Найден путь лечения мужского бесплодия и создания унисекс-контрацепции

Учёные Полина Лишко и Юрий Киричок из калифорнийских университетов Беркли и Сан-Франциско выяснили, каким образом сперматозоиды регулируют свою скорость при приближении к яйцеклетке. Открытый механизм может помочь в лечении бесплодия у мужчин и создании универсального контрацептива, который смогут использовать как мужчины, так и женщины. Исследование опубликовано в журнале Science.

Когда сперматозоид подходит к яйцеклетке, прогестерон — женский стероидный гормон, вырабатываемый яичниками — заставляет его ускоряться. Сперматозоид начинает делать хвостом резкие, хлыстообразные движения, что позволяет ему примкнуть к яйцеклетке. Если же он по каким-то причинам «не видит» гормон, то в итоге оказывается неспособным к оплодотворению.

Действие стероидных гормонов обычно осуществляется через соответствующие рецепторы, которые, в свою очередь, посылают сигналы генам, воздействуя на их активность. Прежде чем эффект станет заметным, может пройти несколько часов или несколько дней.

Однако существует другой механизм регуляции поведения клетки, который действует почти мгновенно, — это влияние гормона на каналы в мембранах клеток. Через эти каналы в клетку поступают важные вещества, участвующие во многих ключевых процессах, регулирующих созревание яйцеклеток или активацию сперматозоидов.

Биологи выяснили, что прогестерон открывает ионный канал CatSper, находящийся в хвосте сперматозоидов. Через CatSper в клетку поступают ионы кальция, усиливающие подвижность половой клетки, — происходит её гиперактивация. Учёные предполагали, что это может происходить двумя путями: через непосредственное связывание прогестерона с каналом или через ферменты (белки — ускоряющие или замедляющие биохимические реакции), например сериновые гидролазы. Учёные блокировали действие последних, в результате чего CatSper перестал активироваться.

Дальнейшие исследования показали, что вещество 2-арахидоноилглицерин, относящееся к эндоканнабиноидам, быстро подавляет активность ионного канала. Это соединение присутствует внутри сперматозоидов в больших концентрациях, однако обработка клеток прогестероном уменьшает его количество.

Также учёные выяснили, что прогестерон специфично связывается с сериновой гидролазой ABHD2 — ферментом, который расщепляет 2-арахидоноилглицерин на глицерин и арахидоновую кислоту, убирая эндоканнабиноид из плазматической мембраны и освобождая ионный канал. При этом подавление ABHD2 препятствовало усилению подвижности сперматозоидов.

Исследователи полагают, что механизм прогестерон-гидролазной активации канала CatSper поможет разработать лечение мужского бесплодия, а также станет основой для противозачаточных средств нового поколения, блокирующих действие прогестерона на сперму, то есть подходящих и для мужчин, и для женщин.

Ранее учёные разработали нанодвигатели в виде спиралей, которые принудительно ускоряют сперматозоиды, толкая его в нужную сторону. По мнению исследователей, такая разработка решает проблему низкой подвижности мужских половых клеток.