Γιατί κάποιοι άνδρες δεν παράγουν σπέρμα

Το 10% των υπογόνιμων ανδρών, παράγει ελάχιστο ή καθόλου σπέρμα. Τώρα, νέα έρευνα από το Ινστιτούτο Ιατρικής Έρευνας Stowers, σε συνεργασία με το Wellcome Center for Cell Biology στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, ρίχνει φως στο τι μπορεί να πάει στραβά στη διαδικασία σχηματισμού σπέρματος, οδηγώντας σε θεωρίες για πιθανές θεραπείες.

“Μια σημαντική αιτία υπογονιμότητας στους άνδρες είναι ότι απλώς δεν μπορούν να παράγουν σπέρμα. Αν γνωρίζουμε ακριβώς τι είναι λάθος, υπάρχουν τεχνολογίες που αναδύονται αυτήν τη στιγμή και που μπορούν να μας δώσουν έναν τρόπο να το διορθώσουμε”, δήλωσε ο ερευνητής του Stowers, δρ. Scott Hawley.

Η μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Science Advances από τον ερευνητή του Hawley Lab και τον δρ.Owen Davies του Wellcome Center Owen Davies μπορεί να βοηθήσει να εξηγηθεί το γιατί ορισμένοι άνδρες δεν παράγουν αρκετό σπέρμα για να γονιμοποιήσουν ένα ωάριο.

Πώς παράγεται το σπέρμα

Στα περισσότερα είδη που αναπαράγονται σεξουαλικά, συμπεριλαμβανομένων των ανθρώπων, μια κρίσιμη πρωτεϊνική δομή, που μοιάζει με γέφυρα-πλέγμα, πρέπει να κατασκευαστεί σωστά για την παραγωγή σπέρματος και ωαρίων. Η ομάδα με επικεφαλής την πρώην μεταδιδακτορική ερευνητική συνεργάτιδα, δρ. Katherine Billmyre, ανακάλυψε ότι σε ποντίκια, η αλλαγή ενός μόνο και πολύ συγκεκριμένου σημείου σε αυτήν τη γέφυρα προκάλεσε την κατάρρευσή της, οδηγώντας σε στειρότητα. Αυτό έδωσε στους ερευνητές μια εικόνα για την ανθρώπινη υπογονιμότητα στους άνδρες που έχουν παρόμοια προβλήματα με αυτό που λέγεται μείωση (meiosis).

Η μείωση είναι η διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης που οδηγεί στο σπέρμα και τα ωάρια. Περιλαμβάνει πολλά στάδια, ένα από τα οποία είναι ο σχηματισμός μιας μεγάλης πρωτεϊνικής δομής που ονομάζεται σύμπλεγμα συναπτώνων. Όπως μια γέφυρα, το σύμπλεγμα συγκρατεί τα ζεύγη χρωμοσωμάτων στη θέση τους επιτρέποντας να πραγματοποιηθούν απαραίτητες γενετικές ανταλλαγές για να διαχωριστούν τα χρωμοσώματα στη συνέχεια σε σπέρμα και ωάρια.

“Ένας σημαντικός παράγοντας που συμβάλλει στη στειρότητα είναι τα ελαττώματα στην μείωση. Για να κατανοήσουμε το πώς τα χρωμοσώματα διαχωρίζονται σε αναπαραγωγικά κύτταρα σωστά, μας ενδιαφέρει να δούμε τι πραγματικά συμβαίνει ακριβώς πριν από αυτό, όταν δηλαδή σχηματίζεται το συναπτονιμικό σύμπλεγμα μεταξύ τους", είπε η δρ. Billmyre.

Προηγούμενες μελέτες έχουν εξετάσει πολλές πρωτεΐνες που αποτελούν το συναπτονεμικό σύμπλεγμα και το πώς αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και έχουν εντοπίσει διάφορες μεταλλάξεις που συνδέονται με την ανδρική υπογονιμότητα. Η πρωτεΐνη που ερεύνησαν οι επιστήμονες σε αυτή την μελέτη σχηματίζει τα πλέγματα της “γέφυρας”, η οποία έχει ένα τμήμα που είναι κοινό σε ανθρώπους, ποντίκια και άλλα σπονδυλωτά. Αυτό υποδηλώνει ότι είναι κρίσιμο για τη “συναρμολόγηση” της γέφυρας.

Μεγάλη επιτυχία ότι εντοπίστηκε η μία και μοναδική μετάλλαξη που οδηγεί σε στείρωση

Η μοντελοποίηση διαφορετικών μεταλλάξεων σε μια δυνητικά κρίσιμη περιοχή της ανθρώπινης πρωτεΐνης επέτρεψε στους ερευνητές να προβλέψουν ποιες από αυτές τις μεταλλάξεις θα μπορούσαν να διαταράξουν την λειτουργία της εν λόγω πρωτεΐνης.

Οι συγγραφείς χρησιμοποίησαν μια τεχνική επεξεργασίας γονιδίων για να δημιουργήσουν μεταλλάξεις σε μια βασική πρωτεΐνη συναπτονιμικού συμπλέγματος σε ποντίκια. Αυτό τους επέτρεψε, για πρώτη φορά, να δοκιμάσουν την λειτουργία βασικών περιοχών της πρωτεΐνης σε ζωντανά ζώα.

Μια και μόνο μετάλλαξη (που είχαν ήδη προβλέψει από τα πειράματα μοντελοποίησης) επαληθεύτηκε ως ο “ένοχος” της στειρότητας σε ποντίκια.

“Μιλάμε για χειρουργική επέμβαση υψηλής ακρίβειας. Εστιάσαμε σε μια μικροσκοπική περιοχή μιας πρωτεΐνης σε αυτή τη γιγάντια δομή που ήμασταν αρκετά σίγουροι ότι θα μπορούσε να είναι μια σημαντική αιτία στειρότητας”, είπε ο δρ. Hawley.

Τα ποντίκια έχουν χρησιμοποιηθεί από καιρό ως μοντέλα για ανθρώπινες ασθένειες. Από τα πειράματα μοντελοποίησης που χρησιμοποιούν αλληλουχίες ανθρώπινων πρωτεϊνών, μαζί με την υψηλή διατήρηση αυτής της δομής πρωτεΐνης σε όλα τα είδη, το ακριβές μόριο που προκάλεσε στειρότητα σε ποντίκια πιθανότατα λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο και στους ανθρώπους.

“Αυτό που είναι πραγματικά συναρπαστικό για μένα είναι ότι η έρευνά μας μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε αυτή την πραγματικά βασική διαδικασία που είναι απαραίτητη για τη δημιουργία νέας ζωής”, είπε ο Billmyre.

Πηγή: medicalxpress.com