Когда дело доходит до спермы, у спермы только одна задача: оплодотворять яйцеклетку. Однако для этого они должны сначала добраться до маточной трубы, движимые длинными хвостами, называемыми жгутиками. Когда они приближаются к месту назначения, сперматозоиды становятся турбо-заряженными в процессе, известном как капитация, что позволяет им мчаться к яйцеклетке.
Эта повышенная подвижность запускается притоком ионов кальция в жгутик. Хотя исследователям в течение некоторого времени было известно, что белок, воспринимающий электрические сигналы, называемый VSP, экспрессируется в сперматозоидах многих видов животных, реальная физиологическая роль этого белка была неизвестна.
Ведущий автор исследования Такафуми Каваи объясняет: «Определение физиологической роли ВСП было основной целью нашего исследования.
Для этого мы создали линию мышей с дефицитом VSP, чтобы мы могли исследовать сперматозоиды с дефицитом VSP от этих животных."
Первое, что заметили исследователи, это то, что у сперматозоидов с дефицитом VSP значительно снижена способность оплодотворять яйцеклетки in vitro. Более тщательный осмотр показал, что сперматозоиды плавают по кругу во время капситации, а это означает, что меньше сперматозоидов действительно добралось до места назначения. Нарушение подвижности предполагало проблему со жгутиком, что побудило исследователей изучить эти структуры более подробно.
«Удивительно, но в нормальных сперматозоидах липидная молекула, называемая PIP2, сконцентрирована в верхней части жгутика, ближе к голове», – говорит д-р Каваи. «В сперматозоидах с дефицитом VSP PIP2 был как более многочисленным, так и более широко рассредоточенным по жгутику. Мы также зарегистрировали гораздо более высокие концентрации ионов кальция в сперматозоидах с дефицитом VSP."
Эти данные свидетельствуют о том, что VSP играет важную роль в регуляции ионных каналов, что в конечном итоге влияет на подвижность. Исследователи предложили механизм, согласно которому VSP отвечает за поляризованное распределение PIP2 в жгутике. Затем PIP2 активирует каналы ионов калия, что косвенно вызывает локальный приток ионов кальция, повышая подвижность.
В сперматозоидах с дефицитом VSP диспергированный PIP2 вызывает избыточный приток ионов кальция, который снижает гибкость жгутика, влияя на подвижность.
По словам старшего автора исследования Ясуси Окамуры, открытие регуляции подвижности сперматозоидов на основе VSP имеет серьезные последствия для мужской фертильности. «Мы прогнозируем, что наши результаты приведут к разработке методов лечения бесплодия, которые улучшают подвижность сперматозоидов, увеличивая шансы на оплодотворение."