Новости | Мичиганский государственный университет обнаружил «энергетический переключатель» сперматозоидов, открывающий новые возможности для мужской контрацепции и лечения бесплодия

Новости | Университет штата Мичиган выявил «энергетический переключатель» сперматозоидов, открывая новые возможности для мужской контрацепции и лечения бесплодия

Учёные Университета штата Мичиган (MSU) выявили ключевой молекулярный «переключатель», который позволяет сперматозоидам стремительно двигаться к яйцеклетке. Это открытие может изменить подходы к лечению бесплодия и проложить путь к безопасным негормональным мужским контрацептивам.

«Метаболизм сперматозоидов очень уникален — его единственная задача заключается в обеспечении энергией для оплодотворения», — сказала ведущий исследователь доктор Мелани Балбах, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии MSU.

От «спящего» состояния к полной скорости: ключевой механизм преобразования энергии сперматозоидов

До эякуляции сперматозоиды млекопитающих остаются в состоянии низкой энергетической активности. После эякуляции они постепенно активируются в женских половых путях, начинают интенсивно двигаться и изменяют клеточные мембраны, готовясь к проникновению в яйцеклетку.

Балбах пояснила: «Этот быстрый переход от низкого к высокому уровню энергии происходит не только у сперматозоидов, но и у многих типов клеток. Сперматозоиды — идеальная модель для изучения такого метаболического перепрограммирования».

До работы в MSU Балбах привлекла внимание новаторскими исследованиями во время постдокторской работы в Weill Cornell Medicine. Она обнаружила, что подавление ключевого фермента сперматозоидов вызывало у мышей обратимое временное бесплодие — важную веху в разработке негормональной мужской контрацепции.

Как сперматозоиды «заправляются»: новая методика отслеживания метаболизма

Чтобы выяснить, как сперматозоиды ускоряются перед оплодотворением, команда MSU совместно с Memorial Sloan Kettering Cancer Center и Van Andel Institute разработала передовую методику отслеживания метаболизма глюкозы.

Прослеживая химический путь глюкозы в сперматозоидах, исследователи чётко увидели значительные различия между покоящимися и активными сперматозоидами.

Балбах использовала аналогию: «Это похоже на то, как покрасить крышу автомобиля в розовый цвет и с помощью дрона отслеживать его маршрут в потоке машин. У активированных сперматозоидов этот “розовый автомобиль” не только движется быстрее, но и выбирает другие дороги, и мы даже видим, где он обычно застревает на “перекрёстках”».

Используя базовые ресурсы MSU по масс-спектрометрии и метаболомике, команда составила карту многоэтапного высокоэнергетического метаболического пути, необходимого сперматозоидам при движении к яйцеклетке. Одним из ключевых результатов стало то, что фермент **альдолаза** играет центральную роль, помогая сперматозоидам преобразовывать глюкозу в энергию. Исследование также показало, что в начале своего пути сперматозоиды имеют некоторые внутренние энергетические запасы.

Команда также установила, что некоторые ферменты действуют как «регулировщики движения», управляя потоком глюкозы в метаболизме сперматозоидов для поддержания стабильного энергоснабжения.

Новые направления в лечении бесплодия и разработке контрацептивов

Далее команда Балбах изучит, как сперматозоиды используют разные источники энергии, например глюкозу и фруктозу, для удовлетворения своих потребностей. Эта работа может улучшить вспомогательные репродуктивные технологии (ART) и диагностику бесплодия, а также выявить новые мишени для негормональной контрацепции.

«Бесплодие затрагивает примерно одного из шести человек в мире», — сказала Балбах. «Изучение метаболизма сперматозоидов даёт нам возможность повышать фертильность и разрабатывать новые стратегии контрацепции».

Большинство исследований мужской контрацепции сейчас направлено на блокирование выработки сперматозоидов. Эти методы действуют медленно, не позволяют контролировать контрацепцию по требованию и часто основаны на гормонах со значительными побочными эффектами. Вместо этого команда Балбах предлагает подавлять метаболические ферменты сперматозоидов для обратимой, негормональной контрацепции по требованию — теоретически с небольшим числом побочных эффектов.

Балбах сказала: «Около 50% всех беременностей в мире в настоящее время являются незапланированными. Предоставление мужчинам большего числа безопасных и контролируемых вариантов контрацепции будет способствовать гендерному равенству и уменьшит долгосрочную нагрузку гормональной контрацепции на женщин».

Результаты были опубликованы в Proceedings of the National Academy of Sciences и профинансированы Национальным институтом здоровья детей и развития человека (NICHD).

Источник материала:

Собрано в интернете