Капацитація сперматозоїдів. Гіперактивація і акросомальная реакція

Відразу ж після проникнення в жіночі статеві шляхи сперматозоїди не здатні до запліднення яйцеклітини, незважаючи на їх активну рухливість. Сукупність фізіологічних змін, що зазнають сперматозоїдами в процесі їх руху по жіночому репродуктивному тракту, називають капацитации.

капацитація, вперше описана в 1951 р незалежно один від одного Ченгом (США) і Остіном (Австралія), виявилася необхідною умовою для запліднення. Вважають, що ініціація і завершення капацитации відбуваються в шийці матки. На молекулярному рівні початок капацитации знаменується видаленням холестерину з плазматичноїмембрани сперматозоїдів, підвищенням плинності мембрани, входженням іонів і зміною мембранного потенціалу сперматозоїдів, гиперполяризацией мембрани, інтенсифікацією тирозинового фосфорилювання, змінами в системі «аденилатциклаза - цАМФ», ядрі і акросоме.

В людини капацитація може бути змодельована in vitro в спеціальній культуральному середовищі, склад якої імітує електролітні пропорції рідини маткових труб. Більшість капацітаціонних середовищ містить енергетичні субстрати (такі, як піруват, лактат і глюкоза), рецептор холестерину (наприклад, сироватковий альбумін), NaHCO3, кальцій, калій і ізотонічний розчин натрію хлориду.

Гіперактивація і акросомальная реакція сперматозоїдів

капацитація як процес, що відбувається на молекулярному рівні, протікає як в голівці (акросомальная реакція), так і в хвості сперматозоїда (зміна характеру рухової активності, іменоване гіперактивацією). Гіперактивація відбувається до акросомальної реакції. Енергійний характер рухів, що купується при гіперактивації, - результат фізіологічних змін, що відбуваються в сперматозоїді. У порівнянні зі сперматозоїдами, що містяться в спермі, швидкість, інтенсивність і амплітуда джгутикових биття, а також середня ширина биття (латеральне биття головки) вище в капацітірованной спермі.

Такий характер рухів дозволяє сперматозоїдам переміщатися в в`язкому секреті маткових труб і долати опір трьох перешкод на його шляху (яйценосного горбка, променистого вінця і БО), що оточують яйцеклітину. Гіперактивація служить прогностичним фактором для ЕКО: її низький рівень передбачає чоловіче безпліддя і слабке зв`язування з білковою оболонкою (БО).

Завершальний етап капацитации - Акросомальная реакція, запускаються при входженні сперматозоїда в близький контакт з ооцитом в ампулі фаллопиевой труби. Акросомальная реакція - явище екзоцітотіческое, що дозволяє сперматозоїду проникнути через БО і злитися з плазматичноїмембраною ооцита. Є повідомлення про безліч штучних стимулів, які запускають акросомальная реакцію або за рахунок входження позаклітинного кальцію в сперматозоїд (Са2 + -іонофори), або за рахунок дії через вторинні месенджери, які беруть участь в каскаді реакцій, що ведуть до акросомальная екзоцитозу.

передня поверхня сперматозоїдів покрита акросомой, що містить кілька гидролитических ферментів, в тому числі протеази, фосфатази, арилсульфатазу і фосфоліпази. Найбільш вивчені з цих ферментів гиалуронидаза і акрозін. Оболонки, що оточують ядро сперматозоїда, представлені ядерноїмембраною, внутрішньої акросомальної мембраною, зовнішньої акросомальної мембраною і мембраною. В процесі акросомальної реакції відбувається злиття плазматичної і зовнішньої акросомальної мембран, що сприяє вивільненню вмісту акросоми, необхідного для процесів, що передують заплідненню.

акросомальная реакція може сприяти розпізнаванню, адгезії і злиття з ооцитом, по крайней мере, по трьом механізмам:
• екстерналізація лігандних білків (наприклад, CD46 на внутрішній акросомальної мембрані);
• міграція білка через рідинну мембрану для досягнення місць зв`язування (наприклад, РН-20);
• конформаційні зміни вихідних мембранних білків.

розуміння процесів капацитации від моменту появи сперми в жіночих репродуктивних шляхах до проникнення сперматозоїда в ооцит передбачає клінічне застосування отриманих знань в різних областях репродуктивної медицини. Той факт, що після капацитации тривалість фертильного періоду сперматозоїдів, що знаходяться в матковій трубі, коротшає, представляє інтерес з точки зору посилення фертильності.

капацитація сперми in vitro за допомогою видалення насіннєвої плазми і інкубації відмитої сперми в культуральному середовищі з оптимальною температурою в СО2-інкубаторі забезпечує строгий контроль моменту запліднення, цей метод застосовують при лікуванні деяких видів безпліддя. Існує кілька методів визначення стану акросоми сперматозоїдів людини:
• методи, які використовують трансмісійну електронну мікроскопію, яка дозволяє вивчити акросому на ультраструктурному рівні;
• методи, які використовують світлову мікроскопію, з фарбуванням сперми специфічними флюоресцирующими лектинами рослинного походження або різними барвниками;
• методи, які використовують флюоресцент-активуються сортери клітин і флюоресцеіновие моноклональні антитіла або лектини.