Оплодотворение у млекопитающих

ОВУЛИРОВАВШИЕ ООЦИТЫ ЧЕЛОВЕКА
1-ое р.т.
zona pellucida

M.Eisenbach, L.C.Giojalas, 2006
МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ХЕМОТАКСИСА ПОЗВОНОЧНЫХ ЖИВОТНЫХ

Только капацитированные сперматозоиды способны к восприятию хемоаттрактантов. Причем, только 10% капацитированных сперматозоидов способны к хемотаксическому движению (они сохраняют данную активность недолго от 50 мин до 4 часов).
В половых путях самки сперматозоиды подвергаются реакции капацитации, следствие которой – приобретение сперматозоидами подвижности и оплодотворяющей способности.
Капацитация – комплекс последовательных молекулярных изменений на мембране и в цитоплазме сперматозоида, необходимых для индукции гиперактивации и акросомальной реакции.
Предполагают, что капацитация завершается в ампуле маточной трубы, которую достигают только несколько сотен (или десятков) сперматозоидов эякулята (Tupfer-Petersen E., 1999)
Практически все сигнальные системы, известные у соматических клеток, принимают непосредственное участие в регуляции капацитации.
протеинкиназа А фосфорилирование ряда
спермальных белков
Ca2+ ↑in активация аденилатциклазы цАМФ протеинкиназа С полимеризация G-актина
ремоделирование липидов мембран сперматозоида

Изменяется морфология сперматозоидов.
Изменяется внутриклеточный ионный состав (рН цитоплазмы, Са2+↑in).
Наблюдается интенсивное фосфорилирование белков*.
Увеличивается продукция кислородных радикалов.
Отмечается деполяризация спермальной мембраны и увеличение ее текучести.
Сброс холестерина и других стероидов с мембраны спермия.
Увеличивается в несколько раз концентрация спермальных рецепторов для эстрогенов в ядерном матриксе, что, безусловно, должно влиять на интенсивность транскрипции на последующих этапах оплодотворения (например, после слияния мембран сперматозоида и ооцита).
ОСНОВНЫЕ ПРОЦЕССЫ, ПРОИСХОДЯЩИЕ ПРИ КАПАЦИТАЦИИ

Жгутиковые протеины с молекулярной массой 95 – 100 кДа.
Одним из них является A-kinase anchor protein (AKAP), который играет важную роль в регуляции специфичности фосфорилирования белков хвоста.
*** В процессе капацитации существует градиент фосфорилирования белков хвоста сперматозоида: сначала фосфорилируются белки основной части хвоста (> 7%), что переводит сперматозоид в гиперактивное состояние, а, затем, и белки шейки, что необходимо для его последующего связывания с блестящей оболочкой яйца.
Рецептор для связывания с белком блестящей оболочки zp3. Данный рецептор локализован на акросоме.
Различные внеклеточные киназы, которые в ходе капацитации транслоцируются из постакросомального региона в экваториальный сегмент.
Тестикулярный протеин, который приобретает после фосфорилирования способность связывать ионы Са2+.
СПЕРМАЛЬНЫЕ БЕЛКИ, ФОСФОРИЛИРУЮЩИЕСЯ ПРИ КАПАЦИТАЦИИ *

ИНДУКТОРЫ КАПАЦИТАЦИИ
Прогестерон.
Ультрафильтраты крови плода.
Ультрафильтраты фолликулярной жидкости и семенной плазмы.
Радикальные окислительные процессы. Важную роль при этом играют такие активированные кислородные метаболиты, как супероксидный анион-радикал и нитроксильный радикал (приводит к увеличению внутриклеточной концентрации цАМФ, и, следовательно, ускоряет фосфорилирование спермальных белков).
В результате специфического окисления полиненасыщенных жирных кислот происходит изменение механодинамических свойств мембран сперматозоида.
5. Ускоряющий фертилизацию пептид (fertilization promoting peptide) FPP, который содержится в соке предстательной железы. Он индуцирует капацитацию и увеличивает пенетрационную способность сперматозоидов.

(M.Eisenbach, L.C.Giojalas, 2006)
ЖЕНСКИЙ РЕПРОДУКТИВНЫЙ ТРАКТ И ЛОКАЛЬНЫЕ УЧАСТКИ ДИСТАНТНЫХ ВЗАИМОДЕЙСТВИЙ ГАМЕТ

(B.Nixon et al., 2007)

(Paul M. Wassarman, 2008)
Контакт сперматозоида с z.pellucida начинается с взаимодействия 3-х типов рецепторов, находящихся на поверхности бока акросомы, с zp3 белками поверхности блестящей оболочки. Далее происходит излияние фермента акросомы – проакрозина, который, взаимодействуя с zp2, лизирует блестящую оболочку. Таким образом, достигается контакт задней мембраны сперматозоида и яйца.
СТРУКТУРА ZONA PELLUCIDA

Модель участка мембраны яйцеклетки (справа) в ходе оплодотворения при прикреплении к ней участка мембраны сперматозоида (слева) (С.Ф.Гилберт, 1991).

ядро
Экваториальный домен мембраны