Wie Sperma Hyperaktiv Wird

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Sperma wird kraftvoll und unberechenbar, wenn es darauf ankommt. Forscher wissen jetzt, wie sie den energieschub erhalten.

Spermien sind anfangs ein lebhafter Haufen, aber sie werden noch aufgeregter, wenn sie sich auf ein Ei konzentrieren. Sie schwimmen schneller und ihre Schwanzbewegungen werden kraftvoller und unberechenbarer.

Nun haben Wissenschaftler dieses Verhalten, das als "Hyperaktivität" bezeichnet wird, mit selektiven Proteinkanälen im Spermienschwanz verknüpft.

Sperma-Fakten

Eine einzelne männliche Ejakulation gibt etwa einen halben Teelöffel (2,75 ml) Samen mit 180 bis 400 Millionen Spermien frei.

Wenn diese Zahl unter 20 Millionen Spermien fällt, gilt ein Mann als klinisch unfruchtbar.

Ein einzelnes Sperma ist etwa 40 Mikrometer (0,0016 Zoll) lang und trägt 23 Chromosomen. Spermien schwimmen mit etwa 30 Zoll pro Stunde und können im weiblichen Fortpflanzungstrakt bis zu drei Tage überleben.

Bildnachweis: Charles Lindemann / Oakland University

Die Ergebnisse sind in der Ausgabe der Zeitschrift vom 9. Februar aufgeführt Natur.

Durchbruch

Die Spermieaktivität ist notwendig, um zwei physische Barrieren zu durchbrechen, die das Ei vor der Befruchtung schützen.

In der aktuellen Studie werden zwei wichtige Erkenntnisse über Hyperaktivität von Spermien in den letzten Jahren miteinander verknüpft. Der erste bestand darin, dass der peitschenartige Schwanz eines Spermas mit selektiven Kanälen besetzt ist, die aus einem Protein namens CatSper1 hergestellt wurden, das nur Calciumionen durchlässt. Die Wissenschaftler wussten auch, dass Hyperaktivität mit plötzlichen Zuflüssen von Kalzium in die Schwänze einherging.

Der Schwanz eines Spermas wird Flagellum genannt und er dreht sich wie ein Bootspropeller, um das Sperma vorwärts zu bewegen.

Mit einer zellulären Aufnahmetechnik namens Patch-Clamping stellten die Forscher fest, dass die Öffnung von CatSper1 für den Zustrom von Kalzium in das Sperma verantwortlich ist. Der Kalziumanstieg bewirkt, dass sich der Schwanz des Spermas schneller und ungleichmäßiger dreht und das Sperma wird kraftvoller durch seine viskose Umgebung getrieben.

In Versuchen mit Mäusen zeigten die Forscher, dass Spermien, denen CatSper1 fehlt, nicht den hyperaktiven Zustand erreichen können, den sie für die Befruchtung von Eizellen benötigen.

Die Festung stürmen

Die erste Spermaschranke besteht aus sogenannten Cumuluszellen, die die eiähnliche Kettenhemd umhüllen.

Die zweite Barriere ist eine Membran, die Zona pellucida genannt wird. Eines der Proteine, aus denen die Zona pellucida besteht, bindet an ein Partnermolekül des Spermas. Dieser Lock-and-Key-Mechanismus ist artspezifisch und verhindert, dass Sperma und Ei verschiedener Arten zusammenkommen.

Wenn ein Sperma die Zona pellucida eines Eies erreicht, kann es die Membran mit speziellen Enzymen teilweise auflösen. Aber die Enzyme reichen nicht aus, damit das Sperma vollständig durchbricht und mit dem Ei verschmilzt.

"Wenn die Spermien bis zum Erreichen der Zona pellucida nicht hyperaktiviert sind, könnten sie nicht durchbrechen", sagte Yuriy Kirichok, Mitglied des Studienteams der Harvard Medical School. "Sie brauchen sowohl Enzyme als auch Hyperaktivität."

Wenn Sie all das wissen, sind die Proteine ​​ein gutes Ziel für die Empfängnisverhütung.

"Wir wissen, dass Mängel in CatSper1 die Befruchtung bei Mäusen blockieren", sagte Studienleiter David E. Clapham vom Howard Hughes Medical Institute. "Und da die Kanäle in menschlichen Spermien sehr ähnlich sind, gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass Sie keine männliche oder weibliche Antibabypille entwickeln könnten, die das Protein blockieren würde, bevor es die Spermien hyperaktiviert und die Befruchtung verhindert."

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