Подвижность сперматозоидов - Sperm motility

Подвижность сперматозоидов описывает способность сперма правильно передвигаться по женским репродуктивным путям (внутреннее оплодотворение ) или через воду (внешнее оплодотворение ), чтобы добраться до яйцо. Подвижность сперматозоидов также можно рассматривать как качественный, что является фактором успеха зачатие; сперма, которая не «плавает» должным образом, не достигнет яйцеклетки, чтобы удобрять Это. Подвижность сперматозоидов у млекопитающих также способствует прохождению сперматозоидов через кучевой оофорус (слой ячеек) и zona pellucida (слой внеклеточный матрикс ), которые окружают млекопитающих ооцит.

В лесной мышке 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 концентрации ионов, вызывающие подвижность, у разных видов различны. В морские беспозвоночные и морские ежи повышение pH примерно до 7,2–7,6 активирует АТФаза что приводит к снижению внутриклеточного калия и, таким образом, вызывает мембрану гиперполяризация. В результате активируется движение сперматозоидов.[3] Изменение объема клетки, которое изменяет внутриклеточную концентрацию ионов, также может способствовать активации подвижности сперматозоидов. В некоторых млекопитающие подвижность сперматозоидов активируется увеличением pH, иона кальция и лагерь, но он подавляется низким pH в придаток яичка.

Хвост спермы - жгутик - придает подвижность сперматозоиду и состоит из трех основных компонентов:

  1. центральный скелет, состоящий из 11 микротрубочки коллективно названный аксонема и аналогична эквивалентной структуре, найденной в реснички
  2. тонкая клеточная мембрана, покрывающая аксонему
  3. 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. Энергию для этого процесса обеспечивает АТФ продуцируется митохондриями. Скорость сперматозоидов в жидкой среде обычно составляет 1–4 мм / мин. Это позволяет сперматозоиду двигаться к яйцеклетка чтобы удобрить его.

У млекопитающих сперматозоиды созреть функционально через процесс, который известен как емкость. Когда сперматозоиды достигают истмического яйцевод сообщалось, что их подвижность снижается по мере прикрепления 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 неподвижная или аномально подвижная сперма не сможет оплодотворяться. Поэтому доля подвижной популяции сперматозоидов широко используется в качестве меры качества спермы. Недостаточная подвижность сперматозоидов - частая причина субфертильность или же бесплодие. 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 молекулярным моторным динеином, который разделен на внешнее и внутреннее плечо. Наружное и внутреннее плечо играет разные роли в производстве и регулировании подвижности жгутиков: внешнее плечо увеличивает частоту ударов, внутреннее плечо участвует в продвижении и распространении изгиба жгутика. 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. Этот путь включает ионы, аденилатциклазу, цАМФ, мембранные каналы и фосфорилирование.

Первое событие - это активация Na+/ HCO3 − (NBC) co-транспортер и регуляция HCO3 − / Cl− транспортерами SLC26, которые приводят к увеличению HCO3 − уровни.

Второе событие - активация Na+/ЧАС+ обменник и протонный канал Hv-1, что приводит к увеличению уровня pH.

Это увеличение HCO3 − и уровни pH приводят к активации канала CatSper, кальциевого канала, специфичного для мембраны сперматозоидов. 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 кальций приводят к активации растворимой аденилатциклазы (SAC или SACY), которая увеличивает продукцию цАМФ и приводит к активации PKA, протеинкиназы, которая фосфорилирует несколько тирозинкиназ и приводит к каскаду фосфорилирования, который заканчивается фосфорилирование аксонемального динеина и начало движения жгутиков.[6]

Повреждение ДНК спермы

Сперма Повреждение ДНК распространено в бесплодные мужчины.[7] Около 31% мужчин с дефектами подвижности сперматозоидов имеют высокий уровень сперматозоидов. Фрагментация ДНК.[8]

Классификации моторики

  1. Прямое движение,
  2. Зигзагообразное движение,
  3. Вибрационный,
  4. Неподвижный

Рекомендации

  1. ^ Куилл, А. Т., Гарберс, Л. Д. (2002). «Активация подвижности сперматозоидов и хемоаттракция». В Дэниеле М. Харди (ред.). Удобрение. Карлифорния: Академическая пресса. п. 29. ISBN  978-0-12-311629-1.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  2. ^ Бломберг Йенсен М: Витамин D и мужское размножение. Nature Reviews Endocrinology 10, 175–186 (2014). Дои:10.1038 / nrendo.2013.262
  3. ^ Дарсон, А., Лабарка, П., Нишигаки, Т., и Эспиноза, Ф. (1999). Ионные каналы в физиологии спермы. Physiol. Rev 79, 481-510
  4. ^ Мортимер Д., Эйткен Р. Дж., Мортимер С. Т. и Пейси А. А. (1995). Отчет семинара: Клинический CASA - поиски консенсуса. Репрод. Fertil. Dev 7, 951–959
  5. ^ Янагимачи, Р. (1994). Оплодотворение млекопитающих. В "Физиология репродукции" (Э. Нобиль и Дж. Д. Нил, ред.), Стр. 189–317. Raven Press, Нью-Йорк
  6. ^ 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: RB&E. 15 (1): 65. Дои:10.1186 / s12958-017-0281-2. ISSN  1477-7827. ЧВК  5558725. PMID  28810916.
  7. ^ 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. Дои:10.1016 / j.fertnstert.2010.08.019. PMID  20864101.
  8. ^ 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 за оценкой бесплодия». J. Assist. Репрод. Genet. 31 (5): 527–32. Дои:10.1007 / s10815-014-0194-3. ЧВК  4016368. PMID  24566945.

внешняя ссылка