwezig in vrouwelijke serum. De combinatie van IgG en IgA kan een synergetisch negatief effect hebben op de bevruchting . Giftige stoffen voor sperma kunnen ook invloed hebben op AR. Hoge concentraties van fytochemicaliën in de voeding, zoals genisteïne, isoflavon en β-lapachon, bleken in het rattenmodel op DOSIS – en tijdsafhankelijke wijze AR te onderdrukken ., Remming van AR door genisteïne lijkt de eiwitkinase C-route te betrekken, terwijl β-lapachone een direct cytotoxisch effect heeft op het membraan van de zaadcel. Er wordt gesuggereerd dat genisteïne en β-lapachone een invloed kunnen hebben op de mannelijke vruchtbaarheid via AR-onderdrukking in hoge doses en Ar-inductie in lage doses . Calciumkanaalblokkers kunnen ook interfereren met het exocytotische ar-voorval., De incubatie van sperma met calciumblokkers, zoals trifluoperazine (calmodulineinhibitor), verapamil (Ca2+-kanaalinhibitor), en nifedipine (spanningsafhankelijke Ca2+ – kanaalinhibitor) verminderde beduidend het vermogen van hamstersperma om AR te ondergaan .
recente publicaties over AR hebben zich gericht op de biochemische en functionele aspecten van de fusie van sperma en eicellen. Er is aangetoond dat ZP1 naast ZP3 en ZP4 zich bij mensen bindt aan capacitated spermatozoa en acrosomale exocytose induceert ., ZP3-veroorzaakte AR impliceert de activering van T-type voltage-bediende calciumkanalen (VOCCs), terwijl ZP1 – en ZP4 T – en L-type VOCCs impliceren. Chiu et al. gemeld dat glycodeline-A, een glycoproteïne aanwezig in het vrouwelijke voortplantingskanaal, spermatozoa sensibiliseert voor de ZP-geïnduceerde AR in een glycosylatie-specifiek mechanisme waarbij de activering van de adenylylcyclase/PKA-route, suppressie van extracellulaire signaalgereguleerde kinaseactivering en upregulatie van ZP-geïnduceerde calciuminflux betrokken zijn., Deze bevindingen suggereren dat glycodeline-A in vivo belangrijk kan zijn om een volledige respons van menselijke spermatozoa op de ZP te garanderen.