Подвижность сперматозоидов описывает способность сперматозоидов правильно перемещаться по женским репродуктивным путям ( внутреннее оплодотворение ) или через воду ( внешнее оплодотворение ), чтобы достичь яйцеклетки . Подвижность сперматозоидов также можно рассматривать как качество , которое является фактором успешного зачатия ; сперма, которая не «плавает» должным образом, не достигнет яйцеклетки, чтобы оплодотворить ее. Подвижность сперматозоиды у млекопитающих , также облегчает прохождение сперматозоидов через яйценосный бугорок (слой клеток) и блестящую оболочку (слой внеклеточного матрикса ), которая окружает млекопитающееооцит .
У лесной мыши Apodemus sylvaticus сперматозоиды собираются в «поезда», которые лучше способны оплодотворять яйцеклетки, потому что они более способны перемещаться в вязкой среде женского репродуктивного тракта. Поезда движутся по синусоиде.
На подвижность сперматозоидов также влияют определенные факторы, выделяемые яйцами. [1]
Движение сперматозоидов активируется изменениями внутриклеточной концентрации ионов. [2] Изменения в концентрации ионов, которые вызывают подвижность, различаются у разных видов. У морских беспозвоночных и морских ежей повышение pH примерно до 7,2–7,6 активирует АТФазу, что приводит к снижению внутриклеточного калия и, таким образом, вызывает гиперполяризацию мембран . В результате активируется движение сперматозоидов. [3] Изменение объема клетки, которое изменяет концентрацию внутриклеточных ионов, также может способствовать активации подвижности сперматозоидов. У некоторых млекопитающих подвижность сперматозоидов активируется увеличением pH, иона кальция и цАМФ , но подавляется низким pH в придатке яичка .
Хвост сперматозоида - жгутик - придает подвижность сперматозоиду и состоит из трех основных компонентов:
- центральный скелет, состоящий из 11 микротрубочек, вместе называемых аксонемой, аналогичен эквивалентной структуре ресничек
- тонкая клеточная мембрана, покрывающая аксонему
- митохондрии, расположенные по спирали вокруг аксонемы в средней части,
Движение хвоста вперед и назад является результатом ритмичного продольного скользящего движения между передними и задними канальцами, составляющими аксонему. Энергия для этого процесса обеспечивается АТФ, вырабатываемым митохондриями. Скорость движения сперматозоидов в жидкой среде обычно составляет 1–4 мм / мин. Это позволяет сперматозоиду двигаться к яйцеклетке , чтобы оплодотворить ее.
У млекопитающих сперматозоиды функционально созревают в результате процесса, известного как капситация . Сообщается , что когда сперматозоиды достигают истмического яйцевода , их подвижность снижается, поскольку они прикрепляются к эпителию. Ближе к моменту овуляции происходит гиперактивация. Во время этого процесса жгутики перемещаются с большой кривизной и длинной волной. [4] Гиперактивация инициируется внеклеточным кальцием; однако факторы, регулирующие уровень кальция, неизвестны. [5]
Без технологического вмешательства неподвижные или аномально подвижные сперматозоиды не будут оплодотворяться. Следовательно, доля подвижной популяции сперматозоидов широко используется в качестве меры качества спермы. Недостаточная подвижность сперматозоидов - частая причина недостаточной фертильности или бесплодия . Доступны несколько мер для улучшения качества спермы.
Axoneme движение
Подвижность сперматозоидов зависит от нескольких метаболических путей и регуляторных механизмов.
Движение аксонеального изгиба основано на активном скольжении микротрубочек дублета аксонемы с помощью молекулярного моторного динеина, который разделен на внешнее и внутреннее плечо. Наружная и внутренняя рука играют разные роли в производстве и регулировании подвижности жгутиков: внешняя рука увеличивает частоту ударов, внутренняя рука участвует в продвижении и распространении изгиба жгутиков. Изгиб жгутика происходит из-за последующих циклов прикрепления динеинового плеча, генерации силы и отслоения B-субъединицы. Связывание аксонемы является результатом наличия сопротивления скольжению микротрубочек, создаваемого динеином.
Динеины на двух сторонах центрального парного аппарата регулируются противоположным образом посредством игры активации / дезактивации, осуществляемой аппаратом радиальной пары и центральной пары, который регулирует изгиб жгутиков. Подвижность сперматозоидов регулируется несколькими путями, наиболее важными из которых являются кальциевый путь и путь PKA. Эти пути включают ионы, аденилатциклазу, цАМФ, мембранные каналы и фосфорилирование.
