Емкость

Емкость предпоследняя. ^{[ 1 ]} один из этапов созревания млекопитающих сперматозоидов , который необходим для того, чтобы сделать их способными оплодотворить яйцеклетку Это . ^{[ 2 ]} Этот шаг представляет собой биохимическое событие; сперматозоиды двигаются нормально и выглядят зрелыми до капацитации. In vivo капацитация происходит после эякуляции , когда сперматозоиды покидают влагалище и попадают в верхние женские репродуктивные пути . Матка участвует в этапах капацитации , секретируя стеролсвязывающий альбумин , липопротеины , а также протеолитические и гликозидазные ферменты, такие как гепарин.

В целях экстракорпорального оплодотворения капацитация происходит путем инкубации сперматозоидов, которые либо подверглись эякуляции, либо были извлечены из придатка яичка и инкубированы в определенной среде в течение нескольких часов. Существуют различные методы выполнения этапа капацитации: простая промывка, миграция (всплывание), градиенты плотности и фильтрация. Цель состоит в том, чтобы изолировать как можно больше подвижных сперматозоидов и устранить неподвижные или мертвые сперматозоиды. После капацитации in vivo или in vitro сперма должна пройти финальную стадию созревания — активацию, включающую акросомную реакцию .

Сперматозоиды немлекопитающих не требуют этого этапа капацитации и готовы оплодотворить яйцеклетку сразу после выхода из самца.

Функция и механизм

Капацитация имеет два эффекта: дестабилизация акросомальной мембраны головки спермия, которая позволяет ей проникать во внешний слой яйцеклетки, и химические изменения в хвосте, которые обеспечивают большую подвижность сперматозоида. ^{[ 3 ]} Изменениям способствует удаление стеринов (например, холестерина ) и нековалентно связанных эпидидимальных/семенных гликопротеинов . В результате получается более текучая мембрана с повышенной проницаемостью для кальция. ²⁺ ион.

Приток Ca ²⁺ вызывает повышение внутриклеточных уровней цАМФ и, следовательно, увеличение подвижности. Гиперактивация совпадает с началом капацитации и является результатом увеличения Ca ²⁺ уровни. Он оказывает синергетический стимулирующий эффект с аденозином, который повышает активность аденилатциклазы в сперматозоидах. ^{[ нужна ссылка ]}

трипептидному Пептид, способствующий оплодотворению (FPP), необходим для контроля капацитации. FPP вырабатывается в предстательной железе как компонент семенной жидкости. FPP вступает в контакт со сперматозоидами во время эякуляции, когда сперматозоиды и семенная жидкость смешиваются. Высокий уровень активного FPP предотвращает конденсатор. После эякуляции концентрация ФПП в женских половых путях падает. ^{[ нужна ссылка ]}

Индукция

Поскольку вспомогательные репродуктивные технологии или ВРТ, такие как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) или внутриматочная инсеминация (ВМИ), требуют индукции капацитации сперматозоидов за пределами нормальных биологических параметров, были разработаны многочисленные методы, чтобы вызвать этот процесс в сперматозоидах млекопитающих. Сперматозоиды собирают во время эякуляции или из каудального придатка яичка и оставляют для разжижения при комнатной температуре. Затем можно вызвать капацитацию путем добавления среды, имитирующей электролитический состав маточных труб , где происходит оплодотворение. Эти среды различаются у разных видов, но они основаны на солевом растворе и содержат энергетические субстраты, такие как лактат, пируват и, возможно, глюкоза. Для облегчения удаления холестерина из мембраны сперматозоидов необходим акцептор холестерина, которым всегда является альбумин. Бычий сывороточный альбумин обычно используется для исследований на животных in vitro , а сывороточный альбумин человека (ЧСА) используется для индукции капацитации сперматозоидов человека.

Бикарбонат является жизненно важным компонентом сред, вызывающих капацитацию, поскольку он совместно транспортируется в цитозоль , где активирует растворимую аденилатциклазу (sAC), а также действует как буфер pH, необходимый для предотвращения снижения pH в культуре, что является необходимым дополнением. при инкубации клеток при 5% CO ₂ обычно используется, хотя и не требуется. Хлорид кальция добавляется для облегчения притока катионов кальция. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} В моделях на животных в качестве основы обычно используется среда Тайрода с альбумин-лактат-пируватом (TALP), которая содержит каждый из этих компонентов. У людей используется человеческая трубная жидкость (HTF).

