ข่าว | นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ ‘สวิตช์พลังงาน’ ของอสุจิ ซึ่งอาจช่วยพัฒนาการคุมกำเนิดสำหรับผู้ชาย

ข่าว | นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ ‘สวิตช์พลังงาน’ ของอสุจิ ซึ่งอาจช่วยพัฒนาการคุมกำเนิดสำหรับผู้ชาย

นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตตค้นพบ “สวิตช์” ระดับโมเลกุลที่ควบคุมการเพิ่มพลังงานอย่างฉับพลันในอสุจิ ทำให้อสุจิเคลื่อนที่ได้ดีขึ้นอย่างรวดเร็วเมื่อเข้าใกล้เซลล์ไข่ นักวิจัยเชื่อว่าการค้นพบนี้อาจช่วยให้เข้าใจกระบวนการปฏิสนธิมากขึ้น และเป็นแนวทางใหม่ในการพัฒนาวิธีคุมกำเนิดสำหรับผู้ชายที่ปลอดภัยและไม่ใช้ฮอร์โมน

ผลการศึกษาตีพิมพ์ในวารสาร Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS)

อสุจิมีพลังงานเพิ่มขึ้นอย่างฉับพลันก่อนการปฏิสนธิ

ทีมวิจัยพบว่าโดยทั่วไปอสุจิของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมจะอยู่ในภาวะที่ใช้พลังงานค่อนข้างต่ำก่อนการหลั่ง แต่เมื่อเข้าสู่ระบบสืบพันธุ์ของผู้หญิง อสุจิจะเกิดการเปลี่ยนแปลงหลายอย่างอย่างรวดเร็ว ได้แก่:

ความเร็วในการว่ายเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจน

โครงสร้างเยื่อหุ้มชั้นนอกของอสุจิเปลี่ยนแปลงเพื่อเตรียมจับกับเซลล์ไข่

การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ทำให้เซลล์ต้องเพิ่มการผลิตพลังงานอย่างมากในเวลาอันสั้น

เมลานี บัลบาค ผู้ประพันธ์บรรณกิจและผู้ช่วยศาสตราจารย์ประจำภาควิชาชีวเคมีและอณูชีววิทยา มหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตต กล่าวว่า “กระบวนการเผาผลาญของอสุจิมีความจำเพาะสูง โดยมุ่งไปที่เป้าหมายเดียวเกือบทั้งหมด คือผลิตพลังงานให้เพียงพอต่อการปฏิสนธิ”

เธอระบุว่าเซลล์หลายชนิดเปลี่ยนจากภาวะพลังงานต่ำเป็นภาวะพลังงานสูงอย่างรวดเร็วภายใต้สภาวะต่างๆ ทำให้อสุจิเป็นแบบจำลองที่เหมาะสำหรับศึกษาการปรับกระบวนการเผาผลาญนี้

ติดตามการใช้กลูโคสของอสุจิ

เพื่อหาที่มาของพลังงานที่เพิ่มขึ้นอย่างฉับพลัน ทีมวิจัยได้พัฒนาวิธีติดตามว่าอสุจิใช้กลูโคส ซึ่งเป็นโมเลกุลเชื้อเพลิงสำคัญอย่างไร

อสุจิดูดซึมกลูโคสจากสิ่งแวดล้อมรอบตัวและเปลี่ยนเป็นพลังงานที่ใช้งานได้ผ่านปฏิกิริยาเมแทบอลิซึมหลายขั้นตอน นักวิจัยติดฉลากโมเลกุลกลูโคสและติดตามเส้นทางเมแทบอลิซึมภายในเซลล์ จนสร้างแผนที่การผลิตพลังงานของอสุจิโดยละเอียดได้

บัลบาคเปรียบกระบวนการนี้กับการติดตามเส้นทางรถยนต์ว่า “เหมือนทาสีหลังคารถเป็นสีชมพูสด แล้วใช้โดรนติดตามรถคันนั้นไปตามการจราจร”

เธออธิบายว่าในอสุจิที่กำลังทำงาน นักวิจัยพบ “เชื้อเพลิงที่ติดฉลาก” เคลื่อนผ่านเส้นทางเมแทบอลิซึมเร็วขึ้นมาก และไปตามเส้นทางเฉพาะเพื่อเปลี่ยนเป็นพลังงานอย่างสมบูรณ์

เอนไซม์สำคัญอัลโดเลสขับเคลื่อนการปลดปล่อยพลังงาน

การศึกษาพบว่าเอนไซม์อัลโดเลสมีบทบาทสำคัญต่อกระบวนการเผาผลาญพลังงานของอสุจิ โดยช่วยสลายกลูโคสเป็นโมเลกุลที่ใช้ผลิตพลังงาน เพื่อให้อสุจิมีพลังงานสำหรับเคลื่อนที่อย่างรวดเร็ว

