Новости | Учёные обнаружили «энергетический переключатель» сперматозоидов, который может продвинуть разработку мужской контрацепции

Новости | Учёные обнаружили «энергетический переключатель» сперматозоидов, который может продвинуть разработку мужской контрацепции

Исследователи из Университета штата Мичиган обнаружили молекулярный «переключатель», который управляет выбросами энергии в сперматозоидах, быстро повышая их подвижность по мере приближения к яйцеклетке. По мнению исследователей, это открытие поможет глубже понять оплодотворение и даст новое направление для разработки безопасных негормональных средств мужской контрацепции.

Результаты опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Перед оплодотворением сперматозоиды испытывают «энергетический всплеск»

Команда установила, что сперматозоиды млекопитающих обычно находятся в относительно низкоэнергетическом состоянии до эякуляции. Однако, попав в женские половые пути, сперматозоиды быстро претерпевают несколько изменений, включая:

Заметное увеличение скорости движения

Изменение структуры внешней мембраны сперматозоида для подготовки к связыванию с яйцеклеткой

Для этих изменений клеткам необходимо за короткое время существенно увеличить выработку энергии.

Мелани Балбах, ответственный автор исследования и доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии Университета штата Мичиган, сказала: «Метаболизм сперматозоидов высокоспециализирован. Он почти полностью сосредоточен на одной цели — выработке достаточного количества энергии для оплодотворения».

Она отметила, что многие клетки быстро переходят из низкоэнергетического состояния в высокоэнергетическое в разных условиях, поэтому сперматозоиды служат идеальной моделью для изучения этой метаболической перестройки.

Отслеживание использования глюкозы сперматозоидами

Чтобы определить источник энергетического всплеска сперматозоидов, команда разработала метод отслеживания того, как сперматозоиды используют глюкозу — важную топливную молекулу.

Сперматозоиды поглощают глюкозу из окружающей среды и превращают её в доступную энергию посредством ряда метаболических реакций. Помечая молекулы глюкозы и отслеживая их метаболические пути внутри клеток, исследователи создали подробную карту выработки энергии сперматозоидами.

Балбах сравнила этот процесс с отслеживанием маршрута автомобиля: «Это похоже на то, как если бы крышу автомобиля покрасили в ярко-розовый цвет, а затем следили за ним с помощью дрона в потоке транспорта».

Она объяснила, что в активных сперматозоидах исследователи наблюдали, как «помеченное топливо» гораздо быстрее проходит по метаболическим путям и движется по определённым маршрутам, обеспечивая полное преобразование энергии.

Ключевой фермент альдолаза обеспечивает высвобождение энергии

Исследование показало, что фермент под названием альдолаза играет ключевую роль в энергетическом обмене сперматозоидов. Он помогает расщеплять глюкозу на молекулы, используемые для выработки энергии, обеспечивая сперматозоиды энергией, необходимой для быстрого движения.

Одновременно активные сперматозоиды используют и запасы накопленной энергии. Другие ферменты действуют как «регулировщики движения», контролируя поток топлива по разным метаболическим путям и влияя на эффективность выработки энергии.

Используя исследовательские ресурсы, включая Центр масс-спектрометрии и метаболомики Университета штата Мичиган, команда в итоге составила карту многоэтапного высокоэнергетического метаболического процесса, необходимого сперматозоидам для оплодотворения.

Новый подход к негормональной мужской контрацепции

Исследователи заявили, что это открытие имеет несколько значений для репродуктивной медицины.

Примерно каждый шестой человек в мире сталкивается с бесплодием. Изучение энергетического обмена сперматозоидов может помочь разработать новые диагностические инструменты и улучшить вспомогательные репродуктивные технологии.

Это открытие также может дать новое направление для разработки мужских средств контрацепции.

Балбах отметила, что многие предыдущие исследования мужской контрацепции были сосредоточены на подавлении выработки сперматозоидов. У такого подхода часто есть ограничения, включая отсутствие немедленного контрацептивного эффекта, а многие методы основаны на гормональном вмешательстве, которое может вызывать значительные побочные эффекты.

Напротив, подавление энергетического обмена сперматозоидов может временно снизить их функцию, не затрагивая выработку сперматозоидов.

Она сказала: «Если безопасно воздействовать на ключевые ферменты, регулирующие метаболизм сперматозоидов, возможно, удастся разработать негормональное средство контрацепции, которое при необходимости временно подавляет функцию сперматозоидов».

Расширение репродуктивных возможностей мужчин

Исследователи считают, что если будущие исследования подтвердят действие этого механизма на сперматозоидах человека, стратегия сможет предоставить мужчинам больше возможностей для управления репродуктивным здоровьем.

Балбах сообщила, что примерно половина беременностей в мире в настоящее время незапланированна, поэтому важно расширять возможности мужской контрацепции.

Она сказала: «Это не только даст мужчинам больше возможностей принимать решения в сфере репродукции, но и уменьшит побочные эффекты контрацепции, которые сейчас в основном испытывают женщины и которые часто связаны с гормонами».

Команда планирует продолжить изучение того, как сперматозоиды используют разные источники топлива, такие как глюкоза и фруктоза, для удовлетворения своих энергетических потребностей, а также дополнительно подтвердить эти механизмы на сперматозоидах человека.

Источник материала:

Собрано онлайн