От чего зависит мужская фертильность?

Статистика показывает, что в разных странах от 8 до 12% супружеских пар не могут иметь детей. При этом не менее, чем в половине случаев причиной становится так называемый мужской фактор, и примерно четверть случаев мужского бесплодия оказываются связанными с нарушением процесса переноса спермы или с патологическими изменениями в сперме, без эректильной дисфункции.

Чтобы помочь мужчинам, страдающим бесплодием, ученые пытаются понять, какие именно механизмы приводят к нарушению процесса оплодотворения. Специалисты знают, что прежде, чем обрести способность к оплодотворению яйцеклетки, даже самые здоровые сперматозоиды должны пройти определенную подготовку, которая начинается с момента попадания семени в женский репродуктивный тракт. Подготовительные мероприятия включают два последовательных и строго зависимых от времени процесса.

Первый процесс – это конденсация, во время которой изменяется физиология каждого сперматозоида. Во-первых, перестраивается и уплотняется мембрана его головки: это необходимо, чтобы помочь ей проникнуть в твердый наружный слой яйцеклетки (пеллюцидную зону). Во-вторых, происходят важные химические реакции в хвостовой части спермия; благодаря им, вырабатывается энергия, необходимая для того, чтобы сперматозоид мог быстро двигаться и плавать, меняется характер движения (биения) жгутика.

Второй процесс называется реакцией акросомы. Он представляет собой химические превращения, приводящие к выработке и выделению ферментов в головке сперматозоида. Ферменты обеспечивают частичное растворение яичной мембраны яйцеклетки, повышая шансы на ее слияние со спермием.

Оба подготовительных процесса необходимы для успешного зачатия, и очень важно, чтобы они протекали в строго определенное время. В частности, науке известно, что преждевременная реакция акросомы стоит за большинством случаев идиопатического, то есть «беспричинного» мужского бесплодия.

К сожалению, ни один из этих важных процессов в настоящее время не является хорошо изученным с молекулярной точки зрения. Поэтому настоящим прорывом для медицины стали результаты исследования, недавно опубликованные в журнале eLife.

Сотрудники Медицинской школы Калифорнийского университета (Сан-Диего, США), изучили, каким образом один из представителей семейства G-белков, вездесущая сигнальная молекула GIV, влияет на процессы, обеспечивающие мужскую фертильность. Они выяснили, что этот белок организует реакцию акросомы, видоизменения спермиев, а также повышает подвижность и выживаемость сперматозоидов, тем самым способствуя успеху оплодотворения.

Эксперименты показали, что GIV запускает в сперме различные сигнальные программы, разделенные пространством и временем. При этом он подавляет преждевременную реакцию акросомы и обеспечивает капацитацию сперматозоидов, то есть те превращения, которые наделяют их способностью слиться с женской половой клеткой.

Полученные результаты могут сыграть важную роль в процессе диагностики мужского бесплодия: дефектный белок GIV может рассматриваться в качестве потенциального маркера нарушения фертильности. С другой стороны, их вполне можно использовать с прямо противоположной целью: ученые полагают, что подбор или разработка ферментов, подавляющих активность белка GIV, перспективно в плане изобретения мужских противозачаточных таблеток, действующих непосредственно на сперму.