Hvordan sædceller beskytter deres membraner mod oxidation:En sammenligning af arter

Et videnskabeligt hold fra Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (Leibniz-IZW) og Leipzig Universitet udførte en sammenlignende analyse af lipidprofiler af sæd for at opnå indsigt i deres modtagelighed for skadelig oxidation samt antioxidantpotentialet i sæden fra forskellige arter . Holdet fandt ud af, at der var store forskelle i sammensætningen af ​​lipider i sæd og sædvæske, hvor mere nært beslægtede arter såsom tamkvæg, tamsvin og tamhest viste ligheder i lipidprofilen. Dette står i kontrast til lipidsammensætningen af ​​erytrocytter og blodplasma fra forskellige arter, som er relativt ensartet. Resultaterne hjælper med at forbedre vores forståelse af effekten af ​​oxidativ stress på reproduktionsprocesser og forbedre assisterede reproduktionsforanstaltninger i fremtiden. De blev publiceret i det videnskabelige tidsskrift PLOS ONE .

På deres vej til oocytterne udsættes sædcellerne for oxidativt stress, som blandt andet kan udløse oxidation af membranlipider og dermed skade cellerne i deres struktur eller funktion. Ved at bruge sæd og blod fra dyrearter, der adskiller sig i deres reproduktionssystem og ernæringstype (tamkvæg, tamsvin, tamhest, afrikansk løve, mennesker), analyserede et team af specialister i reproduktionsbiologi og lipidbiokemi følsomheden af ​​sæd og erytrocytter til oxidation og ophobning af skadelige produkter af lipidoxidation. Derudover undersøgte holdet også sædvæskens beskyttende kapacitet.

"Hvis lipidegenskaber afhænger af cellefunktion, ville vi forvente forskelle i lipidprofilen mellem sædceller og erytrocytter. Hvis det er ernæring, der primært bestemmer de dominerende lipider i membranerne, ville lipidprofilen være ret ens i begge celletyper af en art. ," siger Karin Müller, en videnskabsmand ved Leibniz-IZW. "Resultaterne er vigtige for at estimere sædegenskaber hos arter, der endnu ikke er undersøgt, og for at justere profylaktiske foranstaltninger, når sædkonservering og kunstig befrugtning bruges til artsbevarelse, hvor det oxidative stress for kønsceller øges af nedfrysningsprocessen."

Forskerholdet fandt, at lipidsammensætningen af ​​erytrocytter fra forskellige arter er relativt ensartet. Der er dog store forskelle i sammensætningen af ​​lipider i sæd og sædvæske, hvor tættere beslægtede arter som tamkvæg, tamsvin og tamhest viser ligheder i lipidprofilen. "Disse resultater tyder på, at lipidsammensætningen ikke er bestemt af typen af ​​diæt, men af ​​artens slægtskab og af funktionelle krav til cellemembranerne," siger Ulrike Jakop, en tidligere videnskabsmand ved Leibniz-IZW. På den ene side skal sædens cellemembran have en høj grad af fleksibilitet for at muliggøre bevægelsen af ​​kønscellerne og senere deres fusion med oocytten. Det er derfor, at sædlipider for eksempel indeholder en høj andel af flerumættede fedtsyrer, som er særligt modtagelige for oxidativt stress. På den anden side skal sædcellens stabilitet opretholdes, indtil den smelter sammen med oocytten. Afrikansk løvesæd, for eksempel, som aflejres af hannen langt nedstrøms i kvindens kønsorganer, har en lang vej at rejse gennem forskellige dele af kønsorganerne for at nå oocytten. Deres membraner består af mindre oxidationsfølsomme esterlipider og sphingomyeliner med primært mættede fedtsyrer. For tyresæd, med membraner indeholdende ekstremt oxidationsfølsomme, umættede æterlipider (plasmalogener), har der tilsyneladende udviklet sig højeffektive beskyttelsesmekanismer i sæden. Når lipider i sædmembranen oxideres, dannes såkaldte lysolipider. Deres ophobning ville ødelægge membranens integritet. "I sæden af ​​alle undersøgte arter undgås akkumulering af skadelige lysolipider stort set ved tilstedeværelsen af ​​mindre følsomme lipider fra begyndelsen, rettidig eliminering af radikaler og den hurtige nedbrydning af oxiderede lipider. Interessant nok er prøver med høje lysolipidkoncentrationer i sædceller blev især fundet hos mennesker, selvom lipidprofilen viser mindre oxidationsfølsomme lipider, og de beskyttende mekanismer er meget effektivt udviklet," forklarer Kathrin M. Engel, en videnskabsmand ved Leipzig Universitet. "Formentlig forårsager livsstilsfaktorer højt oxidativt stress, som overbelaster den naturlige portefølje af beskyttende mekanismer."

Yderligere undersøgelser vil hjælpe med at forstå individuelle ubalancer mellem oxidativ stress og beskyttende faktorer hos mennesker og dyr, samt til at justere mål for assisteret reproduktion.