Эти среды могут быть дополнены другими химическими веществами, чтобы вызвать гиперактивированную подвижность сперматозоидов и/или акросомную реакцию. При экстракорпоральном оплодотворении животных кофеин в концентрации 5 мМ является сильным индуктором капацитации сперматозоидов in vitro . ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} кальция Ионофоры также идеально подходят для индукции капацитации. ^{[ 7 ]} Добавление гепарина в среду, индуцирующую капацитацию, имитирует секрецию гепариноподобных гликозаминогликанов (ГАГ) вблизи ооцита и инициирует акросомную реакцию. Этот эффект усиливается при добавлении лизофосфатидилхолина (ЛК) совместно с гепарином. ^{[ 8 ]} катехоламины, такие как норадреналин , в низких концентрациях способствуют индукции акросомной реакции. Было показано, что ^{[ 9 ]}

in vitro Методы капацитации

Традиционными методами проведения капацитации in vitro являются:

Простая промывка: этот метод удаляет только семенную плазму, но не отбирает лучшие сперматозоиды. Образец центрифугируют, а затем удаляют надосадочную жидкость. Его используют при тяжелой олигозооспермии, криптозооспермии или при биопсии яичка. Он также выполняется перед другими методами емкостной терапии.

Миграция (вплавление). Сначала проводится центрифугирование и удаляется семенная плазма. Затем сверху добавляют 0,5-1 мл культуральной среды и после инкубационного периода при 37°С лучшие подвижные сперматозоиды поднимутся снизу вверх по пробирке (здоровые сперматозоиды переходят в культуральную среду). Для получения фракции, богатой сперматозоидами, собирают верхний слой. Он до сих пор широко используется и полезен при нормозооспермии. Позволяет получать фракции, содержащие более 90% ПР сперматозоидов.

Градиенты плотности. При этом методе пробирка заполняется слоями жидкостей разной плотности, а на верхний слой помещается сперма. Затем пробирка подвергается центрифугированию для фильтрации клеточного мусора и неподвижных клеток. После центрифугирования здоровые сперматозоиды оказываются в самом нижнем слое жидкости пробирки, а дебрис и неподвижные сперматозоиды – в верхних слоях. Эта процедура занимает около 60 минут и особенно показана при олигозооспермии, астенозооспермии и обильных пробах дебриса. В конце концов все клетки окажутся внизу, но клетки с большей подвижностью прибудут раньше. Эту процедуру часто называют просто «методом Перколла», поскольку Перколл часто использовался в качестве среды плотности, но теперь используются и другие среды плотности. ^{[ 10 ]}

Фильтрация. Он состоит из фильтра, который не пропускает все сперматозоиды. В настоящее время он используется реже, и через фильтр проходят только сперматозоиды с лучшей подвижностью.

Однако в настоящее время существуют новые методы, которые превосходят эти. Например, у нас есть PICSI, MACS или микрофлюидные чипы.

Измерение

Было разработано множество методов для оценки степени капацитации сперматозоидов in vitro. Компьютерный анализ спермы (CASA) был разработан в 1980-х годах для измерения кинематики сперматозоидов. ^{[ 11 ]} CASA использует фазово-контрастную микроскопию в сочетании с программным обеспечением для отслеживания сперматозоидов для анализа параметров подвижности сперматозоидов. ^{[ 11 ]} Было показано, что некоторые параметры, такие как криволинейная скорость (VCL), прямолинейная скорость (VSL), средняя скорость пути (VAP) и амплитуда бокового смещения головки (ALH), положительно коррелируют с приобретением способности к внесению удобрений и поэтому используются для выявления гиперактивной подвижности сперматозоидов. ^{[ 12 ]}

Хотя измерения подвижности имеют решающее значение для выявления наличия гиперактивной подвижности, были разработаны дополнительные методы для выявления возникновения акросомной реакции. В простом методе для окрашивания клеток используется бриллиантовый синий Кумасси G250, что обеспечивает визуальное подтверждение неповрежденных или прореагировавших акросом. ^{[ 13 ]} Более продвинутые методы используют флуоресцентной или электронной микроскопии методы флуоресцеином . Конъюгированный с арахисовый агглютинин (FITC-PNA) или Pisum sativum агглютинин (FITC-PSA) можно использовать для флуоресцентной маркировки акросомы сперматозоидов, которую затем можно использовать для оценки состояния акросомы с помощью флуоресцентного микроскопа . ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}^{[ 16 ]}

Открытие

Об открытии этого процесса независимо сообщили в 1951 году Мин Чуэ Чанг. ^{[ 17 ]} и Колин Рассел Остин . ^{[ 18 ]}^{[ 19 ]}

