Сперматозоиды не любят ментол

Биологи изучили особенности дозревания сперматозоидов. Оказалось, что под воздействием ментола мужские клетки утрачивают боевые навыки и не могут пробить защитный слой яйцеклетки.

Чтобы внешне и генетически здоровый сперматозоид был еще и дееспособным, ему необходимо дозреть – отсидеться в придатках яичек и, уже попав в женские половые пути, обнажить реакционный «носик» -- акросому. Обнажение акросомы (капацитация) – это приведение в боевую готовность основного клеточного оружия, без которого сперматозоид не сможет протаранить защитную оболочку женской гаметы.

То есть здоровые и крепкие живчики – это всего лишь полуфабрикаты, не готовые к употреблению (оплодотворению). Причем, завершающие этапы «дожаривания» клеток-полуфабрикатов происходят непосредственно перед выходом наружу и уже в женской половой системе.

Исследователи из научных центров Мексики и Австралии под руководством Джерарда Гиббса (Gerard M. Gibbs) из университета Монаш (Monash University) изучили молекулярную рецептуру доведения сперматозоидов до полной готовности. Описанные тонкости пригодятся как для разработки негормональных средств контрацепции, так и для лечения мужского бесплодия.

Ядовитая приправа

Сперматозоиды млекопитающих просто напичканы белками CRISP (всего четыре разновидности). CRISP всех форм и размеров – это белки, управляющие ионными каналами сперматозоидов и клеток, входящих в структуру мужского полового тракта. Примечательно то, что эти же белки входят в состав яда рептилий. «Белки CRISP управляют потоками ионов и изменяют мембранный потенциал клетки, -- объясняют авторы исследования. – Сперматозоиды используют эти клеточно-ионные механизмы для дозревания, движения и оплодотворения, рептилии – для отравления жертвы».

Джерард Гиббс и коллеги обратили особое внимание на CRISP4 – белок, предположительно ответственный за дозревание мышиных сперматозоидов в придатках яичек. Биологи не упустили из виду и TRPM8 -- белок, который координирует ионные токи и одновременно ощущает холод и вкус ментола. В 2009 году ученые обнаружили, что холодовые рецепторы имеются и на человеческих сперматозоидах (хладорецепторы на половых клетках грызунов были обнаружены несколько раньше – в 2001 году), только что они там делают, было пока непонятно.

В исследовании, результаты которого появились в PNAS, ученые попытались убить сразу двух зайцев: узнать, зачем мужской половой системе нужен ядовитый белок, а сперматозоиду – ментоловый рецептор. Несмотря на то, что биологи экспериментировали с клетками грызунов, полученные результаты могут быть «очеловечены»: в репродуктивной системе Homo sapiens присутствуют точно такие же или очень похожие белки.

Эксперименты

Чтобы подтвердить, что ядовитый белок играет какую-то роль в дозревании сперматозоидов, ученые провели эксперимент in vitro. Нескольких молекул CRISP4 было достаточно, чтобы изменились потоки ионов и потенциал мембраны сперматозоидов-полуфабрикатов. Ученые «отмыли» экспериментальные сперматозоиды от ядовитого белка, после чего характеристики мембраны вернулись к прежнему состоянию. «Потоки кальция играют важную роль в активации сперматозоидов, -- резюмируют авторы исследования результаты первого эксперимента. – То, что сперматозоиды отреагировали на CRISP4, означает, что этот белок оказывает влияние на подвижность и дееспособность половых клеток».

В следующем эксперименте ученые поочередно воздействовали ментолом и ядовитым белком (CRISP4) на холодовый рецептор мышиных сперматозоидов. Оказалось, что ментол (активатор рецептора TRPM8) снижает чувствительность сперматозоидов к прогестерону – гормону, который помогает мужским половым клеткам найти женскую гамету. Более того, под воздействием ментола сперматозоиды не проходят капацитацию и не выделяют содержимое акросомы, которое и должно растворить защитную оболочку женской половой клетки. То есть в случае с яйцеклеткой и сперматозоидом «свежее дыхание не облегчает понимание»: сперматозоид тщетно бьется о защитный слой яйцеклетки и не проникает внутрь. Если же сперматозоид слегка притравить CRISP4, то «понимание» между женской и мужской клетками восстанавливается.

«На разных стадиях оплодотворения TRPM8 выполняет различные функции, - говорят авторы статьи, ссылаясь на предшествующие исследования. – Вероятно, у более зрелого сперматозоида, прошедшего капацитацию, ментоловый рецептор выполняет другие функции. Ясно, что CRISP4 контролирует работу TRPM8».

«Ранее мы показали, что большие концентрации ментола стимулируют акросомную реакцию даже в отсутсвии прогестерона, -- продолжают авторы исследования. – В настоящей работе мы выяснили, что ментол может и угнетать акросомную реакцию. Все зависит от концентрации, срока и продолжительности воздействия».

В эксперименте in vivo ученые проверили фертильность трансгенных мышей, в организме которых отсутствует ядовитый белок. Оказалось, что внешне здоровые мыши (с нормально развитыми половыми органами) выделяли достаточное количество сперматозоидов, но по своей эффективности те уступали половым клеткам мышей из контрольной группы. То есть сперматозоиды были «сырыми» и нуждались в доведении до «полной готовности».

Ученые отмечают, что с ментоловым рецептором сперматозоидов еще предстоит разобраться. Зато уже сейчас понятно, что ядовитый белок доводит сперматозоиды до готовности и помогает им оплодотворить яйцеклетку.

«Изменения количества и функций CRISP и TRPM8 выявлены при некоторых, в том числе онкологических, заболеваниях мужской репродуктивной системы. Это означает, что данные соединения обеспечивают и фертильность, и просто здоровье. Результаты дальнейших исследований пригодятся для фармакологии и медицины», -- считают авторы исследования. По их мнению, ментоловый рецептор и ядовитый белок пригодятся как для контрацепции, так и для лечения некоторых форм бесплодия.