ขณะเดียวกัน เมื่ออสุจิเริ่มทำงานก็จะดึงพลังงานสำรองที่สะสมไว้ออกมาใช้ด้วย เอนไซม์ชนิดอื่นทำหน้าที่คล้าย “ผู้ควบคุมการจราจร” คอยกำกับการไหลของเชื้อเพลิงผ่านเส้นทางเมแทบอลิซึมต่างๆ และส่งผลต่อประสิทธิภาพการผลิตพลังงาน

ทีมวิจัยใช้ทรัพยากรด้านการวิจัย รวมถึงศูนย์แมสสเปกโทรเมทรีและเมแทบอโลมิกส์ของมหาวิทยาลัยมิชิแกนสเตต จนสามารถทำแผนที่กระบวนการเมแทบอลิซึมพลังงานสูงหลายขั้นตอนที่อสุจิต้องใช้ในการปฏิสนธิได้

แนวทางใหม่สำหรับการคุมกำเนิดในผู้ชายแบบไม่ใช้ฮอร์โมน

นักวิจัยกล่าวว่าการค้นพบนี้มีความสำคัญต่อเวชศาสตร์การเจริญพันธุ์หลายด้าน

ทั่วโลกมีประชากรประมาณหนึ่งในหกที่ประสบภาวะมีบุตรยาก การศึกษากระบวนการเผาผลาญพลังงานของอสุจิอาจช่วยพัฒนาเครื่องมือวินิจฉัยใหม่ๆ และยกระดับเทคโนโลยีช่วยการเจริญพันธุ์

การค้นพบนี้อาจเป็นแนวทางใหม่สำหรับพัฒนาวิธีคุมกำเนิดในผู้ชายด้วย

บัลบาคระบุว่างานวิจัยเรื่องการคุมกำเนิดในผู้ชายก่อนหน้านี้จำนวนมากมุ่งยับยั้งการผลิตอสุจิ วิธีนี้มักมีข้อจำกัด เช่น ไม่สามารถคุมกำเนิดได้ทันที และหลายวิธีอาศัยฮอร์โมนซึ่งอาจก่อให้เกิดผลข้างเคียงที่สำคัญ

ในทางตรงกันข้าม การยับยั้งกระบวนการเผาผลาญพลังงานของอสุจิอาจลดการทำงานของอสุจิได้ชั่วคราวโดยไม่กระทบต่อการผลิตอสุจิ

เธอกล่าวว่า “หากเราสามารถมุ่งเป้าเอนไซม์สำคัญที่ควบคุมกระบวนการเผาผลาญของอสุจิได้อย่างปลอดภัย ก็อาจพัฒนาวิธีคุมกำเนิดแบบไม่ใช้ฮอร์โมนที่ยับยั้งการทำงานของอสุจิชั่วคราวเมื่อต้องการได้”

เพิ่มทางเลือกด้านการเจริญพันธุ์สำหรับผู้ชาย

นักวิจัยเชื่อว่าหากการศึกษาในอนาคตสามารถนำกลไกนี้มาใช้กับอสุจิของมนุษย์ได้ กลยุทธ์นี้อาจเพิ่มทางเลือกในการวางแผนการเจริญพันธุ์ให้ผู้ชาย

บัลบาคกล่าวว่าปัจจุบันการตั้งครรภ์ทั่วโลกประมาณครึ่งหนึ่งเป็นการตั้งครรภ์ที่ไม่ได้ตั้งใจ จึงควรเพิ่มทางเลือกในการคุมกำเนิดสำหรับผู้ชาย

เธอกล่าวว่า “วิธีนี้ไม่เพียงช่วยให้ผู้ชายมีส่วนตัดสินใจเรื่องการเจริญพันธุ์มากขึ้น แต่ยังอาจลดภาระผลข้างเคียงจากการคุมกำเนิด ซึ่งปัจจุบันส่วนใหญ่ตกอยู่กับผู้หญิงและมักเกี่ยวข้องกับฮอร์โมน”

ทีมวิจัยวางแผนศึกษาต่อว่าอสุจิใช้เชื้อเพลิงชนิดต่างๆ เช่น กลูโคสและฟรักโทส เพื่อตอบสนองความต้องการพลังงานอย่างไร และจะยืนยันกลไกเหล่านี้ในอสุจิของมนุษย์เพิ่มเติม

ที่มาของเรื่อง:

รวบรวมจากอินเทอร์เน็ต