Oamenii de ştiinţă au descoperit că spermatozoizii se bazează pe un comutator molecular, sensibil la temperatură, pentru a iniţia mişcările hiperactive necesare fecundării. Un studiu realizat pe şoareci ar putea deschide calea către noi abordări în domeniul contracepţiei şi tratamentelor pentru infertilitate.
Spermatozoizii sunt surprinzător de pretenţioşi când vine vorba de temperatură. La mamifere, inclusiv la oameni, ei funcţionează cel mai bine în medii mai reci cu câteva grade decât temperatura normală a corpului.
Acest fapt i-a făcut pe cercetători să se întrebe cum reuşesc aceste celule sensibile la căldură să fertilizeze ovulul într-un mediu mult mai cald, cum este cel al tractului reproductiv feminin?
O echipă de la Facultatea de Medicină a Universităţii Washington din St. Louis pare că a descoperit răspunsul. Studiul lor arată că temperaturile mai ridicate, precum cele din interiorul sistemului reproductiv feminin, activează un semnal specific în spermatozoizi. Acest semnal acţionează ca un comutator biologic care le modifică mişcarea mecesară fertilizării ovulului.
În acest fel, spermatozoizii îşi schimbă deplasarea de la mişcările line la unele haotice şi viguroase, esenţiale pentru a străpunge învelişul extern al ovulului şi a permite fecundarea.
Studiind şoarecii, cercetătorii au identificat o proteină prezentă în spermatozoizii tuturor mamiferelor. Ei au descoperit că această proteină declanşează starea hiperactivă a spermatozoizilor atunci când temperatura înconjurătoare atinge nivelul tipic tractului reproductiv feminin.
Concluziile, publicate în revista Nature Communications, oferă nu doar o perspectivă fascinantă asupra acestui proces, ci şi indicii despre cum a evoluat anatomia mamiferelor pentru a-l susţine.
„Această stare hiperactivă a spermatozoizilor este esenţială pentru fecundare, iar până acum nu se ştia exact cum o declanşează temperatura”, a declarat într-un comunicat Polina Lishko, doctor în ştiinţe, cercetător la BJC Institute of Health (BJCIH) şi profesor de biologie celulară şi fiziologie la WashU Medicine.
„Studiul nostru a identificat în spermatozoizi un comutator sensibil la temperatură, care activează aceste mişcări şi care se intensifică exact când este necesar în timpul fecundării”.
Ce este CatSper
Toate mamiferele au o proteină specifică, încorporată în suprafaţa spermatozoizilor, numită CatSper. Proteina controlează pătrunderea în celulă a ionilor esenţiali celulei care declanşează mişcările hiperactive ale flagelului, acea structură asemănătoare unei cozi, care propulsează spermatozoidul.
Activarea prin temperatură a CatSper nu era cunoscută până acum. Se credea că aceasta este declanşată de combinaţia dintre pH-ul canalului reproductiv feminin şi, în cazul primatelor, de progesteron, un hormon feminin.
Însă teoria nu se susţinea pe deplin, afirmă Lishko, deoarece majoritatea spermatozoizilor mamiferelor nu răspund la progesteron, sugerând existenţa unui alt factor declanşator al CatSper.
Temperatura a părut o explicaţie plauzibilă. Evoluţia mamiferelor a dezvoltat metode ingenioase pentru a menţine organele reproducătoare masculine la o temperatură de 34°C sau mai scăzută.
La delfini, de exemplu, sângele care urmează să irige testiculele interne este răcit în prealabil, fiind trecut mai întâi prin aripioara dorsală; elefanţii utilizează un mecanism similar de răcire a sângelui, prin intermediul urechilor.
Majoritatea mamiferelor, inclusiv oamenii, produc şi stochează spermatozoizii în testicule situate în afara corpului.
Vieţuitoarele care nu dispun de mecanisme de răcire, de exemplu păsările, nu au proteine CatSper în structura spermatozoizilor.
Folosind instrumente şi tehnici la scară micrometrică, dezvoltate iniţial pentru studiul celulelor nervoase, echipa a observat individual, în spermatozoizi tiparele de sarcină electrică caracteristice activării acestei proteine.
Cercetătorii au măsurat vârfuri clare de activitate atunci când temperatura din jurul celulei depăşea 38°C. Odată activată proteina CatSper, comportamentul spermatozoizilor se schimba de la mişcările line, folosite pentru navigaţie, la cele hiperactive, necesare penetrării ovulului pentru fertilizare.
Cercetătorii spun că înţelegerea rolului temperaturii în fertilizare ar putea ajuta la îmbunătăţirea contracepţiei masculine şi a tratamentelor pentru infertilitate.
Întrucât proteina CatSper apare exclusiv în spermatozoizi, ţintirea sa nu ar afecta alte funcţii din organism.
Au existat încercări de a dezvolta contraceptive care să dezactiveze acest canal, dar până acum rezultatele nu au fost convingătoare. Această descoperire ar putea oferi abordări alternative.
„În loc să creăm inhibitori, ar putea fi posibilă activarea CatSper prin temperatură, declanşând prematur acest canal şi epuizând energia spermatozoidului, astfel încât, atunci când ajunge la ovul, să nu mai fie capabil să-l fertilizeze”, au concluzionat autorii studiului.
