A héten publikálandó kutatás szerint a spermasejtek, akárcsak az íváshoz felfelé utazó lazacok, rendkívül hatékonyan úsznak az árral szemben.

A felfedezés, amelyet az MIT és a Cambridge-i Egyetem kutatói az eLife folyóiratban tesznek közzé, segíthet megérteni, hogy egyes spermiumok hogyan tesznek meg ilyen nagy távolságokat, nehéz terepen keresztül, hogy elérjék és megtermékenyítsék a petesejtet.

A több százmillió spermiumsejt közül, amelyek a petevezetékeken felfelé indulnak, csak néhány kitartó utazó éri el célját. A sejteknek nemcsak a saját hosszuk mintegy ezerszeresét kitevő távolságokat kell a megfelelő irányba úszniuk, hanem útközben különböző vegyi anyagoknak és áramlatoknak is ki vannak téve.

Míg tudjuk, hogy a spermiumsejtek képesek “kiszagolni” a petesejt által kibocsátott vegyi anyagokat, amint nagyon közel kerülnek hozzá, ez nem magyarázza meg, hogyan navigálnak útjuk nagy részében – mondja Jörn Dunkel, az MIT matematika adjunktusa, a kutatócsoport egyik tagja.

“Azt akartuk megtudni, hogy milyen fizikai mechanizmusok lehetnek felelősek a navigációért” – mondja Dunkel, aki a kutatást Vaszilij Kantslerrel, a Szkolkovói Tudományos és Technológiai Intézet és a Warwicki Egyetem munkatársával (aki jelenleg az MIT-n vendégeskedik), Raymond E. Goldsteinnel, a cambridge-i és Martyn Blayney-vel, a Bourn Hall Klinika munkatársával végezte.K. “Ha például a lazacokra gondolunk, azok képesek az árral szemben úszni, és a kérdés az volt, hogy valami hasonlót valóban meg lehet-e erősíteni az emberi spermasejtek esetében.”

Mikrocsatornák a petevezeték helyett

Az emberi testben úszkáló spermasejtek megfigyelése önmagában az emberi testben azonban nem könnyű feladat. Ezért a kutatók, hogy megértsék, mire képesek a sejtek, ehelyett egy sor különböző méretű és alakú mesterséges mikrocsatornát építettek, amelyekbe a spermiumokat helyezték. Ezután módosítani tudták a folyadék áramlását a csöveken keresztül, hogy megvizsgálják, hogyan reagálnak a sejtek a különböző áramlási sebességekre.

Megállapították, hogy bizonyos áramlási sebességeknél a spermiumok nagyon hatékonyan tudtak felfelé úszni. “Azt találtuk, hogy ha megfelelő áramlási sebességet hozunk létre, akkor több percig megfigyelhetjük őket, amint felfelé úsznak” – mondja Dunkel. “A mechanizmus nagyon robusztus.”

Még inkább meglepte a kutatókat az a megfigyelés, hogy a spermiumok nem egyenes vonalban úsztak felfelé, hanem spirális mozgást végeztek a csatorna falai mentén. Dunkel szerint a spermiumok a kamra falai közelében – ahol a folyadék a felszínhez vonzódik, és ezért a leglassabb – és a cső szabadon áramló közepén az áramlás sebességének különbségére reagálnak.

Ha a biológusok képesek lesznek hasonló folyadékáramlási sebességet megfigyelni a petefészekben, az segíthet megerősíteni, hogy a spermiumok valóban ezt a mechanizmust használják-e a testben való navigációra – mondja.

Lehetséges előrelépések a mesterséges megtermékenyítésben

Ez nemcsak az emberi szaporodás megértését javítaná, hanem egy napon új diagnosztikai eszközök és hatékonyabb mesterséges megtermékenyítési technikák tervezését is lehetővé tenné – állítják a kutatók. A reprodukciós szakemberek spermamintákat vehetnének, és mesterségesen rekonstruálhatnák a testben uralkodó körülményeket, hogy azonosítsák a legjobb úszóképességű sejteket, így próbálva előválogatni azokat, amelyek a legnagyobb valószínűséggel sikeresek, mondja Dunkel.

A kutatók különböző folyadékviszkozitásokkal is kísérletezhetnek a mikrocsatornákon belül, hogy meghatározzák, melyik eredményezi a legerősebb felfelé úszó hatást, mondja. “Az ötlet tehát az lenne, hogy finomhangoljuk annak a folyadékközegnek a tulajdonságait, amelyben a spermiumsejtek vannak, mielőtt behelyezzük a testbe, hogy tudjuk, a sejtek optimális felfelé úszást tudnak elérni.”

Jackson Kirkman-Brown, a Birminghami Egyetem reprodukciós tudományok tiszteletbeli olvasója és a Birmingham Women’s Fertility Centre tudományos vezetője, mindkettő az Egyesült Királyságban, szerint a kutatás fontos új betekintést nyújt egy olyan mechanizmusba, amelyet a spermiumok az emberi testben való navigáláshoz használhatnak.

“Gyakorlatilag semmit sem tudunk arról, hogyan navigálnak a spermiumsejtek, így ez több információt ad egy lehetséges mechanizmusról, amely fontos lehet” – mondja. “Elmondja nekünk, hogy az emberi spermiumok, úgy tűnik, másképp mozognak, mint más dolgok, amelyek farokkal hajtják magukat.”

Még sokkal több munkára lesz azonban szükség annak megállapításához, hogy a spermiumsejtek ugyanígy viselkednek-e a sokkal összetettebb terepen, magában a petevezetékben. “Ez egy hatalmas lépés annak megértésében, hogy mi befolyásolhatja a spermiumokat ebben a környezetben, de még messze nem magyarázza meg, hogy mi befolyásolja őket” – mondja Kirkman-Brown. “Az emberek minden bizonnyal megpróbálják megtalálni ezt a mechanizmust történik , de ez egy bonyolult hajsza lesz.”

Eközben a kutatók azt tervezik, hogy elkezdik vizsgálni, hogy a spermiumok képesek-e együttműködni, hogy elérjék a petesejtet. “Általánosan elterjedt nézet, hogy a spermiumsejtek között verseny van, és a legerősebb éri el először a petesejtet” – mondja Dunkel. “A mi és mások által végzett legújabb tanulmányok azonban azt mutatják, hogy a spermiumok gyakorlatilag mindig a cső felszínén gyűlnek össze, és a végén a spermiumsejtek magas helyi koncentrációját érhetjük el, így valójában létezhet együttműködés e sejtek között, ami lehetővé teszi számukra, hogy közösen gyorsabban ússzanak.”

A kutatást az Európai Kutatási Tanács támogatta.

A kutatást az Európai Kutatási Tanács támogatta.

Vélemény, hozzászólás?

Az e-mail-címet nem tesszük közzé.