Новые знания о капацитации спермы могут увеличить процент успешных ЭКО

«Таблетка для мужчин», пожалуй, дело далекого будущего, как говорит Пабло Висконти (Pablo Visconti), специалист из Массачусетского университета в Амхерсте, но новые фундаментальные знания о том, как сперма приобретает способность оплодотворить яйцеклетку, позволяет ученым управлять этим процессом.

Открытие капацитации спермы в 1950-х годах сделало ЭКО возможным. Сперматозоиды не фертильны, пока не проведут определенное время в особой среде женских половых путей, пройдя серию тонких биохимических превращений, называемую капацитацией. За последние 50 лет стало ясно, что процесс капацитации является не только многоэтапным, но и специфичным для каждого вида млекопитающих.

То есть, условия для проведения ЭКО не могут быть общими для всех видов – для каждого случая необходим индивидуальный подход. По словам Висконти, большой интерес вызывает возможность ЭКО у лошадей, но, несмотря на годы исследований, вопрос остается открытым из-за недостаточности сведений о капацитации спермы у этого вида. Биологи чрезвычайно заинтересованы в ЭКО для спасения вымирающих видов, но каждый вид требует специфической процедуры, поэтому препятствия к осуществлению таких проектов практически непреодолимы.

В связи с этим чрезвычайно полезны любые исследования, помогающие лучше понять цепь событий, часто приводящих к неудаче при ЭКО. В ходе экспериментов со спермой мышей Висконти и его коллеги из Массачусетского университета в Амхерсте, медицинского колледжа Вейл Корнелл (Weill Cornell Medical College), медицинской школы Гавайского университета (University of Hawaii Medical School), японского медицинского университета Асахикава (Asahikawa Medical University Japan), национального университета Розарио (Universidad Nacional de Rosario), медицинского факультета ргентинского национального университета в Мехико (Facultad de Medicina Argentina and Universidad Nacional Autоnoma de Mеxico) сделали два открытия, способных помочь в понимании процессов, происходящих при капацитации.

Эксперимент заключался в повышении уровня внутриклеточного кальция с помощью кальциевого ионофора A23187. Известно, что кальций играет большую роль в конце процесса капацитации, после того, как будут пройдены многие этапы, зависящие от растворимой аденилатциклазы, циклического аденозинмонофосфата, протеинкиназы и других ферментов.

Самым большим недостатком ионофора кальция является то, что он слишком быстро угнетает и тормозит сперматозоиды. Однако оказалось, что от этого недостатка можно избавиться, просто смыв избыток вещества, после чего капацитация продолжается, как ни в чем не бывало.

И, как сообщили авторы, обработанные таким образом сперматозоиды оплодотворили 80% яйцеклеток, из которых развилось нормальное потомство. Результаты показывают, что сперматозоиды мышей, обработанный ионофором, способны оплодотворить яйцеклетку, даже при угнетении цАМФ-зависимого пути.

Висконти считает, что, обработка сперматозоидов кальциевым ионофором активирует в них нормальные биологические процессы. И даже когда ионофор смыт, в клетках остается столь необходимый им кальций. Клетки самостоятельно регулируют необходимый им уровень кальция и способны к дальнейшему процессу.

Коллега Висконти, Анна Мария Салициони (Ana Maria Salicioni), обращаясь к давнему вопросу о наличии или отсутствии и функции трансмембранных аденилатциклаз в головке и хвосте сперматозоида, считает, что эксперимент показал различие в выработке и предназначении цАМФ в этих частях клетки. Биохимический анализ показал, что в то время, как в хвосте присутствует растворимая аденилатциклаза (soluble adenylyl cyclase - sAC), в головке присутствует трансмембранная аденилатциклаза (transmembrane adenylyl cyclases - tmAC). Эти ферменты участвуют в синтезе цАМФ, и, оказывается, содействуют выработке разных сигналов для головки и хвоста.