Het Geheim van Vruchtbaar Sperma
Om de oorzaken van mannelijke onvruchtbaarheid beter te begrijpen, onderzoekt een team van onderzoekers uit de Bay Area de factoren, zowel fysiologisch als biochemisch, die vruchtbaar sperma onderscheiden van onvruchtbaar sperma. Tijdens de 58e jaarlijkse bijeenkomst van de Biophysical Society, die plaatsvond van 15 tot 19 februari 2014 in San Francisco, Californië, presenteerde het team zijn werk om eiwitten te identificeren en karakteriseren die bekend staan als ionkanalen, welke cruciaal zijn voor de vruchtbaarheid van sperma en tot expressie komen in het plasmamembraan van een spermacel.
"Elke kennis die op dit gebied wordt opgedaan, kan helpen bij het creëren van broodnodige diagnostische tests en behandelingen voor mannelijke onvruchtbaarheid, wat in wezen een idiopathische aandoening is, omdat op dit moment 80 procent van de gevallen van mannelijke onvruchtbaarheid niet kan worden gediagnosticeerd of behandeld," zei Melissa Miller, een postdoctoraal onderzoeker. Miller werkt in de laboratoria van haar beide coauteurs, Polina Lishko van de University of California, Berkeley (UCB), en Yuriy Kirichok van de University of California, San Francisco (UCSF).
Om ionkanalen te bestuderen, registreren de onderzoekers de elektrische activiteit van sperma-ionkanalen onder strikt gecontroleerde omstandigheden.
"Onze laboratoria hebben drie ionkanalen gekarakteriseerd die verantwoordelijk zijn voor het reguleren van calcium (CatSper), kalium (Slo1) en protonen (Hv1) binnen spermacellen," zei Miller. "Tot nu toe is het sperma-kationenkanaal CatSper het best bestudeerd, dat exclusief tot expressie komt in spermacellen en een ideaal doelwit vormt voor de ontwikkeling van een uniseks anticonceptiemiddel; geen enkele andere cel in het lichaam staat bekend om dit eiwit te produceren."
"We hebben onlangs gerapporteerd dat het vrouwelijke hormoon progesteron CatSper activeert via een niet-genomisch pad. Bij normaal vruchtbare spermacellen werd de activiteit van CatSper sterk verhoogd door toevoeging van progesteron. Echter, patch clamp-opnames van spermacellen van patiënten met een CatSper-deletie toonden geen reactie op progesteron en produceerden ook geen basale CatSper-stroom," zei Miller. "Dit toont directe regulatie van het CatSper-kanaal in menselijk sperma door steroïde hormonen aan.
"Steroïde hormonen regelen fundamentele fysiologische functies via zowel traditionele genomische als onconventionele, niet-genomische paden. Eerder onderzoek heeft vastgesteld dat niet-genomische signalering een cruciale rol speelt bij zowel de activatie van menselijke spermacellen als de modulatie van pijnperceptie binnen neuronen van het ruggenmerg. Omdat de moleculaire bepalers van dit pad slecht begrepen zijn, werkt het team van Miller aan het ontrafelen van de precieze moleculaire signaalcascade die optreedt in spermacellen en neuronen na behandeling met progesteron.
"Het ontbreken van CatSper-activiteit is sterk gecorreleerd met mannelijke onvruchtbaarheid, dus de identificatie van dit endogene signaalmolecuul zou ons een nieuwe biomarker voor mannelijke vruchtbaarheid geven die direct in de kliniek gebruikt kan worden als een manier om snel het vruchtbaarheidspotentieel van sperma te beoordelen," zei Miller.
Al met al kan de kennis die uit de studies van het team is verkregen in de toekomst worden gebruikt voor de ontwikkeling van nieuwe pijnbestrijdingstherapieën, evenals diagnostische tests en behandelingen voor mannelijke onvruchtbaarheid.
