Kapazitäts-assoziierte Protein-Tyrosin-Phosphorylierung als möglicher Biomarker der Spermienselektion (FOSFOTIR)

Der menschliche Mann lagert zum Zeitpunkt der Ejakulation Millionen von Samenzellen in der Vagina der Frau ab. Allerdings können nur wenige Spermien die Eileiter erreichen. Tatsächlich erreichen nur zwischen 100 und 1000 Spermien den Kumulus-Eizellen-Komplex und nur eines kann die Eizelle befruchten.

Die Samenzellen aus dem Ejakulat aller Säugetiere sind nicht in der Lage, die Eizelle zu befruchten. Um die Befruchtungskompetenz zu erwerben, müssen Spermien einen Prozess durchlaufen, der als Kapazitation bezeichnet wird. Kapazitation wurde als ein komplexes Phänomen definiert, das biochemische und physiologische Veränderungen in den Spermien beinhaltet.

Diese Änderungen sind wie folgt:

• Verlust von Proteinen oder Ersatz durch andere mit niedrigerem Molekulargewicht
• Transformation von Phospholipiden, verringertes Cholesterin/Phospholipid-Verhältnis
• Veränderungen im Kohlenhydratanteil von Glykoproteinen
• Lipid- und Proteinmobilität

Nicht alle an dem komplexen Kapazitationsprozess beteiligten Ereignisse sind bekannt.

Folgende Stadien lassen sich unterscheiden:

• Verflüssigung von Zellmembranen
• Erhöhtes intrazelluläres Ca2+
• Erzeugung kontrollierter Mengen reaktiver Sauerstoffspezies
• Erhöhter intrazellulärer pH-Wert und Hyperpolarisation des Spermienmembranpotentials
• Proteinphosphorylierung (Serin-, Threonin- und Tyrosinreste)

Unter In-vivo-Bedingungen wandern bewegliche Spermien aktiv durch den Zervixschleim und werden vom Rest des Ejakulats getrennt. In vitro kann eine Kapazitation der Spermien erreicht werden, wenn sie während der erforderlichen Zeit bestimmten Kulturbedingungen ausgesetzt werden.

Nach der Kapazitation nimmt das Sperma drei Eigenschaften an:

1. Hyperaktivierung.
2. Akrosomische Reaktion.
3. Interaktion zwischen Spermien und Eizellen.

Der Kapazitationsprozess ist notwendig, damit die Spermien die Zellschicht, die die Eizelle umgibt, durchqueren und die Akrosomreaktion durchlaufen können. Es ist bekannt, dass nur ein Bruchteil der Spermien irgendwann den Kapazitationszustand erreicht.

Der Kapazitationsprozess hängt hauptsächlich von posttranslationalen Modifikationen von Proteinen ab. Eine der wichtigsten Modifikationen, die diese Proteine ​​durchlaufen, ist die Phosphorylierung. Während der Spermienkapazitation werden Serin-, Threonin- und Tyrosinreste phosphoryliert. Die Phosphorylierung von Tyrosinresten ist jedoch der beste Indikator für die Spermienkapazität.

Die Auswertung der Phosphorylierung der Tyrosinreste der Spermienproteine ​​mittels Durchflusszytometrie ermöglicht es, den Kapazitätsgrad der Spermien in vitro zu beurteilen und festzustellen, wie viele von ihnen diesen Prozess ausreichend durchgeführt haben. Wie bereits erwähnt, durchlaufen nicht alle Spermien einer Probe den Kapazitationsprozess und nicht alle weisen den gleichen Prozentsatz an phosphorylierten Proteinen in Tyrosinresten auf.

Bestimmte Ereignisse, wie z. B. der Kryokonservierungsprozess und die Inkubationszeiten der Proben bis zu ihrem Einsatz in Fertilitätsbehandlungen (IA oder IVF / ICSI), können den Kapazitationsprozess beeinflussen. Daher kann die Messung der Tyrosinphosphorylierungsgrade der Spermien durch Durchflusszytometrie den Forschern ermöglichen, den Kapazitätsgrad der Probe zu kennen. Es gibt Studien, die Änderungen der Erfolgsraten berichten, wenn Proben unterschiedlich lange inkubiert werden. Die Inkubationszeit beeinflusst die Geschwindigkeit der akrosomalen Reaktion der Spermien und kann sogar die DNA-Fragmentierung beeinflussen. Darüber hinaus scheint auch die Temperatur, bei der eine solche Inkubation durchgeführt wird, die Kapazität der Spermien zu beeinflussen.

Auf der Grundlage des Vorstehenden zielt dieses Projekt darauf ab, die mögliche Korrelation zwischen dem Grad der Tyrosinphosphorylierung in Spermien und der funktionellen Qualität der Samenprobe sowie dem Reproduktionserfolg des Zyklus zu analysieren. Parallel dazu werden die Forscher analysieren, ob der Prozess der Spermienkapazitierung nach der Kapazitierung durch die Inkubationszeiten der Probe beeinflusst wird oder ob er ausschließlich von der Qualität der Samenprobe abhängt und dem Männchen innewohnt.