紐約州伊薩卡市——一項新研究揭示了精子如何改變游泳模式以導(dǎo)航到卵子，從將精子沿直線運動的對稱運動轉(zhuǎn)變?yōu)榇龠M更多循環(huán)游動的不對稱運動。
這種行為的變化稱為過度激活，使精子能夠在卵子附近掃過該區(qū)域，從而提高精子找到它的機會。
對于體外研究，研究人員設(shè)計了具有微米級通道的微流控芯片，以便他們可以用顯微鏡和高速相機觀察牛精子。
通過揭示所涉及的機制，該研究不僅解開了精子如何導(dǎo)航到卵子的謎團，而且還對人類體外受精和奶牛繁殖產(chǎn)生了影響，并為工程師設(shè)計微型機器人游泳者提供了新信息。
“通過了解是什么決定了精子到達卵子的導(dǎo)航機制以及生物物理和生化線索，我們可能能夠利用這些線索來治療有不育問題的夫婦，并選擇體外受精的最佳策略，”Alireza說。Abbaspourrad，論文的資深作者和食品化學(xué)和原料技術(shù)的Youngkeun荷蘭Joh助理教授，食品科學(xué)系農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)學(xué)院。
這項名為“哺乳動物精子過度激活通過物理邊界調(diào)節(jié)導(dǎo)航并促進偽趨化性”的研究于 10 月 29 日在線發(fā)表在《美國國家科學(xué)院院刊》上。
該論文闡明了數(shù)百萬精子如何穿過雌性哺乳動物的生殖道，最終只有少數(shù)精子到達受精部位。精子靠近側(cè)壁并沿著一條直線游動，抵抗從生殖道上部流向下部的少量液體。但是一旦精子到達子宮交界區(qū)，進入輸卵管并移向卵子，鈣離子流入其鞭毛就會觸發(fā)過度激活和循環(huán)游動。需要更多的研究來確切了解是什么觸發(fā)了鞭毛中的鈣內(nèi)流。
微流控芯片使研究人員能夠操縱環(huán)境。該團隊記錄了沿著房間墻壁游動的精子。然后他們測試了包括咖啡因在內(nèi)的化合物，這些化合物會增加細胞質(zhì)中的鈣離子。他們記錄了精子在鈣存在的情況下從對稱的直接游泳到過度活躍的循環(huán)游泳的行為轉(zhuǎn)換，這意味著精子不再緊貼墻壁。如果沒有這種轉(zhuǎn)變，精子可能會陷入死胡同，陷入困境。
“已經(jīng)證明，這種[游泳]狀態(tài)是受精所必需的，”Abbaspourrad 說。他說，雖然這些觀察是在體外實驗室中進行的，但它提供了體內(nèi)可能發(fā)生的事情的感覺。
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