См. также

Ссылки

^ Джонсон М.Х. (2007). Существенное воспроизведение (6-е изд.). Малден Массачусетс: Научные публикации Блэквелла. стр. 177–178. ISBN 978-1-4051-1866-8 .
^ Лосано ГМ, Бехарано И, Эспино Х, Гонсалес Д, Ортис А, Гарсия ХФ, Родригес А.Б., Парьенте Х.А. (2009). «Капаситация в градиенте плотности является наиболее подходящим методом для улучшения оплодотворения и уменьшения фрагментации ДНК сперматозоидов у бесплодных мужчин» . Анатолийский журнал акушерства и гинекологии . 3 (1): 1–7.
^ Окабе М (2013). «Клеточная биология оплодотворения млекопитающих» . Разработка . 140 (22): 4471–4479. дои : 10.1242/dev.090613 . ПМИД 24194470 . S2CID 2015865 .
^ Висконти П.Е., Галантино-Гомер Х., Мур Г.Д., Бэйли Дж.Л., Нин Х., Форнес М., Копф Г.С. (1998). «Молекулярные основы капацитации сперматозоидов» . Журнал андрологии . 19 (2): 242–248. дои : 10.1002/j.1939-4640.1998.tb01994.x . ПМИД 9570749 . S2CID 14590131 .
^ Пуга Молина Л.С., Люке ГМ, Балестрини П.А., Марин-Бриггилер С.И., Ромаровски А., Буффоне М.Г. (2018). «Молекулярные основы капацитации сперматозоидов человека» . Границы клеточной биологии и биологии развития . 6 : 72. дои : 10.3389/fcell.2018.00072 . ПМК 6078053 . ПМИД 30105226 .
^ Набави Н., Тодехдеган Ф., Ширави А. (сентябрь 2013 г.). «Влияние кофеина на подвижность и жизнеспособность сперматозоидов и экстракорпоральное оплодотворение беспородных мышей в средах Т6 и М16» . Иранский журнал репродуктивной медицины . 11 (9): 741–746. ПМЦ 3941327 . ПМИД 24639814 .
^ Jump up to: ^а ^б Баракат И.А., Данфур М.А., Галеван Ф.А., Дхил М.А. (2015). «Влияние различных концентраций кофеина, пентоксифиллина и калликреина на гиперактивацию замороженной бычьей спермы» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2015 : 948575. doi : 10.1155/2015/948575 . ПМК 4407405 . ПМИД 25950005 .
^ Пэрриш Дж., Суско-Пэрриш Дж., Винер М.А., Первая Нидерланды (1988). «Капацитация бычьей спермы гепарином» . Биология размножения . 38 (5): 1171–1180. дои : 10.1095/biolreprod38.5.1171 . ПМИД 3408784 .
^ Уэй А.Л., Киллиан Дж.Дж. (2002). «Капаситация и индукция акросомной реакции в сперматозоидах быка норадреналином». Журнал андрологии . 23 (3): 352–357. дои : 10.1002/j.1939-4640.2002.tb02242.x . ПМИД 12002437 .
^ «Подплывание спермы – Перколл | Фертилитикрет» .
^ Jump up to: ^а ^б Мортимер Д., Мортимер С.Т. (2013). «Компьютерный анализ спермы (CASA) подвижности и гиперактивации сперматозоидов». Сперматогенез . Методы молекулярной биологии. Том. 927. стр. 77–87. дои : 10.1007/978-1-62703-038-0_8 . ISBN 978-1-62703-037-3 . ПМИД 22992905 .
^ Верстеген Дж., Игер-Уада М., Онклин К. (2002). «Компьютерные анализаторы спермы в андрологических исследованиях и ветеринарной практике». Териогенология . 57 (1): 149–179. дои : 10.1016/S0093-691X(01)00664-1 . ПМИД 11775967 .
^ Лу ХИ, Лу Дж.К., Ху Я., Ван Ю.М., Хуан Ю.Ф. (2002). «[Обнаружение морфологии сперматозоидов человека и акросомной реакции с помощью окрашивания бриллиантовым синим Кумасси]». Чжунхуа Нань Кэ Сюэ = Национальный журнал андрологии . 8 (3): 204–206. ПМИД 12478845 .
^ Ченг Ф.П., Фазели А., Вурхаут В.Ф., Маркс А., Беверс М.М., Коленбрандер Б. (1996). «Использование арахисового агглютинина для оценки акросомального статуса и акросомной реакции, индуцированной zona pellucida, в сперматозоидах жеребца». Журнал андрологии . 17 (6): 674–682. дои : 10.1002/j.1939-4640.1996.tb01852.x . ПМИД 9016398 .
^ Либерт П., Данги А., Леле Ф., Мери С., Лебрен П. (2009). «Улучшенная методология обнаружения и количественной оценки акросомной реакции в сперматозоидах мыши». Гистология и гистопатология . 24 (8): 999–1007. дои : 10.14670/HH-24.999 . ПМИД 19554507 .
^ Одзаки Т., Такахаси К., Канасаки Х., Миядзаки К. (2002). «Оценка акросомной реакции и жизнеспособности сперматозоидов человека с помощью двух флуоресцентных красителей». Архив гинекологии и акушерства . 266 (2): 114–117. дои : 10.1007/s004040000112 . ПМИД 12049293 . S2CID 19898325 .
^ Чанг MC (1951). «Оплодотворяющая способность сперматозоидов, попадающих в маточные трубы». Природа . 168 (4277): 697–698. Бибкод : 1951Natur.168..697C . дои : 10.1038/168697b0 . ПМИД 14882325 . S2CID 4180774 .
^ Остин CR (1951). «Наблюдения за проникновением сперматозоида в яйцеклетку млекопитающих» . Австралийский журнал научных исследований Б. 4 (4): 581–596. дои : 10.1071/BI9510581 . ПМИД 14895481 .
^ «Некролог: Колин Остин» (PDF) . Информационный бюллетень Австралийской академии наук . 60 : 11. 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2008 г. Проверено 16 июля 2008 г.

