Fosforylacja tyrozyny związana z pojemnością jako możliwy biomarker selekcji plemników (FOSFOTIR)

Ludzki mężczyzna osadza miliony plemników w pochwie kobiety w momencie wytrysku. Jednak tylko kilka plemników jest w stanie dotrzeć do jajowodów. W rzeczywistości tylko od 100 do 1000 plemników dotrze do kompleksu wzgórek-oocyt i tylko jeden będzie w stanie zapłodnić komórkę jajową.

Plemniki z ejakulatu wszystkich ssaków nie są w stanie zapłodnić komórki jajowej. Aby uzyskać zdolność zapłodnienia, plemniki muszą przejść proces zwany kapacytacją. Kapacytacja została zdefiniowana jako złożone zjawisko, które obejmuje biochemiczne i fizjologiczne zmiany w nasieniu.

Te zmiany to np.:

• Utrata białek lub zastąpienie ich innymi o niższej masie cząsteczkowej
• Transformacja fosfolipidów, obniżony stosunek cholesterol/fosfolipidy
• Zmiany we frakcji węglowodanowej glikoprotein
• Ruchliwość lipidów i białek

Nie wszystkie zdarzenia związane ze złożonym procesem kapacytacji są znane.

Można wyróżnić następujące etapy:

• Fluidyzacja błony komórkowej
• Zwiększony wewnątrzkomórkowy Ca2+
• Wytwarzanie kontrolowanych ilości reaktywnych form tlenu
• Zwiększone pH wewnątrzkomórkowe i hiperpolaryzacja potencjału błonowego plemników
• Fosforylacja białek (reszty seryny, treoniny i tyrozyny)

W warunkach in vivo ruchliwe plemniki aktywnie migrują przez śluz szyjkowy i są oddzielane od reszty ejakulatu. Kapacytację plemników in vitro można osiągnąć, jeśli są one poddawane określonym warunkom hodowli przez niezbędny okres czasu.

Po kapacytacji plemniki nabywają trzy cechy:

1. Hiperaktywacja.
2. Reakcja akrosomiczna.
3. Interakcja plemnik-oocyt.

Proces kapacytacji jest niezbędny, aby plemnik mógł przejść przez warstwę komórek otaczających komórkę jajową i przejść reakcję akrosomalną. Wiadomo, że tylko część plemników w pewnym momencie osiąga stan kapacytacji.

Proces kapacytacji zależy głównie od potranslacyjnych modyfikacji białek. Jedną z najważniejszych modyfikacji zachodzących w tych białkach jest fosforylacja. Podczas kapacytacji plemników następuje fosforylacja reszt seryny, treoniny i tyrozyny. Najlepszym wskaźnikiem pojemności plemników jest jednak fosforylacja reszt tyrozynowych.

Ocena fosforylacji reszt tyrozynowych białek plemników za pomocą cytometrii przepływowej umożliwia ocenę stopnia kapacytacji plemników in vitro oraz określenie, ile z nich prawidłowo przeprowadziło ten proces. Jak już wspomniano, nie wszystkie plemniki w próbce przechodzą proces kapacytacji i nie wszystkie prezentują taki sam procent ufosforylowanych białek w resztach tyrozyny.

Niektóre zdarzenia, takie jak proces kriokonserwacji i czas inkubacji próbek do czasu ich zastosowania w leczeniu niepłodności (IA lub IVF / ICSI), mogą wpływać na proces kapacytacji. Dlatego pomiar poziomu fosforylacji tyrozyny plemników za pomocą cytometrii przepływowej może pozwolić badaczom na poznanie poziomu kapacytacji próbki. Istnieją badania, które donoszą o zmianach wskaźników sukcesu, gdy próbki są inkubowane przez różne okresy czasu. Okres inkubacji wpływa na szybkość reakcji akrosomalnej plemników, a nawet może wpływać na fragmentację DNA. Ponadto wydaje się, że temperatura, w której przeprowadza się taką inkubację, również wpływa na pojemność plemników.

W oparciu o powyższe, niniejszy projekt ma na celu analizę możliwej korelacji między poziomem fosforylacji tyrozyny w plemnikach a jakością funkcjonalną próbki nasienia, a także sukcesem reprodukcyjnym cyklu. Równolegle badacze przeanalizują, czy na proces kapacytacji plemników ma wpływ czas inkubacji próbki po jej kapacytacji, czy też zależy on wyłącznie od jakości próbki nasienia i jest charakterystyczny dla samca.