Наличието на дефектна центриола в сперматозоидите води до безплодие

Учени от Университета в Толедо, САЩ, откриха нов вид движение на сперматозоидите, което предоставя възможности за диагностика и терапевтични стратегии за мъжко безплодие. Изследването, публикувано в списание „Nature Communications“, установява, че дефектна центриола, намираща се в шийката на сперматозоидите, контролира потрепването в главата на мъжките полови клетки, синхронизирайки го с движението на опашката, което може да доведе до репродуктивни проблеми.

“Смятаме, че дефектната центриола в шийката на сперматозоидите е еволюционна иновация, чиято функция най-вероятно трябва да накара мъжките полови клетки да се движат по-добре.“, казва д-р Томер Авидор-Рейс, професор по биологични науки в Колежа по природо-математически науки към Университета в Толедо. „Репродуктивният успех зависи от способността на сперматозоидите да плуват през женските репродуктивни пътища, докато изпреварват конкурентите си за оплождане на яйцеклетката“, допълва той.

Проучването

Проучването, ръководено от Сушил Ханал, се основава на предишно новаторско откритие, което променя изцяло догмата в репродуктивната биология, като доказва, че по време на оплождане чрез спермата се доставят две центриоли, а не една, както се смяташе доскоро. Това означава, че новооткритата структура на сперматозоидите, наречена атипична центриола, може да допринесе за безплодие, спонтанен аборт и вродени дефекти*.

Новото изследване показва, че в шийката на сперматозоидите има атипична дистална центриола, типична проксимална центриола и материя, която свързва движението на опашката с асиметричното извиване на главата.

Използвайки имунофлуоресцентен микроскоп, изследователите откриват различия в движението на сперматозоидите с дефектна центриола.

“Заедно тези изследвания изискват преразглеждане на данните относно структурата и движението на сперматозоидите.“, коментира Авидор-Рейс.

Според Авидор-Рейс това откритие може да отвори врати за нови възможности, които да помогнат на семействата да разберат по-добре причините за проблемите със зачеването.

Ако главата и опашката не се движат заедно, движението на сперматозоидите няма да е достатъчно ефективно, за да достигнат до яйцеклетката. „Ако центриолата е дефектна, това свързване ще бъде също дефектно.“, казва Авидор-Рейс. „При пациенти, при които не знаем какво не е наред, евентуално можем да разгледаме начина, по който се движи опашката на сперматозоидите, за да определим функционалността на центриолите и от там причината за безплодието.“, допълва той.

Новото откритие може да се използва в бъдеще, за да се определя кои сперматозоиди имат нормално функциониращи центриоли. „В момента хората не знаят какво да правят.“, коментира Авидор-Рейс. „Можем да посочим проблем. Това знание ни позволява да идентифицираме подгрупа от мъже с репродуктивни проблеми, каквато не е имало досега.“

Люк Ачингер, наскоро завършил Университета в Толедо с бакалавърска степен по биология, обяснява новото движение на спермата с помощта на песен, наречена „Twitch, Roll and Yaw" (Потрепване, претъркулване и отклоняване).

„Ние обичаме да популяризираме науката и изкуството и в този случай показваме неразделността на структурните части на сперматозоидите. Главата не е изолирана от опашката. Свързващата част, включително нетипичната и типичната центриола, може да действа като компютър или мозък, който координира движението на сперматозоидите.“, казва Авидор-Рейс.

„Песента е творчески начин да се разбере голяма промяна. Центриолата винаги е изглеждала еднакво през последните милиарди години. Това е една от най-консервативните структури в клетката. Обаче открихме нещо различно, което функционира по обратния начин – вместо да омекотява трептенето, го предава.“

*Khanal Sushil et al. A dynamic basal complex modulates mammalian sperm movement. Nature Communications. 2021.