Дальнейшее чтение

Боден С., Кипта Д., Орр А. (9 октября 1996 г.). «Текущие исследования капацитации сперматозоидов: Очерк Висконти и др. Development 121: 1129-1150 (1995)» . Архивировано из оригинала 4 октября 2008 года.
Висконти П.Е., Бэйли Дж.Л., Мур Г.Д., Пан Д., Олдс-Кларк П., Копф Г.С. (апрель 1995 г.). «Капаситация сперматозоидов мыши. I. Корреляция между состоянием капацитации и фосфорилированием тирозина белка» (PDF) . Разработка . 121 (4): 1129–37. дои : 10.1242/dev.121.4.1129 . ПМИД 7743926 .
Висконти П.Е., Мур Г.Д., Бэйли Дж.Л., Леклерк П., Коннорс С.А., Пан Д., Олдс-Кларк П., Копф Г.С. (апрель 1995 г.). «Капаситация сперматозоидов мыши. II. Фосфорилирование и капацитация тирозина белка регулируются цАМФ-зависимым путем» (PDF) . Разработка . 121 (4): 1139–50. дои : 10.1242/dev.121.4.1139 . ПМИД 7538069 .

Внешние ссылки

Сперма + емкость Национальной медицинской библиотеки США по медицинским предметным рубрикам (MeSH)

[1] Джонсон М.Х. (2007). Существенное воспроизведение (6-е изд.). Малден Массачусетс: Научные публикации Блэквелла. стр. 177–178. ISBN 978-1-4051-1866-8 .

[2] Лосано ГМ, Бехарано И, Эспино Х, Гонсалес Д, Ортис А, Гарсия ХФ, Родригес А.Б., Парьенте Х.А. (2009). «Капаситация в градиенте плотности является наиболее подходящим методом для улучшения оплодотворения и уменьшения фрагментации ДНК сперматозоидов у бесплодных мужчин» . Анатолийский журнал акушерства и гинекологии . 3 (1): 1–7.

[3] Окабе М (2013). «Клеточная биология оплодотворения млекопитающих» . Разработка . 140 (22): 4471–4479. дои : 10.1242/dev.090613 . ПМИД 24194470 . S2CID 2015865 .

[4] Висконти П.Е., Галантино-Гомер Х., Мур Г.Д., Бэйли Дж.Л., Нин Х., Форнес М., Копф Г.С. (1998). «Молекулярные основы капацитации сперматозоидов» . Журнал андрологии . 19 (2): 242–248. дои : 10.1002/j.1939-4640.1998.tb01994.x . ПМИД 9570749 . S2CID 14590131 .

[pmid30105226-5] Пуга Молина Л.С., Люке ГМ, Балестрини П.А., Марин-Бриггилер С.И., Ромаровски А., Буффоне М.Г. (2018). «Молекулярные основы капацитации сперматозоидов человека» . Границы клеточной биологии и биологии развития . 6 : 72. дои : 10.3389/fcell.2018.00072 . ПМК 6078053 . ПМИД 30105226 .

