Центросома сперматозоида человека играет решающую роль в оплодотворении и раннем эмбриональном развитии.
Попав внутрь ооцита, центросома спермия служит центром организации микротрубочек, управляя формированием митотического веретена деления, сегрегацией хромосом и сингамией.
ПРЕНУКЛЕАРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ.
Акросома.
Располагается над передней половиной головки спермотозоида в виде колпачковой секреторной структуры, происходящей из аппарата Гольджи.
Её наружная мембрана сливается с плазматической мембраной сперматозоида, происходит везикуляция и высвобождение протеолитических ферментов. Сперматозоид проникает в зону пеллюцида и сливается с оолеммой.
Перинуклеарная тека.
Расположена под головкой спермотозоида над ядром.
Содержит фактор активации ооцитов (изоформа фосфолипазы С), способный индуцировать ооплазматические колебания кальция и активировать ооциты, запуская оплодотворение.
ЯДЕРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ.
Геном спермотозоидов.
Во время спермиогенеза ДНК претерпевает серию модификаций: белки-гистоны заменяются протаминами, ДНК суперспирализируется и становится конденсированной структурой.
В норме >85% хроматина связано с протаминами, а остальная часть остается в форме нуклеосом в "линкерных" областях.
Эти области ДНК склонны к повреждению, благодаря чему геном спермотозоидов становится восприимчивым к изменениям окружающей среды или образу жизни мужчины.
- Существуют тесты для выявления общей фрагментации ДНК: происходит мечение концов дезоксиуридинтрифосфата и анализ дисперсии хроматина сперматозоидов.
При исследовании продвижения сперматозоидов по мужскому половыму пути выявили, что фрагментация хроматина сперматозоидов увеличивается в дистальном направлении:
- в яичках - 11,4% ± 6%;
- придатках яичек - 15,8% ± 8%;
- семявыносящих протоках -
20,4% ± 10%;
- эякуляте - 32,9% ± 20% (P<0,05).
В одном из исследований у 25 пар использовали эякулированные сперматозоиды и сперматозоиды, полученные хирургическим путем в циклах ИКСИ.
Показатели оплодотворения были одинаковыми, но имплантация (3% против 13%), клиническая беременность (6% против 29%) и частота родов (4% против 13%) была выше в циклах с использованием образцов, полученных хирургическим путем.
- Недавнее внедрение селекции эякулята на основе микрофлюидики позволило изолировать наиболее подвижные сперматозоиды с превосходной геномной целостностью, предлагая неинвазивный вариант для пациентов, которые решили пройти хирургическое извлечение сперматозоидов.
ВНЕЯДЕРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ.
Упаковка хроматина спермы включает транскрипционные изменения, потерю нуклеосомной структуры и замены гистона на протамин, что приводит к образованию сперматозоидов с плотно конденсированным хроматином в ядрах.
Недостатки в этом процессе приводят к аномалиям конденсации хроматина, которые делают незащищенную ДНК склонной к окислительному повреждению с последующей еë фрагментацией.
Дефицит протамина в сперматозоидах отрицательно коррелирует с их подвижностью и морфологией.
- Секвенирование ДНК сперматозоидов нового поколения выявило ключевые мутации, участвующие в различных этапах оплодотворения.
Наиболее важные гены среди бесплодных мужчин:
RBMY1F - развитие половых клеток (регуляция мейотического кроссинговера);
DPY19L2 - развитие сперматозоидов;
ADAM3A - слияние сперматозоида и яйцеклетки;
NXF2 - ядерно-цитоплазматический транспорт РНК;
RBMY1F - сперматогенез;
DPY19L2 - формирование акросомы сперматозоидов;
ANKRD36B - был нарушен у всех мужчин, перенесших ИКСИ;
SIRPB1 - модуляция выработки андрогенов.
ПОСТЯДЕРНЫЕ КОМПОНЕНТЫ.
Центросома.
Зигота наследует центросому по отцовской линии. Во время оплодотворения центросома сперматозоида действует как центр организации микротрубочек, облегчает сборку митотического веретена, сегрегацию хромосом и зиготическое деление.
В зрелом сперматозоиде человека есть две морфологически различные центриоли.
Проксимальная центриоль представляет собой каноническую центриоль, отображающую паттерн 9 + 0, где каждое плечо содержит триплет микротрубочек, окруженный электронно-плотным материалом и очерченный с помощью 9 поперечно-полосатых столбцов.
Дистальная центриоль перпендикулярна проксимальной и служит основой хвоста сперматозоида.
- Современные диагностические инструменты включают иммунофлуоресцентную микроскопию для идентификации белков центросомного компонента.
Дефекты центросом сперматозоидов человека встречаются довольно редко, но встречаются у пар, переживающих привычное невынашивание беременности из-за высокой частоты эмбриональной анеуплоидии.
В 2 недавних исследованиях обширное геномное профилирование мужских гамет выявило мутации генов, ответственных за целостность центросом и микротрубочек у мужчин с плохим эмбриональным развитием (XRN1, HAUS1 и KIF4A), неудачной имплантацией (SUPT5H, MAPIS и PLK4) и потерей беременности (TRIP13).
Аксонема.
Поддерживает связь между головкой спермотозоида и жгутиком (хвостом).
У пациентов с тяжелой или полной астенозооспермией, у которых диагностирована первичная цилиарная дискинезия, в аксонемных и периаксонемальных структурах сперматозоидов обычно наблюдаются ультраструктурные дефекты:
- атипичное расположение микротрубочек;
- отсутствие внутренних и наружных динеиновых рукавов;
- отсутствие диспластических плотных волокон.
При попытках идентифицировать геномную детерминанту при бесплодии неясного генеза были обнаружены мутации в сперматозоидах мужчин, которые участвуют в целостности центросом (HAUS1 и PLK4), стабильности микротрубочек (KIF4A и XRN1), а также функции подвижных ресничек (SPAG17 и CATSPER).
Таким образом,
понимание тонкостей центросомы сперматозоида имеет решающее значение для выяснения механизмов, лежащих в основе успешного оплодотворения и раннего эмбрионального развития.
