Som laks, der rejser opstrøms for at gyde, er sædceller ekstremt effektive til at svømme mod strømmen, ifølge forskning, der vil blive offentliggjort i denne uge.

Den opdagelse, der offentliggøres i tidsskriftet eLife af forskere fra MIT og Cambridge University, kan hjælpe os med at forstå, hvordan nogle sædceller rejser så lange distancer gennem vanskeligt terræn for at nå frem til og befrugte et æg.

Af de hundreder af millioner af sædceller, der begynder rejsen op gennem æggelederne, vil kun nogle få hårdføre rejsende nogensinde nå frem til deres destination. Ikke alene skal cellerne svømme i den rigtige retning over afstande, der er omkring 1.000 gange så lange som deres egen længde, men de udsættes også for forskellige kemikalier og strømme undervejs.

Vi ved, at sædcellerne kan “lugte” de kemikalier, som ægget afgiver, når de kommer meget tæt på det, men det forklarer ikke, hvordan de navigerer på størstedelen af deres rejse, siger Jörn Dunkel, der er assisterende professor i matematik ved MIT og medlem af forskergruppen.

“Vi ville vide, hvilke fysiske mekanismer der kunne være ansvarlige for navigationen”, siger Dunkel, der har udført forskningen sammen med Vasily Kantsler fra Skolkovo Institute of Science and Technology og University of Warwick (og i øjeblikket på besøg ved MIT), Raymond E. Goldstein fra Cambridge og Martyn Blayney fra Bourn Hall Clinic i USA.K. “Hvis man f.eks. tænker på laks, kan de svømme mod strømmen, og spørgsmålet var, om noget lignende virkelig kunne bekræftes for menneskelige sædceller.”

Mikrokanaler i stedet for æggeledere

Det er imidlertid ikke nogen nem opgave at observere sædceller, der svømmer i selve menneskekroppen. Så i et forsøg på at forstå, hvad cellerne er i stand til, byggede forskerne i stedet en række kunstige mikrokanaler af forskellig størrelse og form, som de indsatte sædcellerne i. Derefter kunne de ændre væskestrømmen gennem rørene for at undersøge, hvordan cellerne reagerede på forskellige strømningshastigheder.

De opdagede, at ved visse strømningshastigheder var sædcellerne i stand til at svømme meget effektivt opstrøms. “Vi fandt ud af, at hvis man skaber de rigtige strømningshastigheder, kan man observere dem svømme opstrøms i flere minutter”, siger Dunkel. “Mekanismen er meget robust.”

Dertil kommer, at forskerne også var overraskede over at observere, at sædcellerne ikke svømmede i en lige linje opstrøms, men i en spiralformet bevægelse langs kanalens vægge. Sædcellerne reagerer på forskellen i strømningshastigheden nær kammerets vægge – hvor væsken tiltrækkes til overfladen og derfor er langsommest – og det frit flydende centrum af røret, siger Dunkel.

Hvis biologerne er i stand til at observere lignende væske-strømningshastigheder i æggelederen, kan det hjælpe med at bekræfte, om sædcellerne rent faktisk bruger denne mekanisme til at navigere gennem kroppen, siger han.

Mulige fremskridt inden for kunstig befrugtning

Dette ville ikke blot forbedre vores forståelse af den menneskelige reproduktion, men det kunne også en dag gøre det muligt for os at designe nye diagnostiske værktøjer og mere effektive teknikker til kunstig befrugtning, hævder forskerne. Reproduktionsspecialister kunne tage sædprøver og kunstigt genskabe forholdene i kroppen for at identificere de celler, der er de bedste svømmere, i et forsøg på at forhåndsudvælge dem, der har størst sandsynlighed for at lykkes, siger Dunkel.

Forskerne kan også eksperimentere med forskellige væskeviskositeter i mikrokanalerne for at bestemme, hvilke der resulterer i den stærkeste opstrøms svømmeeffekt, siger han. “Så ideen ville være at finjustere egenskaberne af det flydende medium, som sædcellerne er indeholdt i, før man indsætter det i kroppen, så man ved, at cellerne kan opnå optimal opstrøms svømning.”

Jackson Kirkman-Brown, æreslektor i reproduktionsvidenskab ved University of Birmingham og videnskabelig leder for Birmingham Women’s Fertility Centre, begge i Storbritannien, siger, at forskningen giver os en vigtig ny indsigt i en mekanisme, som sædcellerne måske bruger til at navigere i menneskekroppen.

“Vi ved reelt set intet om, hvordan sædcellerne navigerer, så dette giver os flere oplysninger om en potentiel mekanisme, som kan være vigtig,” siger han. “Det fortæller os, at menneskelige sædceller ser ud til at bevæge sig anderledes end andre ting, der bevæger sig med en hale.”

Det vil dog kræve meget mere arbejde at afgøre, om sædcellerne opfører sig på samme måde i det meget mere komplekse terræn inde i selve æggelederen. “Dette er et stort skridt i retning af at forstå, hvad der kan påvirke sædcellerne i dette miljø, men det forklarer langt fra, hvad der påvirker dem,” siger Kirkman-Brown. “Folk vil helt sikkert forsøge at finde denne mekanisme, men det bliver en kompliceret jagt.”

I mellemtiden planlægger forskerne at begynde at undersøge, om sædceller kan arbejde sammen for at nå frem til ægget. “Det er en udbredt opfattelse, at der er konkurrence mellem sædcellerne, hvor den stærkeste når frem til ægget først”, siger Dunkel. “Men nyere undersøgelser fra vores hold og andre viser, at sædceller praktisk talt altid ophobes ved overfladen af et rør, og man kan ende med en høj lokal koncentration af sædceller, så der kan faktisk være et samarbejde mellem disse celler, som gør det muligt for dem at svømme hurtigere i fællesskab.”

Forskningen blev støttet af Det Europæiske Forskningsråd.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.