[6] Набави Н., Тодехдеган Ф., Ширави А. (сентябрь 2013 г.). «Влияние кофеина на подвижность и жизнеспособность сперматозоидов и экстракорпоральное оплодотворение беспородных мышей в средах Т6 и М16» . Иранский журнал репродуктивной медицины . 11 (9): 741–746. ПМЦ 3941327 . ПМИД 24639814 .

[Barakat_2015-7] Jump up to: ^а ^б Баракат И.А., Данфур М.А., Галеван Ф.А., Дхил М.А. (2015). «Влияние различных концентраций кофеина, пентоксифиллина и калликреина на гиперактивацию замороженной бычьей спермы» . БиоМед Исследования Интернэшнл . 2015 : 948575. doi : 10.1155/2015/948575 . ПМК 4407405 . ПМИД 25950005 .

[8] Пэрриш Дж., Суско-Пэрриш Дж., Винер М.А., Первая Нидерланды (1988). «Капацитация бычьей спермы гепарином» . Биология размножения . 38 (5): 1171–1180. дои : 10.1095/biolreprod38.5.1171 . ПМИД 3408784 .

[9] Уэй А.Л., Киллиан Дж.Дж. (2002). «Капаситация и индукция акросомной реакции в сперматозоидах быка норадреналином». Журнал андрологии . 23 (3): 352–357. дои : 10.1002/j.1939-4640.2002.tb02242.x . ПМИД 12002437 .

[10] «Подплывание спермы – Перколл | Фертилитикрет» .

[Mortimer_2013-11] Jump up to: ^а ^б Мортимер Д., Мортимер С.Т. (2013). «Компьютерный анализ спермы (CASA) подвижности и гиперактивации сперматозоидов». Сперматогенез . Методы молекулярной биологии. Том. 927. стр. 77–87. дои : 10.1007/978-1-62703-038-0_8 . ISBN 978-1-62703-037-3 . ПМИД 22992905 .

[12] Верстеген Дж., Игер-Уада М., Онклин К. (2002). «Компьютерные анализаторы спермы в андрологических исследованиях и ветеринарной практике». Териогенология . 57 (1): 149–179. дои : 10.1016/S0093-691X(01)00664-1 . ПМИД 11775967 .

[13] Лу ХИ, Лу Дж.К., Ху Я., Ван Ю.М., Хуан Ю.Ф. (2002). «[Обнаружение морфологии сперматозоидов человека и акросомной реакции с помощью окрашивания бриллиантовым синим Кумасси]». Чжунхуа Нань Кэ Сюэ = Национальный журнал андрологии . 8 (3): 204–206. ПМИД 12478845 .

[14] Ченг Ф.П., Фазели А., Вурхаут В.Ф., Маркс А., Беверс М.М., Коленбрандер Б. (1996). «Использование арахисового агглютинина для оценки акросомального статуса и акросомной реакции, индуцированной zona pellucida, в сперматозоидах жеребца». Журнал андрологии . 17 (6): 674–682. дои : 10.1002/j.1939-4640.1996.tb01852.x . ПМИД 9016398 .

[15] Либерт П., Данги А., Леле Ф., Мери С., Лебрен П. (2009). «Улучшенная методология обнаружения и количественной оценки акросомной реакции в сперматозоидах мыши». Гистология и гистопатология . 24 (8): 999–1007. дои : 10.14670/HH-24.999 . ПМИД 19554507 .

[16] Одзаки Т., Такахаси К., Канасаки Х., Миядзаки К. (2002). «Оценка акросомной реакции и жизнеспособности сперматозоидов человека с помощью двух флуоресцентных красителей». Архив гинекологии и акушерства . 266 (2): 114–117. дои : 10.1007/s004040000112 . ПМИД 12049293 . S2CID 19898325 .

[Chang_1951-17] Чанг MC (1951). «Оплодотворяющая способность сперматозоидов, попадающих в маточные трубы». Природа . 168 (4277): 697–698. Бибкод : 1951Natur.168..697C . дои : 10.1038/168697b0 . ПМИД 14882325 . S2CID 4180774 .

[Austin_1951-18] Остин CR (1951). «Наблюдения за проникновением сперматозоида в яйцеклетку млекопитающих» . Австралийский журнал научных исследований Б. 4 (4): 581–596. дои : 10.1071/BI9510581 . ПМИД 14895481 .

[19] «Некролог: Колин Остин» (PDF) . Информационный бюллетень Австралийской академии наук . 60 : 11. 2004. Архивировано из оригинала (PDF) 19 июля 2008 г. Проверено 16 июля 2008 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]