Stedet for pattedyrs sædcellernes fysiologiske akrosomreaktion

Initiering af AR

Det har længe været klart for de ikke-pattedyrs befrugtningsmodeller, hvor sædcellerne skal skabe en indtrængningsvej, at AR’en, alt efter art, induceres af æggeskindet eller ofte af gelé, der omgiver æggeskindet. Hos eutheriske pattedyr er det imidlertid vanskeligt at fastslå det sted, hvor AR begynder, fordi æggeskallen – zona pellucida – i et artsvariabelt antal timer efter ægløsning er omgivet af cumulus oophorus, en flerlaget masse af celler, der ofte er indlejret i en hyaluronsyreholdig matrix. I tidlige undersøgelser hos marsvinet og flere gnavere rapporterede Austin og Bishop (2) om sædceller, der gennemgik AR inden for cumulus, og fejlagtigt foreslog de derefter, at reaktionen var en morfologisk manifestation af sædkapacitering – en sædmembranrelateret ændring, der gennemgår i hunkanalen, og som er særegent for theriske pattedyr, og som til sidst giver sædcellerne evnen til at befrugte. Senere, som det blev set i elektronmikroskopet, havde kaninsædceller i udkanten af cumulus oophorus generelt intakte acrosomer, mens de fleste, der blev fanget inden for

En del af de sædceller, der reagerede inden for cumulus, var derefter i stand til at fortsætte med at befrugte ægget.

Cumulus havde på det tidspunkt gennemgået en eller anden fase af AR, ligesom de fleste sædceller, der var bundet til zona pellucida, havde gennemgået en eller anden fase af AR (3). Senere blev lignende observationer af AR inden for cumulus foretaget for sædceller fra den syriske (4, 5) og kinesiske hamster (6) og endda fra mennesket (7). Ikke længe forinden var man imidlertid begyndt at gå ind i problemet med at definere befrugtning i molekylære termer med det vigtige fund, at zona pellucida (mus) består af tre glykoproteiner-ZP1, ZP2 og ZP3 (8). Da kumulusfrie æg hos de fleste pattedyr kan befrugtes in vivo eller in vitro, førte den lige så spændende observation et par år senere, at musens AR kan induceres af ZP3 (9), til den opfattelse, at zona pellucida inducerer AR. Selv om det ser ud til at tilsidesætte tidligere observationer af AR i cumulus hos andre arter, og selv om de fleste musestudier med enkelte undtagelser (10) blev udført ved hjælp af cumulusfrie æg, har denne opfattelse af zona pellucida som den fysiologiske inducerende faktor for pattedyrs AR været i fokus i andre rapporter (11, 12) og er nu udbredt. Således repræsenterer observationerne af Jin et al. (1) en tilbagevenden til den biologiske virkelighed i denne henseende. Den særlige fortjeneste ved deres undersøgelse ligger ikke kun i observationen af begivenheder i levende muses spermatozoer. For at gentage det, viser den, at disse sædceller ofte gennemgår AR i cumulus før de når zona pellucida, og ved hjælp af et fluorescerende hale-tag viser den også det vigtige faktum, at sådanne sædceller derefter kan befrugtes.

Observationen af, at musespermatozoer med reagerede akrosomer derefter kan fortsætte med at klæbe til og trænge ind i zona pellucida har vigtige implikationer for bestræbelserne på at karakterisere den eller de komponenter i sædhovedets overflade, der er involveret i sæd/æg-binding ved befrugtning. Når man overvejer andre implikationer af dette arbejde, skal det dog til sidst vises, at dets resultater repræsenterer situationen under befrugtning in vivo. Desuden antages det, til trods for at det fluorescerende acrosomale tag forsvinder i cumulus, at den reagerede acrosomale carapace bevares, indtil og mens sædhovedet binder sig til zonaoverfladen. Selv om dette ikke er blevet understreget i litteraturen, tyder en bred undersøgelse af AR på tværs af arter på, at det reagerede akrosom i eutheriske pattedyr har en usædvanlig stabilitet og dermed levetid, muligvis forårsaget af en uopløselig akrosomisk matrixkomponent. Denne stabilitet synes at være en tilpasning, der gør det muligt for den at forblive og binde sædhovedet fast, indtil indtrængningen i den relativt frygtindgydende, tætte zona-matrix begynder.