Гиперактивация

Тип подвижности сперматозоидов

Гиперактивация — это тип подвижности сперматозоидов . Гиперактивированная подвижность сперматозоидов характеризуется высокоамплитудным, асимметричным паттерном биения хвоста сперматозоида ( жгутика ). Этот тип подвижности может способствовать проникновению сперматозоидов в zona pellucida , которая окружает яйцеклетку . ^[1]

За гиперактивацией может последовать акросомная реакция , при которой колпачковая структура на головке клетки высвобождает содержащиеся в ней ферменты. Это облегчает проникновение яйцеклетки и оплодотворение.

В некоторых определениях активация сперматозоидов рассматривается как состоящая из этих двух процессов: гиперактивации и акросомной реакции .

Гиперактивация — это термин, который также используется для выражения механизма компенсации дозы гена Х-хромосомы и наблюдается у Drosophila. Здесь комплекс белков связывается с генами, сцепленными с Х-хромосомой, чтобы эффективно удвоить их генетическую активность. Это позволяет самцам (XY) иметь такую же генетическую активность, как и самки (XX), чьи X не гиперактивированы.

Механизмы

Сперматозоиды млекопитающих становятся более активными, когда приближаются к яйцеклетке в процессе, называемом активацией сперматозоидов . Было показано, что активация сперматозоидов вызывается кальциевыми ионофорами in vitro , прогестероном ^[2], выделяемым близлежащими кумулюсными клетками и связыванием с ZP3 zona pellucida.

Первоначальное изменение называется «гиперактивацией», что приводит к изменению подвижности сперматозоидов. Они плавают быстрее, а движения их хвоста становятся более сильными и беспорядочными.

Недавнее открытие связывает гиперактивацию с внезапным притоком ионов кальция в хвосты. Хлыстообразный хвост (жгутик) сперматозоида усеян ионными каналами, образованными белками, называемыми CatSper . ^[3] Эти каналы являются селективными, пропуская только ионы кальция. Открытие каналов CatSper отвечает за приток кальция. Внезапное повышение уровня кальция заставляет жгутик образовывать более глубокие изгибы, сильнее продвигая сперму через вязкую среду. Гиперактивность сперматозоидов необходима для преодоления двух физических барьеров, которые защищают яйцеклетку от оплодотворения.

Гиперактивация также показала себя как особенность хемотаксиса человеческой спермы . Когда сперма подвергается воздействию хемоаттрактанта, особенно прогестерона, сперма демонстрирует внезапную остановку жгутика, за которой следует резкий поворот и гиперактивация. Эта реакция предполагает, что гиперактивация служит методом быстрого проведения спермы через градиент хемоаттрактанта. ^[4]

Значение для оплодотворения

Перед тем как достичь яйцеклетки, сперматозоиды часто оказываются в ловушке эпителиальных клеток в фаллопиевой трубе , то есть они становятся инертными, если только не подвергаются гиперактивации. Изменение движения и силы движений хвоста позволяют сперматозоидам вырваться из эпителия. Таким образом, только те сперматозоиды, которые подверглись гиперактивации, способны оплодотворить яйцеклетку. ^[5]

Примечания

^ Суарес, СС (21 марта 2003 г.). «Гиперактивная подвижность сперматозоидов». Reproduction in Domestic Animals . 38 (2): 119– 24. doi :10.1046/j.1439-0531.2003.00397.x. PMID 12654022.
^ Миллер, Мелисса Р.; Манновец, Надя; Иаварон, Энтони Т.; Сафави, Рожин; Грачева, Елена О.; Смит, Джеймс Ф.; Хилл, Роуз З.; Баутиста, Диана М.; Киричок, Юрий; Лишко, Полина В. (2016-04-29). «Нетрадиционная эндоканнабиноидная сигнализация управляет активацией спермы через половой гормон прогестерон». Science . 352 (6285): 555– 559. Bibcode :2016Sci...352..555M. doi : 10.1126/science.aad6887 . ISSN 0036-8075. PMC 5373689 . PMID 26989199.
^ Миллер, Мелисса Р.; Кенни, Сэмюэл Дж.; Манновец, Надя; Мэнселл, Стивен А.; Войчик, Михал; Мендоза, Сара; Цукер, Роберт С.; Сюй, Кэ; Лишко, Полина В. (2018-09-04). «Асимметрично расположенные жгутиковые контрольные единицы регулируют вращение сперматозоидов человека». Cell Reports . 24 (10): 2606– 2613. doi : 10.1016/j.celrep.2018.08.016 . ISSN 2211-1247. PMC 6177234. PMID 30184496 .
^ Армон, Лия; Эйзенбах, Майкл (2011-12-07). «Поведенческий механизм во время хемотаксиса спермы человека: участие гиперактивации». PLOS ONE . 6 (12): e28359. Bibcode : 2011PLoSO...628359A. doi : 10.1371/journal.pone.0028359 . PMC 3233563. PMID 22163296.
^ Суарес, СС (ноябрь–декабрь 2008 г.). «Контроль гиперактивации спермы». Hum Reprod Update . 14 (6): 647–57 . doi : 10.1093/humupd/dmn029 . PMID 18653675.

Смотрите также

Эта статья по биологии — заглушка . Вы можете помочь Википедии, расширив ее.

[1] Суарес, СС (21 марта 2003 г.). «Гиперактивная подвижность сперматозоидов». Reproduction in Domestic Animals . 38 (2): 119– 24. doi :10.1046/j.1439-0531.2003.00397.x. PMID 12654022.

[2] Миллер, Мелисса Р.; Манновец, Надя; Иаварон, Энтони Т.; Сафави, Рожин; Грачева, Елена О.; Смит, Джеймс Ф.; Хилл, Роуз З.; Баутиста, Диана М.; Киричок, Юрий; Лишко, Полина В. (2016-04-29). «Нетрадиционная эндоканнабиноидная сигнализация управляет активацией спермы через половой гормон прогестерон». Science . 352 (6285): 555– 559. Bibcode :2016Sci...352..555M. doi : 10.1126/science.aad6887 . ISSN 0036-8075. PMC 5373689 . PMID 26989199.

[3] Миллер, Мелисса Р.; Кенни, Сэмюэл Дж.; Манновец, Надя; Мэнселл, Стивен А.; Войчик, Михал; Мендоза, Сара; Цукер, Роберт С.; Сюй, Кэ; Лишко, Полина В. (2018-09-04). «Асимметрично расположенные жгутиковые контрольные единицы регулируют вращение сперматозоидов человека». Cell Reports . 24 (10): 2606– 2613. doi : 10.1016/j.celrep.2018.08.016 . ISSN 2211-1247. PMC 6177234. PMID 30184496 .

[4] Армон, Лия; Эйзенбах, Майкл (2011-12-07). «Поведенческий механизм во время хемотаксиса спермы человека: участие гиперактивации». PLOS ONE . 6 (12): e28359. Bibcode : 2011PLoSO...628359A. doi : 10.1371/journal.pone.0028359 . PMC 3233563. PMID 22163296.

[5] Суарес, СС (ноябрь–декабрь 2008 г.). «Контроль гиперактивации спермы». Hum Reprod Update . 14 (6): 647–57 . doi : 10.1093/humupd/dmn029 . PMID 18653675.