A Michigani Állami Egyetem kutatói ugyanis azonosítottak egy molekuláris „kapcsolót”, amely drámaian megnöveli a spermiumok energiatermelését közvetlenül azelőtt, hogy azok megpróbálnák megtermékenyíteni a petesejtet. A kutatás vezetője, Melanie Balbach, a Biokémiai és Molekuláris Biológiai Tanszék adjunktusa: „A spermiumok anyagcseréje különleges, hiszen kizárólag arra összpontosít, hogy több energiát termeljen egyetlen cél érdekében: a megtermékenyítésért.”

A hímivarsejtek az ejakuláció előtt alacsony energiaszinten maradnak, ám amint a női reproduktív traktusba kerülnek, gyors átalakuláson mennek keresztül: erőteljesebben kezdenek úszni, és módosítják külső membránjukat, hogy felkészüljenek a petesejttel való találkozásra. Mindez hirtelen és jelentős energiaigénnyel jár.

„Sokféle sejt megy át ezen a gyors váltáson az alacsony és magas energiaszint között, és a spermiumok ideálisak ennek a metabolikus újraprogramozásnak a tanulmányozására.”

Hogyan követik nyomon a spermiumok „üzemanyagát”?

Balbach korábban a Weill Cornell Medicine intézetben dolgozva már kimutatta, hogy egy kulcsfontosságú enzim blokkolása átmeneti meddőséget okozott egerekben – ez volt az első jel arra, hogy a hormonmentes férfi fogamzásgátlás megvalósítható lehet.

Balbach szemléletes hasonlattal magyarázta a módszert: „Úgy is gondolhatunk erre a megközelítésre, mintha élénk rózsaszínre festenénk egy autó tetejét, majd drónnal követnénk a forgalomban. Az aktivált spermiumokban azt láttuk, hogy ez a ‘kifestett autó’ sokkal gyorsabban halad, más útvonalat választ, és azt is megfigyelhettük, mely kereszteződéseknél akad el.”

A kutatók így részletes képet kaptak arról a többlépcsős, nagy energiájú folyamatról, amely a megtermékenyítéshez szükséges.

A kulcsenzim, ami beindítja a spermiumok energiatermelését

A vizsgálat kimutatta, hogy az aldoláz nevű enzim kulcsszerepet játszik a glükóz energiává alakításában. Emellett kiderült, hogy a spermiumok saját belső energiatartalékaikat is felhasználják, amikor megkezdik útjukat. A kutatók olyan enzimeket is azonosítottak, amelyek „szabályozóként” működnek, és meghatározzák, milyen útvonalon haladjon a glükóz a sejten belül – ez pedig befolyásolja az energiahatékonyságot.

Balbach a jövőben azt is vizsgálni szeretné, hogyan használják a spermiumok a különböző energiaforrásokat, például a glükózt és a fruktózt.

Mit jelent ez a meddőség és a fogamzásgátlás szempontjából?

A meddőség világszerte minden hatodik embert érint. Balbach szerint a spermiumok anyagcseréjének megértése új diagnosztikai eszközökhöz és hatékonyabb reprodukciós technológiákhoz vezethet. A felfedezés azonban a férfi fogamzásgátlás területén is áttörést hozhat.

„A glükóz anyagcseréjének jobb megértése fontos első lépés volt, és most azt szeretnénk látni, hogyan fordíthatók át ezek az eredmények más fajokra, például az emberi spermiumokra” – mondta Balbach. „Az egyik lehetőség annak vizsgálata, hogy a ‘forgalomirányító’ enzimeink egyike biztonságosan célba vehető-e hormonmentes férfi vagy női fogamzásgátlóként.” – idézi a Science Daily.

A legtöbb férfi fogamzásgátló fejlesztés eddig a spermiumtermelés leállítására irányult, ami lassú, nem azonnali hatású, és gyakran hormonális mellékhatásokkal jár. Balbach kutatása azonban új utat nyithat: egy olyan, anyagcserét célzó, hormonmentes módszert, amely ideiglenesen, igény szerint kapcsolja ki a spermiumok működését.

Balbach szerint ez társadalmi szinten is jelentős előrelépés lenne: „Jelenleg a terhességek körülbelül 50%-a nem tervezett, és ez a módszer több lehetőséget és nagyobb kontrollt adna a férfiaknak. Ugyanakkor szabadságot adna azoknak is, akik női fogamzásgátlót használnak, hiszen ezek hormonálisak és gyakran súlyos mellékhatásokkal járnak.”