Первым событием является активация ко-транспортера Na + / HCO3 - (NBC) и регулирование HCO3 - / Cl - транспортерами SLC26, что приводит к увеличению уровней HCO3 - .
Второе событие - это активация обменника Na + / H + и протонного канала Hv-1, что приводит к увеличению уровня pH.
Это увеличение НСО3 - и рН уровней довести до активации CatSper канала, мембранного канал спермы специфического кальция. CatSperm может активироваться также прогестероном и альбумином. После активации CatSper открывается и пропускает свободный кальций внутрь клетки, что приводит к глобальному увеличению внутриклеточного уровня кальция.
Вместе увеличение HCO3 - , pH и кальция приводит к активации растворимой аденилатциклазы (SAC или SACY), которая увеличивает производство цАМФ и приводит к активации PKA, протеинкиназы, которая фосфорилирует несколько тирозинкиназ и приводит к в каскад фосфорилирования, который заканчивается фосфорилированием аксонемного динеина и началом движения жгутиков. [6]
Повреждение ДНК сперматозоидов
Повреждение ДНК сперматозоидов часто встречается у бесплодных мужчин . [7] Около 31% мужчин с дефектами подвижности сперматозоидов имеют высокий уровень фрагментации ДНК сперматозоидов . [8]
Классификации моторики
- Прямое движение,
- Зигзагообразное движение,
- Вибрационный,
- Неподвижный
Рекомендации
- Перейти ↑ Quill, AT, Garbers, LD (2002). «Активация подвижности сперматозоидов и хемоаттракция». В Дэниеле М. Харди (ред.). Оплодотворение . Карлифорния: Академическая пресса. п. 29. ISBN 978-0-12-311629-1.CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
- ^ Бломберг Дженсен М: Витамин D и мужское воспроизводство. Nature Reviews Endocrinology 10, 175–186 (2014) doi : 10.1038 / nrendo.2013.262
- ^ Darszon А., labarca П., Nishigaki Т., и Эспиноса, F. (1999). Ионные каналы в физиологии спермы. Physiol. Ред. 79 , 481-510
- Перейти ↑ Mortimer, D., Aitken, RJ, Mortimer, ST, and Pacey, AA (1995). Отчет семинара: Клинический CASA - поиски консенсуса. Репродукция. Fertil. Dev 7 , 951–959
- ^ Yanagimachi, R. (1994). Оплодотворение млекопитающих. В «Физиологии репродукции» (E.Knobil и JD Neill, ред.), Стр. 189–317. Raven Press, Нью-Йорк
- ^ Сунь, Сян-хун; Чжу, Инь-инь; Ван, Линь; Лю, Хун-лин; Линг, Юн; Ли, Цзун-ли; Вс, Ли-бо (2017-08-15). «Канал Catsper и его роль в мужской фертильности: систематический обзор» . Репродуктивная биология и эндокринология . 15 (1): 65. DOI : 10,1186 / s12958-017-0281-2 . ISSN 1477-7827 . PMC 5558725 . PMID 28810916 .
- ^ Саймон Л., Луттон Д., Макманус Дж, Льюис С.Е. (2011). «Повреждение ДНК сперматозоидов, измеренное с помощью щелочного анализа комет, как независимый предиктор мужского бесплодия и успеха экстракорпорального оплодотворения». Fertil. Стерил . 95 (2): 652–7. DOI : 10.1016 / j.fertnstert.2010.08.019 . PMID 20864101 .
- ^ Беллок С., Бенкхалифа М., Коэн-Бакри М., Даллек А., Чахин Н., Амар Е., Зини А. (2014). «Какая изолированная аномалия сперматозоидов больше всего связана с повреждением ДНК сперматозоидов у мужчин, обращающихся для оценки бесплодия» . J. Assist. Репродукция. Genet . 31 (5): 527–32. DOI : 10.1007 / s10815-014-0194-3 . PMC 4016368 . PMID 24566945 .
Внешние ссылки
- Подвижность сперматозоидов, Государственный университет Колорадо
- Анализ спермы - как интерпретировать отчет об анализе спермы, клиника бесплодия Малпани
- Анализ количества сперматозоидов