Ученые впервые увидели вспышку при встрече человеческого сперматозоида с яйцеклеткой

Американским биологам удалось наблюдать «цинковую искру», которая служит одним из ключевых сигналов успешного оплодотворения и начала роста здорового эмбриона человека. Результаты работы опубликованы в журнале Scientific Reports.

Первый же контакт сперматозоида с яйцеклеткой вызывает в ней целый каскад событий: усиливается клеточное дыхание и синтез белка, меняется поток ионов через мембрану и многое другое. Одним из ключевых элементов такой активации яйцеклетки является поглощение ею ионов кальция. Известно, что изменения концентрации внутриклеточного кальция позволяют предсказать состояние и здоровье будущего эмбриона. Этот показатель можно использовать для подготовки процедуры экстракорпорального оплодотворения. К сожалению, прямые измерения концентрации ионов внутри яйцеклетки – задача сложная и пока несовместимая с клинической практикой.

Однако несколько лет назад учёные заметили, что процессы активации и оплодотворения яйцеклетки тесно связаны с трансмембранным потоком и других ионов – цинка. В первые же минуты после контакта со сперматозоидом зигота выбрасывает цинк наружу так активно и быстро, что этот момент получил название «цинковой искры» (zinc spark). В данном случае «искра» – красочный термин: на графике выброс цинка из клетки выглядит как резкий и узкий пик. Именно это мгновение и удалось ясно увидеть учёным в виде вспышки связывающих цинк флуоресцентных маркеров, находящихся вне яйцеклетки.

При этом до сих пор все подобные исследования проводились лишь на клетках других животных. О существовании «цинковой искры» и роли этих ионов в оплодотворении человеческой яйцеклетки оставалось лишь догадываться. Впервые увидеть её удалось лишь теперь, благодаря работе, проделанной группой американских учёных под руководством профессора Северо-Западного университета Терезы Вудрафф (Teresa Woodruff).

Учёные вызывали искусственную активацию яйцеклетки инъекциями иономицина и других агентов, которые стимулировали поглощение ею ионов кальция и выделение цинка без контакта со сперматозоидом. При этом в питательную среду добавлялся безвредный флуоресцирующий агент: он моментально связывался с цинком – и «фиксировал» его появление в яркой вспышке, которую учёные сняли под микроскопом.

Эта работа может иметь огромное значение для миллионов семей, вынужденных обратиться к процедуре искусственного оплодотворения. До сих пор не существует надёжных методов предсказать «качество» полученного таким путём эмбриона, поэтому медикам приходится готовить их с избытком, а окончательное его здоровье может подтвердиться лишь после пересадки эмбриона женщине и благополучного начала беременности. Возможность наблюдать «цинковую искру» позволит удостовериться в успешной активации и оплодотворении яйцеклетки и может заметно облегчить непростые процедуры экстракорпорального оплодотворения.