WikiDer > Подвижность сперматозоидов - Википедия

Sperm motility - Wikipedia

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 ежиповышение 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 млекопитающиеподвижность 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 яйцеводсообщалось, 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