Температурный режим играет критическую роль в функционировании сперматозоидов — намного более важную, чем считалось ранее. Согласно новым исследованиям, именно температура выступает триггером для активации сперматозоидов в гиперактивное состояние, необходимое для оплодотворения яйцеклетки.
Сперматозоиды наиболее эффективны при температуре около 34°C (93,2°F), что на несколько градусов ниже нормальной температуры тела. Когда они попадают в женские репродуктивные пути, где температура выше, происходит значительное изменение в их поведении. При достижении температуры 38°C (100,4°F) сперматозоиды переходят от плавного движения к интенсивным колебательным движениям, необходимым для проникновения в яйцеклетку.
Ключевую роль в этом процессе играет белок CatSper, присутствующий на поверхности сперматозоидов всех млекопитающих. Этот белок контролирует поступление частиц, необходимых для обеспечения энергией гиперактивных движений жгутика сперматозоида. Фактически, CatSper функционирует как «спермостат», активируемый температурой. Ранее ученые полагали, что его активация происходит под влиянием уровня pH или прогестерона (у приматов), но новые данные указывают на первостепенную роль температуры.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, проведено с участием Полины В. Лишко, физиолога и клеточного биолога из Медицинской школы Вашингтонского университета. Для наблюдения за электрическими паттернами в отдельных сперматозоидах мышей ученые использовали микроскопические инструменты, изначально разработанные для изучения клеток мозга.
В ходе эволюции млекопитающие развили различные механизмы охлаждения сперматозоидов. Дельфины охлаждают кровь через спинной плавник перед тем, как она достигает яичек; слоны используют для охлаждения крови уши; у людей и большинства млекопитающих яички расположены вне тела. Интересно, что у птиц и животных без подобных охлаждающих адаптаций белки CatSper отсутствуют.
Особенно важно, что белок CatSper обнаруживается исключительно в сперматозоидах и отсутствует в других клетках организма. Это делает его идеальной мишенью для разработки мужских контрацептивов нового поколения с минимальными побочными эффектами.
Потенциальные применения этого открытия включают не только улучшенные методы мужской контрацепции, но и новые подходы к лечению бесплодия. Один из возможных подходов к контрацепции — активация CatSper с помощью температурных изменений для истощения энергии сперматозоидов до момента оплодотворения. Предыдущие попытки воздействия на кальциевые каналы для контрацепции не были достаточно эффективными, но новое понимание механизмов терморегуляции открывает более перспективные направления.
Данное исследование также связано с экспериментами по созданию стерильных мышей, модифицированных для производства крысиных сперматозоидов, что демонстрирует широкие возможности для дальнейших исследований в этой области.
Изображение носит иллюстративный характер
Сперматозоиды наиболее эффективны при температуре около 34°C (93,2°F), что на несколько градусов ниже нормальной температуры тела. Когда они попадают в женские репродуктивные пути, где температура выше, происходит значительное изменение в их поведении. При достижении температуры 38°C (100,4°F) сперматозоиды переходят от плавного движения к интенсивным колебательным движениям, необходимым для проникновения в яйцеклетку.
Ключевую роль в этом процессе играет белок CatSper, присутствующий на поверхности сперматозоидов всех млекопитающих. Этот белок контролирует поступление частиц, необходимых для обеспечения энергией гиперактивных движений жгутика сперматозоида. Фактически, CatSper функционирует как «спермостат», активируемый температурой. Ранее ученые полагали, что его активация происходит под влиянием уровня pH или прогестерона (у приматов), но новые данные указывают на первостепенную роль температуры.
Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, проведено с участием Полины В. Лишко, физиолога и клеточного биолога из Медицинской школы Вашингтонского университета. Для наблюдения за электрическими паттернами в отдельных сперматозоидах мышей ученые использовали микроскопические инструменты, изначально разработанные для изучения клеток мозга.
В ходе эволюции млекопитающие развили различные механизмы охлаждения сперматозоидов. Дельфины охлаждают кровь через спинной плавник перед тем, как она достигает яичек; слоны используют для охлаждения крови уши; у людей и большинства млекопитающих яички расположены вне тела. Интересно, что у птиц и животных без подобных охлаждающих адаптаций белки CatSper отсутствуют.
Особенно важно, что белок CatSper обнаруживается исключительно в сперматозоидах и отсутствует в других клетках организма. Это делает его идеальной мишенью для разработки мужских контрацептивов нового поколения с минимальными побочными эффектами.
Потенциальные применения этого открытия включают не только улучшенные методы мужской контрацепции, но и новые подходы к лечению бесплодия. Один из возможных подходов к контрацепции — активация CatSper с помощью температурных изменений для истощения энергии сперматозоидов до момента оплодотворения. Предыдущие попытки воздействия на кальциевые каналы для контрацепции не были достаточно эффективными, но новое понимание механизмов терморегуляции открывает более перспективные направления.
Данное исследование также связано с экспериментами по созданию стерильных мышей, модифицированных для производства крысиных сперматозоидов, что демонстрирует широкие возможности для дальнейших исследований в этой области.
