Някои сперматозоиди не могат да „плуват“ в права посока, а се движат кръгово, което е свързано с липсата на т.нар. VSP протеин (Voltage Sensing Phosphatase – волтаж чувствителна фосфатаза), става ясно от публикация в спPNAS. Този мотилитетен дефект силно повлиява фертилната способност на сперматозоидите са изводите на учените от Университета на Осака. Освен това VSP протеинът играе роля в регулацията на калциевия обмен в областта на флагелума на сперматозоида. Това ново важно откритие на Такафуми Кавай и екип може да има огромно значение за намирането нови подходи в лечението на инфертилитета.

 

В процеса на оплождане сперматозоидите изминават един дълъг път от влагалището, през маточния цервикс, матката и фалопиевите тръби, където се осъществява срещата с яйцеклетката и оплождането. Преминаването на този път зависи от много фактори, най-важният от които е нормалният мотилитет на сперматозоидите. Той се осъществява с помощта на сперматозоидния флагелум. По време на „пътуването“ си, сперматозоидите претърпяват т.нар. капацитация – процес на отмиване на гликопротеини от повърхността на сперматозоидите.


 

При предишно проучване се разкри наличието на VSP протеина в сперматозоидите на няколко биологични вида. Неговата роля е свързана с приемане на електрични сигнали, но ролята му в процеса на оплождане остана неясна. Волтаж-чувствителната фосфатаза притежава уникална структура според изследователите. Тя има домен, който приема и обработва електричните сигнали и втори домен, който помества ензима фосфоинозитид фосфатаза. Ензимната активност на втория протеинен домен се променя и отговаря под действието на волтажните промени, които се приемат в първия волтаж-чувствителен домен.

 

Каква е ролята на новооткрития протеин? В лабораторни условия изследователите установили, че при отсъствие на гена за Волтаж-чувствителната фосфатаза (VSP) сперматозоидите не успявали да оплодят яйцеклетките. При по-обстойно наблюдение се оказало, че причината за нарушените фертилни способности на сперматозоидите се дължи на тенденцията им да се движат кръгово по време на капацитацията, вместо да се движат направо, към яйцеклетката. Резултатът от подобен некординиран мотилитет бил, че повечето сперматозоиди не успели да достигнат до яйцеклетката.

 

Мотилитетните възможности на сперматозоидите са пряко свързани с техния флагелум, затова изследователите насочили вниманието си към тази структура на сперматозоидите. Те установили, че имало ясни различия в молекулярната структура на нормалния сперматозоид и този, който бил лишен от волтаж-чувствителната фосфатаза. В нормалните сперматозоиди се наблюдава висока концентрация на липидни молекули, наречени PIP2, близо до долната част на шийката на сперматозоида. Тази особеност липсвала при лишените от VSP сперматозоиди. При тях имало по-висока експресия на PIP2, но по-рандомизирано. Освен това VSP-лишените сперматозоиди имали много високи нива на калциеви йони.

 

Изследователите смятат, че именно тези находки имплицират, че волтаж-чувствителната фосфатаза има ключова роля в регулацията на активността на калциевите йонни канали, през които преминават калциевите йони и чрез промяна в трансмембранния потенциал повлияват сперматозоидния мотилитет. Според тях VSP има също и важно значение за тясно локализираната експресия на PIP2 във върха или средната част на флагелума. PIP2 от своя страна отваря натриево-йонни и калциеви канали, които при такава свръх локализация подобряват сперматозоидния мотилитет. Дисперсията, от друга страна, на PIP2, която се наблюдавала при лишените от VSP клетъчни колонии, селективно увеличавала активацията на Slo3-тип натриево-йонни канали в принципалната част на флагелума, където PIP2 молекули има в много ниски концентрации и това води до увеличен калциев инфлукс. Високите вътреклетъчни концентрации на калциеви йони правят флагелума по-ригиден и с по-ниска възможност за придвижване напред.

 

С други  думи, VSP осигурява оптимална поларизирана дистрибуция на PIP2 молекули във флагелума. Този тип дистрибуция е важна за нормалната активност на йонните канали и сперматозоидния мотилитет, което директно повлиява фертилните възможности. Новите открития значително могат да променят подхода в лечението на мъжкия инфертилитет и разработването на нови медикаменти, които подобряват мотилитета на сперматозоидите и шансовете им за оплождане.