Сперматозоиды тонут из-за одной мутации

Всего лишь одна генетическая поломка «топит» сперматозоиды, не позволяя им добраться до яйцеклетки и оплодотворить ее. Мутация не очень заметная, но коварная: внешне такие сперматозоиды почти не отличаются от здоровых, поэтому врачи не могут определить причину мужского бесплодия.

Не так давно биологи описали особенности навигационной молекулярной системы, без которой сперматозоиды могут заблудиться или обессилеть и не преодолеть систему защитных барьеров яйцеклетки. А еще ученые выяснили, что гаплоидные клетки- хвостатики не любят ментол: от «свежего дыхания» они утрачивают боевые навыки и не могут пробить защитный слой женской клетки. Последнее исследование, результаты которого появились в Science Translational Medicine, показывает, что всего лишь одна генетическая поломка мешает сперматозоидам плавать. Исследователи утверждают, что эта мутация встречается почти у четверти мужчин.

Сперматозоид - дайвер

Ген, держащий сперматозоиды на плаву, кодирует гликопротеин бета-дефенсин 126 (DEFB126). Это соединение производится клетками придатков яичек, в которых сперматозоиды-полуфабрикаты отсиживаются и частично дозревают. Именно здесь мужские половые клетки учатся вилять хвостом и разрушать защитный слой яйцеклетки. Благодаря низкому парциальному давлению кислорода и отсутствию фруктозы спермии «консервируются», сохраняясь в придатках на длительное время.

DEFB126 – это соединение, которое можно сравнить с дайверским костюмом. Его сперматозоид надевает, находясь в придатках яичек. Бета-дефенсиновая оболочка предохраняет сперматозоид от атаки женской иммунной системы. Она же (бета-дефенсиновая оболочка) помогает сперматозоиду продвигаться через толщу цервикальной слизи – субстанции, которая вырабатывается клетками шейки матки для того, чтобы сперматозоид не засох и мог некоторое время жить в женских половых путях.

Профессор Гери Шерр (Gary Cherr) и Теодор Толлнер (Theodore L. Tollner) из Калифорнийского университета в Девисе (University of California, Davis) работали на созданием нового контрацептива. Они пытались найти антитела, которые бы обнаруживали и уничтожали все то, на чем есть молекула DEFB126. Но работа как-то не клеилась, поэтому Гери Шерр и Теодор Толлнер обратились за помощью к своему коллеге, который знает о дефенсинах все, или почти все.

Спасение утопающего

Знаток дефенсинов -- профессор Шарль Бевин (Charles Bevins) -- хотел получить человеческий дефенсин в чистой форме, после чего его можно было бы использовать для поиска антител -- новых контрацептивов. Он и сотрудники его лаборатории копировали человеческий ген, ответственный за синтез бета-дефенсина 126.

Первая попытка потерпела крах – копированный ген не синтезировал нужный белок. И только использовав материал от нескольких доноров, команда Шарля Бевина смогла получить «дайверский костюм» сперматозоида в очищенной форме. Первая неудачная попытка и подтолкнула ученых на дальнейшие исследования: они изучили мутацию и сперму первого донора. «Внешне сперматозоиды выглядят нормально, качество, подвижность и количество не вызывают подозрений. Но в цервикальной жидкости такие сперматозоиды не могут двигаться, -- пишут исследователи в Science Translational Medicine. – Если же сперматозоиды обработать бета-дефенсином 126, то они начинают передвигаться в цервикальной жидкости».

Затем перешли к клиническим исследованиям. После генетического сравнения здоровых и бесплодных мужчин, ученые пришли к выводу, что по всему миру около четверти мужчин имеют мутацию, которая топит их сперматозоиды. Некоторым это удается преодолеть -- либо из-за количества, либо из-за физиологических особенностей женской половой системы сперматозоиды все-таки оплодотворяют яйцеклетку. Но многие мужчины так и не могут оставить потомства, а врачи не могут найти этому объяснений. «В 70% случаев медики не обнаруживают причину мужского бесплодия», -- завершают авторы исследования, полагая, что простой анализ на наличие единственной мутации поможет и врачам, и мужчинам.