Nisäkkäiden siittiöiden fysiologisen akrosomireaktion paikka

AR:n käynnistyminen

Nisäkkäisiin kuulumattomista hedelmöittymismalleista, joissa siittiöiden on luotava tunkeutumisreitti, on jo pitkään ollut selvää, että lajista riippuen AR:n käynnistää munankuori tai usein tätä kuorta ympäröivä hyytelö. Nisäkkäillä AR:n alkamispaikan määrittämistä vaikeuttaa kuitenkin se, että munasolun kuorta – zona pellucidaa – ympäröi lajin mukaan vaihtelevan määrän tunteja ovulaation jälkeen cumulus oophorus, monikerroksinen solumassa, joka on usein upotettu hyaluronihappopitoiseen matriisiin. Varhaisissa tutkimuksissaan marsulla ja useilla jyrsijöillä Austin ja Bishop (2) raportoivat siittiöiden käyvän läpi AR:n cumulus ooporuksen sisällä, ja virheellisesti he sitten ehdottivat, että reaktio oli siittiöiden kapasitaation morfologinen ilmenemismuoto – siittiöiden kalvoihin liittyvä muutos, joka tapahtuu naaraspuolisissa nisäkkäissä ja joka lopulta antaa siittiöille kyvyn hedelmöittää. Myöhemmin, kuten elektronimikroskoopissa nähtiin, kanin siittiöillä, jotka olivat cumulus oophoruksen reunalla, oli yleensä ehjät akrosomit, kun taas suurin osa cumuluksen

sisälle jääneistä

joistakin cumuluksen sisällä reagoivista siittiöistä pystyi sitten jatkamaan munasolun hedelmöittämistä.

Cumuluksen sisälle jääneistä siittiöistä oli tuohon mennessä jo läpikäynyt jonkinlaisen AR-käsittelyn vaiheen, samoin kuin suurin osa zona pellucida -vyöhykkeessä (Zona Pellucida) olevista siittiöistä oli jo läpikäynyt jonkinlaisen AR-vaiheen.

. Myöhemmin samanlaisia havaintoja AR:sta kumuluksen sisällä tehtiin syyrialaisen (4, 5) ja kiinalaisen hamsterin (6) ja jopa ihmisen (7) siittiöistä. Hieman aikaisemmin oli kuitenkin alettu pohtia hedelmöittymisen molekyylitason määrittelyn ongelmaa, kun havaittiin, että (hiiren) zona pellucida koostuu kolmesta glykoproteiinista – ZP1:stä, ZP2:sta ja ZP3:sta (8). Koska useimpien nisäkkäiden kumuluksista vapaat munasolut voidaan hedelmöittää in vivo tai in vitro, muutamaa vuotta myöhemmin tehty yhtä jännittävä havainto siitä, että hiiren AR voidaan indusoida ZP3:lla (9), johti näkemykseen, että zona pellucida indusoi AR:n. Tämä näkemys zona pellucidasta nisäkkäiden AR:n fysiologisena indusoijana on ollut muiden raporttien keskiössä (11, 12), ja se on nykyään laajalle levinnyt, vaikka se näyttääkin olevan ristiriidassa aikaisempien havaintojen kanssa, jotka koskevat AR:n esiintymistä cumuluksessa muilla lajeilla, ja vaikka suurin osa hiiritutkimuksista tehtiin satunnaisia poikkeuksia lukuun ottamatta (10) käyttäen cumuluksesta vapaita munia. Näin ollen Jinin ym. havainnot (1) merkitsevät tässä suhteessa paluuta biologiseen todellisuuteen. Heidän tutkimuksensa erityinen ansio ei ole ainoastaan hiiren elävissä siittiöissä tapahtuvien tapahtumien havainnointi. Siinä osoitetaan, että nämä siittiöt käyvät usein läpi AR:n cumuluksessa ennen kuin ne pääsevät zona pellucidaan, ja fluoresoivan pyrstötunnisteen avulla osoitetaan myös se keskeinen seikka, että tällaiset siittiöt voivat sen jälkeen hedelmöittyä.

Havainto siitä, että hiiren siittiöitä, joiden akrosomit ovat reagoineet, voi sen jälkeen tarttua zona pellucidaan ja tunkeutua sen läpi, vaikuttaa merkittävästi pyrkimyksiin luonnehtia siittiöiden pään pintakomponenttia tai -komponentteja, jotka osallistuvat siemennesteen ja munan väliseen sitoutumiseen hedelmöityksessä. Kun tarkastellaan tämän työn muita vaikutuksia, on kuitenkin lopulta osoitettava, että sen havainnot edustavat tilannetta hedelmöityksen aikana in vivo. Lisäksi huolimatta fluoresoivan akrosomaalisen tunnisteen katoamisesta kumuluksen sisältä, oletetaan, että reagoinut akrosomaalinen kotelo säilyy, kunnes ja kun siittiöiden pää sitoutuu zonan pintaan. Vaikka tätä ei ole korostettu kirjallisuudessa, laaja lajikohtainen AR-tutkimus viittaa siihen, että reagoivalla akrosomilla on nisäkkäillä epätavallinen stabiilisuus ja sen vuoksi epätavallinen elinikä, jonka mahdollisesti aiheuttaa liukenematon akrosomaalinen matriisikomponentti. Tämä vakaus näyttää olevan sopeutuminen, jonka ansiosta se voi sitten säilyä ja sitoa siittiöiden pään siihen asti, kunnes suhteellisen pelottavan, tiheän zona-matriisin tunkeutuminen alkaa.