מחקר חדש חושף כיצד מתח מגביר את תנועתיות הזרע באמצעות שינויים במיטוכונדריה ושינויים אפיגנטיים.
לִלמוֹד: מתח מגביר את הנשימה והתנועתיות של הזרע בעכברים ובגברים. קרדיט תמונה: Rost9 / Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה ב תקשורת טבע, חוקרים חוקרים את ההשפעות של מתח נתפס על תנועתיות והבשלה של הזרע.
נמצא כי מתח מגביר את תנועתיות הזרע בבני אדם לאחר חודשיים עד שלושה חודשים. בעכברים, מתח גורם לוויסות גנים דיפרנציאלי ומשנה את הרכב השלפוחית החוץ-תאית (EV) אשר מוביל לאחר מכן לשינוי בפעילות המיטוכונדריה של הזרע ובתנועתיות.
מתח ופוריות
מתח משפיע על כושר הרבייה לטווח ארוך; עם זאת, המנגנונים התאיים והמולקולריים הבסיסיים האחראים להשפעת הלחץ על הפוריות נותרו לא ברורים. עדויות מצביעות על כך שמתח ממושך גורם לאלוסטזיס, תהליך שבו שינויים הנגרמות על ידי מתח בתפקוד התא נמשכים לאחר סיום הלחץ.
תאי אפיתל אפיתל (EECs) בזכרים מפרישים גורמים ומכשירי חשמל נושאי מטען, שהם קריטיים להבשלת זרע. מחקרים קודמים מצביעים על כך ששינויים הנגרמים על ידי מתח במכשירים חשמליים המופרשים ב-EEC משפיעים על הרכב הזרע ועל הפוריות.
הקולטן לגלוקוקורטיקואידים (GR), שהוא מרכזי בתגובות לחץ, משפיע על תהליכי המיטוכונדריה והתעתוק. במחקר הנוכחי, החוקרים בוחנים כיצד מתח משנה את תפקוד הזרע באמצעות מסלולים מטבוליים ומיטוכונדריים, במיוחד הקשורים ל-GRs. החוקרים גם חוקרים את ההשפעות של מתח שנתפס קודם לכן על תנועתיות הזרע אצל גברים.
לגבי המחקר
בסך הכל גויסו 34 גברים בריאים בין הגילאים 18 ל-35 מאוניברסיטת קולורדו ומטרופולין דנבר באמצעות מדיה חברתית ועלונים. משתתפי המחקר נבדקו עבור היסטוריה רפואית והוצאו מהכלל על סמך קריטריונים ספציפיים, כולל שימוש בתרופות פסיכוטרופיות, שימוש לרעה בסמים וחריגות בזרע.
כל המשתתפים השלימו הערכות, כולל סולם המתח הנתפס (PSS), וסיפקו דגימות זרע לאחר תקופת הימנעות בת יומיים. דגימות זרע עובדו בהתאם להמלצות של ארגון הבריאות העולמי (WHO) ונותחו באמצעות מנתח זרע בעזרת מחשב. נעשה שימוש במודלים של השפעות מעורבות כדי להעריך את הקשר בין מהירות הזרע ולחץ נתפס קודם.
עֲבוּר בַּמַבחֵנָה בניסויים, תאי אפיתל אפיתל (DC2) של עכבר מונצחים וטופלו בקורטיקוסטרון. זרע ו-EVs בודדו מעכברים זכרים והודגרו יחד.
חיתוך תחת יעדים ושחרור באמצעות בידוד נוקלאז (CUT&RUN) וחומצה ריבונוקלאית (RNA) בוצעו כדי לחקור ביטוי גנים ושינויים בכרומטין. בדיקת נשימה נערכה כדי להעריך את שיעורי צריכת החמצן בתאי DC2 ובזרע.
פעילות האנזים Complex I נמדדה כדי להעריך את תפקוד המיטוכונדריה. אימונובלוטינג מערבי שימש לניתוח חלבון, בעוד שמיקרוסקופ אלקטרונים שידור סיפק הדמיה של מבנים מיטוכונדריים.
עיוורון ואקראי שימשו הן בקבוצה אנושית והן בַּמַבחֵנָה מחקרים בבעלי חיים כדי להפחית הטיה. לניתוח נתונים נעשה שימוש בכלים ביואינפורמטיקה ושיטות סטטיסטיות שונות.
ממצאי המחקר
נפח זרע, ריכוז ותנועתיות לא השתנו באופן משמעותי בבני אדם. PSS בשלושה חודשים לפני איסוף הזרע היה קשור באופן חיובי למהירות נתיב ממוצעת (VAP), מהירות עקומה (VCL) ומהירות קו ישר (VSL). PSS גבוה יותר בנקודת זמן זו נמצא בקורלציה עם מדדי תנועתיות מוגברת של הזרע, בעוד ש-PSS בזמן האיסוף והחודשיים הקודמים לא היו שונים באופן משמעותי.
בַּמַבחֵנָהלמעלה ממחצית מאתרי הקישור של H3K27me3, מדכא תעתוק מגיב ללחץ, היו ממוקמים ליד מקדמי גנים, כאשר 7,282 אזורים מציגים שינויים ב-H3K27me3. אתרי קשירה נקשרו לגנים המעורבים בארגון המיטוכונדריה ובחילוף החומרים, ובכך מצביעים על כך שלחץ קודם עשוי להשפיע על התבגרות הזרע באמצעות שינויים מתמשכים בוויסות הגנים.
בסך הכל זוהו 11 מודולי גנים ו-272 גנים בעלי ביטוי דיפרנציאלי, כאשר המודול הקשור לתפקוד המיטוכונדריאלי נמצא בקורלציה הדוק עם טיפול קודם בקורטיקוסטרון. טיפול בקורטיקוסטרון הפחית את הנשימה המיטוכונדריאלית הבסיסית ואת ייצור אדנוזין טריפוספט (ATP) במדינות EEC תוך הגברת המבנה האולטרא-אורתודוקסי של המיטוכונדריה.
נצפו שינויים בלקליזציה של GR, יחד עם GR גרעיני מופחת, GR מיטוכונדריאלי מוגבר ושינוי נשימה של הזרע. הזרקת מצע הצביעה על נשימה מופחתת עבור מצעים מורכבים I ב-EECs שלאחר קורטיקוסטרון.
EVs של EECs שטופלו בקורטיקוסטרון היו קטנים יותר והגבירו את הנשימה המיטוכונדריאלית של הזרע ואת שיעורי ייצור ה-ATP. חשיפה ל-EVs של EECs שטופלו בקורטיקוסטרון שיפרה את פרמטרי תנועתיות הזרע, כולל מהירות עקומה, VAP ו-VSL, מבלי להשפיע על אחוז התנועתיות הכולל.
מסקנות
ממצאי המחקר חושפים קשר תלוי זמן בין מתח שנתפס קודם לתפקודים חיוניים של זרע. EVs זוהו גם כמתקשרים בין-תאיים חשובים עם יישומים טיפוליים פוטנציאליים לשיפור תפקוד הזרע. מספר תהליכים מולקולריים חשובים אחרים נקשרו לאלוסטזיס, במיוחד שינויים מיטוכונדריאליים ואפיגנטיים שנגרמו כתוצאה מלחץ.
ביחד, תצפיות אלו מצביעות על כך שניהול מתח יכול להיות מרכיב חיוני בשיפור תוצאות הרבייה אצל גברים, ובכך מדגישים את הצורך בגישה הוליסטית בהערכות ובטיפולי פוריות.
