Раскрыт механизм, который позволяет сперматозоидам находить яйцеклетку

Биофизикам, среди которых и выходцы из Советского Союза, удалось понять, как — с помощью каких молекул — сперматозоид находит яйцеклетку. Это открытие поможет в будущем создать эффективные контрацептивы и вылечить бесплодие.

Биофизикам, среди которых и выходцы из Советского Союза, удалось понять, как — с помощью каких молекул — сперматозоид находит яйцеклетку. Теперь, говорят ученые, когда известен механизм, не за горами создание революционных лекарств от бесплодия.

В то время как роль скорости и размеров сперматозоидов в эволюции человечества остается весьма сомнительной, целеустремленность мужских половых клеток, позволяющая им преодолевать сантиметры враждебной территории, обеспечивает устойчивое поддержание популяции. Потеря же этой уникальной способности грамотно выбирать траекторию движения приводит к полной неразберихе в стройных рядах интервентов, что можно подытожить коротким термином «бесплодие».

У московского Центра репродуктологии сегодня на счету сотни пациентов. Это семейные пары, которые хотят иметь детей, но не могут. И почти каждый второй случай связан с проблемами в здоровье сильной половины.

Павел Базанов, руководитель Центра репродуктологии:
«В настоящее время выделяют порядка 20 причин мужского бесплодия, причем почти половина из них неясной теологии. Мы не знаем, почему возможно ухудшение качества спермы».

Наука вообще крайне мало знает про микромир сперматозоидов, потому и не может лечить многих больных — врачи просто не понимают, что в них не так. Совместная германо-американская работа пусть немного, но приподнимает завесу тайны.

Не так давно сразу две исследовательские группы (из Германии и США) сообщили в журнале Nature о раскрытии механизма этого феномена:

открывающиеся под действием прогестерона ионные каналы в «хвосте» сперматозоида заставляют его твердо, насколько возможно, двигаться к цели.

Бенджамин Каупп, руководитель группы Центра передовых европейских исследований:
«Я расскажу вам интереснейшую историю о том, как сперматозоид находит яйцеклетку».

Профессор Бенджамин Каупп и его коллеги из исследовательского центра в Бонне долгие месяцы под микроскопом подсоединяли тончайшие проводки — всего 1–2 микрона — к сперматозоидам и изучали их электрическую активность. Оказалось, она похожа на нервную.

А саму методику, которая позволила надеть электрод на сперматозоид, создала группа наших бывших соотечественников в Университете Калифорнии в Сан-Франциско, сообщает корреспондент НТВ Сергей Малозёмов. Язык общения здесь русский, а лаборатория (по фамилии руководителя) так и называется — Kirichok Lab.

Для справки: Юрий Киричок — киевлянин, учившийся биофизике в Москве. Его главный соратник и соавтор — собственная жена Полина. Именно она ловит микропипеткой сперматозоиды и заставляет их работать на науку.

Полина Лишко, научный сотрудник лаборатории электрофизиологии Университета Калифорнии в Сан-Франциско:
«Сперматозоиды являются самыми маленькими клетками нашего тела. Это довольно сложная техника — поймать их. Они ко всему прочему еще и быстро бегают».

Бенджамин Каупп, руководитель группы Центра передовых европейских исследований:
«Когда сперматозоиды попадают в женское тело, перед ними большая проблема: яйцеклетка очень далеко, и как вообще ее искать? То, что открыли мы, — своего рода сперматозоидная навигационная система».

Вместо спутников GPS в этой системе — гормон прогестерон, который выделяет оболочка яйцеклетки. Он-то и привлекает сперматозоиды. Их кальциевые каналы активируются, и клетка начинает извиваться сильнее и плыть быстрее — к источнику допинга.

Юрий Киричок, руководитель лаборатории электрофизиологии Университета Калифорнии в Сан-Франциско:
«Мы смогли как бы впервые увидеть кальциевые токи, которые протекают через мембрану сперматозоида. Это фактически открыло возможность контролировать этот процесс на молекулярном уровне. То есть сам процесс взаимодействия между яйцеклеткой и сперматозоидом».

А здесь уже пахнет большими деньгами. Ведь если известен механизм, фармацевтические компании смогут создать молекулы, которые на него влияют, причем в обе стороны. На горизонте — новые, без побочных действий, негормональные контрацептивы. И, наоборот, лекарства от мужского бесплодия.

Исследования, между тем, продолжаются. И кто знает, может, скоро наука раскроет еще одну тайну: почему в некоторых семьях рождаются только мальчики, а в других только девочки? Так, глядишь, дойдет и до таблеток, определяющих пол будущего ребенка.
Как именно все происходит?

Примерно два месяца в узких и тесных каналах яичек и семенников, требующиеся для полноценной подготовки сперматозоидов, не проходят даром. Всего лишь нескольких часов может быть достаточно, чтобы быстро преодолеть слизистую матки, достигнуть фаллопиевой трубы, соединяющей матку с яичником, и там, наконец, встретить свою единственную яйцеклетку, пробиться сквозь окружающие её клетки и слиться в порыве репродуктивной страсти.

Перед «путешествием» мужские половые клетки полностью избавляются от балласта: фактически на штурм мчится генетический материал, несомый бьющимся жгутиковым двигателем.

Несмотря на то что они совсем неспособны «осознанно» выбирать и тем более менять направление движения, наши половые клетки вполне неплохо справляются и находят друг друга.

Все благодаря помощи прогестерона, женского полового гормона, концентрация которого увеличивается по мере приближения к цели. И до сегодняшнего дня было известно, что активность сперматозоидов существенно увеличивается, как только они «чуют» прогестерон.

Дальше все зависит только от математики и стечения обстоятельств: правильная траектория движения совпадает с увеличением концентрации. «Манящий свет» становится всё ярче и ярче, ускоряя долгожданную встречу с яйцеклеткой.

Как независимо показали Полина Лишко из Сан-Франциско и Бенджамин Каупп из Бонна,

за чувствительность к упомянутому прогестерону отвечает ионные каналы CatSper, насквозь пронизывающие мембрану хвоста.

Результирующее действие не сильно отличается от того, что ежесекундно происходит в мышцах. Только обычно ионные каналы открываются под действием импульса, заставляя кальций входить в клетку и активировать сократительный аппарат, будь то бицепс, сердце, стенка сосуда или кишечника. В случае сперматозоида стимулятором выступает прогестерон, а весь «двигатель» фактически умещается в хвосте.

Иногда именно «слабость восприятия» CatSper становится причиной бесплодия, что, впрочем, интересует авторов с практической точки зрения меньше, чем возможность создать новые контрацептивы.

Ведь если заблокировать CatSper, то сперматозоиды существенно потеряют в своих ходовых качествах и будут плутать в матке в поиске яйцеклетки, как слепые щенки. Тем более что опыта работы с блокаторами ионов кальция фармакологии не занимать: по такому принципу действует целая группа снижающих артериальное давление препаратов: нифедипин или верапамил блокируют ток кальция в мышцах стенок сосудов, снижая их тонус.

Уникальность же CatSper должна позволить создать средство, не обладающее столь нежелательным побочным эффектом, как пониженное давление и замедленный пульс: вряд ли кто-то захочет потерять сознание в столь ответственный момент.

Источник