Czy plemniki wolą konwalie?

Wiosna się zaczęła, a jak wiosna to kwitną wiosenne kwiaty. A jak wiosenne kwiaty to konwalie a jak konwalie to zapłodnienie. Eeee???  No tak, ale zupełnie nie tak jak myślicie...

Długi czas naukowcy zastanawiali się w jaki sposób plemniki odnajdują drogę do oczekującej zapłodnienia, dojrzałej komórki jajowej. Do pokonania mają drogę o długości od 16 do 20 cm - od pochwy, przez macicę i jajowody do miejsca zapłodnienia.  Dla malusieńkich, kilkumikronowych plemników to morderczy maraton. Tylko niewielu spośród milionów udaje się dotrzeć na arenę wielkiego wydarzenia. Ponad 99% plemników nie dociera nawet do szyjki macicy.
Wbrew powszechnemu mniemaniu skurcze pochwy, szyjki macicy i macicy towarzyszące kobiecemu orgazmowi nie są niezbędne w transporcie plemników ale mogą mu sprzyjać. Plemniki podróżują wykorzystując swój własny napęd i zgromadzoną energię. I robią to dosyć szybko - w ciągu sekundy pokonują odległość równą pięciokrotnej ich długości. To tak jakbyście Wy, w ciągu sekundy, przebyli dystans powyżej 8 metrów (przyjmując, że macie około 160 cm wzrostu). Ale jak odnajdują drogę?

Plemniki mają nosa

Cała historia zaczęła się na początku lat dziewięćdziesiątych XX w. od zidentyfikowania na powierzchni ludzkich plemników bardzo specyficznych białek (Parmentier i wsp., 1992). Te białka to receptory czyli miejsca, do których mogą się przyłączać cząsteczki. Okazało się, że struktura receptorów odkrytych na powierzchni plemników jest taka sama jak struktura receptorów węchowych znajdują się w naszym nosie. Czy to oznacza, że plemniki czują zapach? Czy mogą się nim kierować? I co za zapach? Rewelacja wybuchła w 2003 roku - naukowcy z Niemiec i Stanów Zjednoczonych, w czasopiśmie Science zademonstrowali, że receptory znajdujące się na plemnikach przyłączają cząsteczki zapachu konwalii (Spehr i wsp., 2003). Nie, nie przesłyszeliście się. Najwyraźniej plemniki mogą czuć zapach konwalii. A dokładniej jednego ze składników tego zapachu, aromatycznego aldehydu o nazwie bourgeonal (jeśli ktoś zna polski odpowiednik, proszę o kontakt). Substancja ta używana jest powszechnie przy komponowaniu perfum i mydeł a charakteryzuje się delikatnie kwiatowym, zielonym zapachem. Naukowcy odkryli, że cząsteczki tej substancji mogą przyłączać się do receptorów, o fachowej nazwie OR1D1, które położone są mniej więcej w połowie witki plemnika. Po przyłączeniu, aktywują kanały regulujące przepływ jonów wapniowych (CatSper). Istnienie kanałów jonów wapniowych jest krytyczne dla męskich możliwości rozrodczych. Mężczyźni z genetycznym defektem tych kanałów są bezpłodni. Ekstra jony wapniowe wpływające wprost do plemnika miały dawać witkom ekstra kopa. Romantyczny mechanizm z kwiatami w tle nazwano konwaliowym fenomenem. Powstała nawet cała książka na ten temat pod wdzięcznym niemieckim tytułem "Das Maiglöckchen-Phänomen" (ach, jak ja kocham niemiecki...)

Czy ludzkie jajo pachnie konwalią?

https://en.wikipedia.org/wiki/Lily_of_the_valley
Pozostało ustalić jeszcze jedno - czy komórka jajowa albo drogi rodne kobiet pachną konwaliami?  I czy mogą tworzyć swoistego rodzaju "konwaliowy trakt" dla plemników? No i z tym było już gorzej. Nie odnaleziono w drogach rodnych kobiet ani śladu bourgeonalu, nie odnaleziono też śladów żadnego innego zapachu. Okazało się natomiast, że kanały wapniowe otwierać może progesteron (Strunker i wsp., 2011). Cała historia stała się więc zdecydowanie mniej romantyczna, za to zdecydowanie bardziej prawdopodobna. Progesteron, który w zwiększonej ilości produkowany jest w komórkach otaczających jajo w momencie owulacji może bezpośrednio otwierać kanały wapniowe CatSper. Z pominięciem całego mechanizmu receptorów olfaktorycznych. Co więcej, kolejne odkrycia dokonane przez niemieckich naukowców  kompletnie obaliły "węchowy mechanizm" orientowania się plemnika w przestrzeni (Brenker i wsp., 2012). Okazało się, że Bourgeonal a nawet mentol może otwierać kanały wapniowe dokładnie w ten sam sposób co progesteron, pod jednym wszakże warunkiem, że będzie dostatecznie wysoko stężony - blisko 1000 krotnie wyżej niż progesteron. Dlaczego więc w ogóle kanały wapniowe odpowiadają na różne substancje? Autorzy badania twierdzą, że plemniki na swojej drodze napotykają różne chemiczne znaki, dzięki którym orientują się w swojej wędrówce przez jajowody. Identyfikacja wszystkich tych znaków nie jest zakończona. Wiadomo z pewnością, że nie są to zapachy. Kanały wapniowe stanowią zaś wrażliwe chemosensory, które pozwalają plemnikom szybko dotrzeć do oczekującego na zapłodnienie jaja.

W sumie to trochę szkoda bo chciałabym mieć komórki jajowe pachnące konwaliami...

Cytowana literatura:
Parmentier, Marc, et al. "Expression of members of the putative olfactory receptor gene family in mammalian germ cells." Nature 355.6359 (1992): 453-455.
Spehr, Marc, et al. "Identification of a testicular odorant receptor mediating human sperm chemotaxis." Science 299.5615 (2003): 2054-2058.
Strünker, Timo, et al. "The CatSper channel mediates progesterone-induced Ca2+ influx in human sperm." Nature 471.7338 (2011): 382-386.
Brenker, Christoph, et al. "The CatSper channel: a polymodal chemosensor in human sperm." The EMBO journal 31.7 (2012): 1654-1665.

Popularne posty z tego bloga

Efekt borsuka czyli czy można zajść w ciążę w ciąży?

Owuluję czy nie owuluję? Oto jest pytanie...

Pseudonauka w służbie ideolo. Studium przypadku