Siittiösolut uivat äärimmäisen tehokkaasti vastavirtaan, kuten lohet, jotka kulkevat ylävirtaan kutemaan, kertoo tällä viikolla julkaistava tutkimus.

Löytö, jonka MIT:n ja Cambridgen yliopiston tutkijat julkaisevat eLife-lehdessä, voi auttaa meitä ymmärtämään, miten jotkut siittiöt kulkevat niin pitkiä matkoja vaikeiden maastojen halki saavuttaakseen ja hedelmöittääkseen munasolun.

Sadoista miljoonista siittiösoluista, jotka lähtevät matkalle munanjohtimia ylöspäin, vain muutamat sitkeät kulkijat pääsevät koskaan määränpäähänsä. Sen lisäksi, että solujen on uitava oikeaan suuntaan noin tuhat kertaa oman pituutensa verran pitkiä matkoja, ne altistuvat matkan varrella erilaisille kemikaaleille ja virtauksille.

Tietääksemme siittiösolut pystyvät ”haistamaan” munasolun luovuttamat kemikaalit päästyään hyvin lähelle munasolua, mutta tämä ei selitä sitä, miten ne suunnistavat suurimman osan matkastaan, sanoo MIT:n matematiikan apulaisproffessori Jörn Dunkel, joka on tutkimusryhmän jäsen.

”Halusimme tietää, mitkä fysikaaliset mekanismit voisivat olla vastuussa navigoinnista”, sanoo Dunkel, joka teki tutkimuksen yhdessä Vasily Kantslerin kanssa Skolkovon tiede- ja teknologiainstituutista ja Warwickin yliopistosta (ja joka vierailee tällä hetkellä MIT:ssä), Raymond E. Goldsteinin kanssa Cambridgesta ja Martyn Blayneyn kanssa Bourn Hallin klinikalta U.S.A:ssa.Britanniassa. ”Jos ajatellaan esimerkiksi lohta, se voi uida vastavirtaan, ja kysymys oli, voisiko jotain vastaavaa todella vahvistaa ihmisen siittiösoluille.”

Mikrokanavat munanjohtimien sijasta

Siittiösolujen havainnoiminen uimalla ihmiskehossa itsessään ei kuitenkaan ole helppo tehtävä. Ymmärtääkseen, mihin solut kykenevät, tutkijat rakensivat sen sijaan joukon erikokoisia ja -muotoisia keinotekoisia mikrokanavia, joihin he asettivat siittiöitä. Sen jälkeen he pystyivät muuttamaan nesteen virtausta putkien läpi tutkiakseen, miten solut reagoivat erilaisiin virtausnopeuksiin.

Tutkijat havaitsivat, että tietyillä virtausnopeuksilla siittiösolut pystyivät uimaan hyvin tehokkaasti vastavirtaan. ”Huomasimme, että jos luodaan oikeat virtausnopeudet, niitä voi tarkkailla uimassa vastavirtaan useita minuutteja”, Dunkel sanoo. ”Mekanismi on hyvin kestävä.”

Tutkijat havaitsivat lisäksi yllättäen, että siittiöt eivät uineet suorassa linjassa vastavirtaan, vaan spiraalimaisesti kanavan seinämiä pitkin. Siittiösolut reagoivat virtausnopeuden eroon lähellä kammion seinämiä – jossa neste vetää puoleensa pintaa ja on siksi hitaimmillaan – ja vapaasti virtaavan putken keskellä, Dunkel sanoo.

Jos biologit pystyvät havainnoimaan samankaltaisia nesteen virtausnopeuksia munanjohtimessa, se voisi auttaa vahvistamaan, käyttävätkö siittiösolut todellakin tätä mekanismia navigoidakseen elimistön läpi, hän sanoo.

Mahdolliset edistysaskeleet keinosiemennyksessä

Ei tämä ainoastaan parantaisi ymmärrystämme ihmisen lisääntymisestä, vaan se voisi myös jonain päivänä mahdollistaa uusien diagnostisten työkalujen ja tehokkaampien keinosiemennystekniikoiden suunnittelun, tutkijat väittävät. Lisääntymisasiantuntijat voisivat ottaa siemennestenäytteitä ja luoda keinotekoisesti uudelleen kehon sisällä vallitsevat olosuhteet, jotta voitaisiin tunnistaa solut, jotka ovat parhaita uimareita, jotta voitaisiin esivalikoida ne solut, jotka todennäköisimmin onnistuvat, Dunkel sanoo.

Tutkijat voivat myös kokeilla erilaisia nesteen viskositeetteja mikrokanavissa selvittääkseen, mitkä niistä johtavat voimakkaimpaan vastavirtaan uinti-ilmiöön, Dunkel sanoo. ”Ajatuksena olisi siis hienosäätää sen nestemäisen väliaineen ominaisuuksia, jossa siittiöitä on, ennen kuin se asetetaan kehoon, jotta tiedetään, että solut voivat saavuttaa optimaalisen vastavirtaan uinnin.”

Jackson Kirkman-Brown, Birminghamin yliopiston lisääntymistieteiden kunniatohtori ja Birminghamin naisten hedelmällisyyskeskuksen tiedepäällikkö, kumpikin Iso-Britanniassa, sanoo, että tutkimus antaa meille tärkeän uuden näkemyksen mekanismista, jota siittiöt saattavat käyttää navigoidakseen ihmiskehon sisällä.

”Emme todellakaan tiedä käytännössä mitään siitä, miten siittiösolut navigoivat, joten tämä antaa meille lisää tietoa mahdollisesta mekanismista, joka saattaa olla tärkeä”, hän sanoo. ”Se kertoo meille, että ihmisen siittiöt näyttävät liikkuvan eri tavalla kuin muut asiat, jotka liikkuvat hännän avulla.”

Mutta tarvitaan vielä paljon työtä sen selvittämiseksi, käyttäytyvätkö siittiösolut samalla tavalla itse munanjohtimen sisällä olevassa paljon monimutkaisemmassa maastossa. ”Tämä on valtava askel sen ymmärtämisessä, mikä saattaa vaikuttaa siittiöihin tuossa ympäristössä, mutta se on kaukana siitä, että selitettäisiin, mikä niihin todella vaikuttaa”, Kirkman-Brown sanoo. ”Ihmiset varmasti yrittävät löytää tämän mekanismin tapahtuvan , mutta siitä tulee monimutkainen takaa-ajo.”

Sillä välin tutkijat aikovat ryhtyä tutkimaan, voivatko siittiöiden solut työskennellä yhdessä saavuttaakseen munasolun. ”Yleisesti ajatellaan, että siittiösolujen välillä on kilpailua, jossa vahvin saavuttaa munasolun ensimmäisenä”, Dunkel sanoo. ”Ryhmämme ja muiden viimeaikaiset tutkimukset osoittavat kuitenkin, että siittiöt kerääntyvät käytännössä aina putken pinnalle, ja siittiösolujen paikallinen pitoisuus voi olla suuri, joten näiden solujen välillä voi itse asiassa olla yhteistyötä, jonka ansiosta ne uivat yhdessä nopeammin.”

Tutkimusta tuki Euroopan tutkimusneuvosto.

Tutkimusta tuki Euroopan tutkimusneuvosto.

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.