Του Hermes Gadêlha, λέκτορα Εφαρμοσμένων Μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του York, The Conversation.
Περίπου 55 εκατομμύρια σπερματοζωάρια απελευθερώνονται σε κάθε εκσπερμάτιση, όμως μόλις 15 περίπου καταφέρνουν να διασχίσουν τη γυναικεία αναπαραγωγική οδό. Η πορεία προς τη γονιμοποίηση του ωαρίου είναι δύσκολη και έρευνα αποκάλυψε τι προσφέρει στο ανθρώπινο σπερματοζωάριο την απαραίτητη ισχύ για να φτάσει στον στόχο: καθοριστικό ρόλο έχει η ουρά του.
Στη διαδρομή μέσα από την αναπαραγωγική οδό, το σπερματοζωάριο έρχεται αντιμέτωπο με σύνθετες χημικές και φυσικές συνθήκες. Πρέπει πρώτα να αντέξει τα θανατηφόρα οξέα του κόλπου και να περάσει μέσα από την τραχηλική βλέννα, η οποία είναι περίπου 100 φορές πιο πυκνή από το νερό. Χρειάζεται επίσης να αποφύγει μια αδιέξοδη αυχενική κρύπτη, να αντέξει τις συσπάσεις της μήτρας και να εντοπίσει το μικροσκοπικό άνοιγμα προς τους ωοαγωγούς, τους σωλήνες από τους οποίους περνά το ωάριο από την ωοθήκη. Μόνο τότε μπορεί να διαπεράσει το παχύ προστατευτικό περίβλημα του ωαρίου. Για ένα τόσο μικροσκοπικό κύτταρο, οι απαιτήσεις μπορεί να φαίνονται υπερβολικές.
Η ουρά του σπερματοζωαρίου και η κίνηση στην τραχηλική βλέννα
Η έρευνα έδειξε ότι οι ουρές των ανθρώπινων σπερματοζωαρίων καλύπτονται από ένα ενισχυμένο εξωτερικό στρώμα. Αυτό τους επιτρέπει να παράγουν τις ισχυρές, ρυθμικές κινήσεις που χρειάζονται για να διασχίσουν το εμπόδιο της τραχηλικής βλέννας, η οποία μοιάζει με ζελέ. Οι ουρές, γνωστές και ως μαστίγια, έχουν μήκος όσο το πλάτος μιας τρίχας και παρουσιάζουν εξαιρετικά σύνθετη δομή.
Για να εξετάσουμε τη λειτουργία των σπερματοζωαρίων, κατασκευάσαμε ένα ψηφιακό μοντέλο και συγκρίναμε τις ουρές ανθρώπων και άλλων θηλαστικών, που γονιμοποιούν εσωτερικά, με εκείνες των αχινών, που γονιμοποιούνται σε ανοιχτό νερό έξω από το σώμα. Παρότι οι ουρές των ανθρώπων και των αχινών έχουν κοινό εσωτερικό πυρήνα, τα ευρήματα δείχνουν ότι στα θηλαστικά έχει εξελιχθεί ένα πρόσθετο εξωτερικό ενισχυτικό στρώμα, το οποίο χαρίζει μεγαλύτερη δύναμη και σταθερότητα.
Με βάση το ψηφιακό μοντέλο, φτιάξαμε ένα σπερματοζωάριο «Φρανκενστάιν», προσθέτοντας ή αφαιρώντας στοιχεία από τις ουρές διαφορετικών ειδών, για να διαπιστώσουμε τη λειτουργία του καθενός. Παράλληλα, μεταβάλαμε το ιξώδες του υγρού στο οποίο κολυμπούσαν. Όταν το μοντέλο σπερματοζωαρίου αχινού βρέθηκε σε υγρό με ιξώδες αντίστοιχο της τραχηλικής βλέννας, η ουρά του λύγισε γρήγορα από την πίεση και δεν μπορούσε να προωθηθεί. Αντίθετα, το ανθρώπινο σπερματοζωάριο στριμώχνονταν σε υγρό χαμηλού ιξώδους, όπως το νερό, αλλά σε πιο παχύρρευστο περιβάλλον κολυμπούσε με έντονο, ρυθμικό τρόπο. Ανάλογη συμπεριφορά έχει καταγραφεί και σε πραγματικά πειράματα, με ανθρώπινο σπέρμα και σπέρμα αχινού σε παχύρρευστα υγρά.
Επιλογή σπέρματος και ποσοστά επιτυχίας της εξωσωματικής
Τα αποτελέσματα έχουν ενδιαφέρον όχι μόνο για την εξελικτική βιολογία, αλλά ενδέχεται να συμβάλουν και στη βελτίωση της επιλογής σπέρματος στις κλινικές γονιμότητας, βοηθώντας τους γιατρούς να ξεχωρίζουν ευκολότερα τα καταλληλότερα σπερματοζωάρια.
Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα στα επτά ζευγάρια αντιμετωπίζει μειωμένη γονιμότητα, με τη δυσλειτουργία του σπέρματος να αποτελεί την πιο συχνή αιτία. Από το 1970, ο αριθμός των σπερματοζωαρίων στους άνδρες της Δύσης έχει υποχωρήσει κατά 50%, ενώ η ανδρική γονιμότητα αποτελεί πλέον παγκόσμια πρόκληση. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, ένα στα έξι ζευγάρια λαμβάνει θεραπεία γονιμότητας, ενώ ένα στα 100 παιδιά που γεννιούνται έχει συλληφθεί μέσω εξωσωματικής γονιμοποίησης.
Η απόκτηση παιδιού με εξωσωματική γονιμοποίηση παραμένει δύσκολη: μία στις τέσσερις εγκυμοσύνες οδηγείται σε αποβολή. Στο Ηνωμένο Βασίλειο, τα ποσοστά επιτυχίας ως προς τις γεννήσεις κυμαίνονται από 2% έως 33%, ανάλογα με την ηλικία της γυναίκας, και είναι σημαντικά υψηλότερα στις γυναίκες κάτω των 35 ετών.
Η μελέτη μας αναδεικνύει πόσο ειδικά προσαρμοσμένη είναι η ουρά του ανθρώπινου σπερματοζωαρίου, ώστε να μπορεί να κινείται μέσα στην αυχενική βλέννα. Το εύρημα αυτό επισημαίνει ότι, κατά την αξιολόγηση και τον έλεγχο του σπέρματος για εξωσωματική γονιμοποίηση, είναι σημαντικό να αναπαράγονται οι συνθήκες φυσικής επιλογής που επικρατούν στο αναπαραγωγικό σύστημα. Πρόκειται για σημαντικό συμπέρασμα, καθώς ο «αριθμός σπερματοζωαρίων» που μετράται σήμερα στις κλινικές προβλέπει ανεπαρκώς τη γονιμότητα, ενώ δεν χρησιμοποιούνται προς το παρόν κλινικά υγρά υψηλού ιξώδους που προσομοιώνουν την τραχηλική βλέννα. Επομένως, απαιτούνται περαιτέρω έρευνες και εκτενείς κλινικές δοκιμές, ώστε να εκτιμηθεί η επίδραση των ευρημάτων στους επόμενους κύκλους εξωσωματικής γονιμοποίησης.
Το άρθρο στο ygeiax.gr: https://www.ygeiax.gr/health/lythike-to-mystirio-tis-oyras-toy-spermatozoarioy-ti-simainei-gia-tin-exosomatiki-gonimopoiisi/2946
