The Embryo Project Encyclopedia

Kapacitace spermií označuje fyziologické změny, kterými musí spermie projít, aby byly schopny proniknout do vajíčka a oplodnit ho. Tento termín poprvé použil v roce 1952 Colin Russell Austin na základě nezávislých studií provedených Austinem a Min Chueh Changem a publikovaných v roce 1951. Od prvních zpráv a vzniku tohoto termínu byly díky technologickému pokroku objasněny podrobnosti tohoto procesu. Rozpoznání tohoto jevu bylo poměrně důležité pro první experimenty s oplodněním in vitro i pro obory embryologie a reprodukční biologie.

Tyto počáteční studie zahrnovaly zavádění spermií do vejcovodů samic různých živočišných druhů několik hodin před ovulací a bezprostředně po ní. Pokusy odhalily, že mnohem více vajíček proniklo spermií, když byly spermie zavedeny několik hodin před ovulací. Na základě svých prvních zjištění Austin i Chang vyslovili hypotézu, že spermie musí projít nějakým fyziologickým procesem v samičím reprodukčním traktu, aby měly schopnost proniknout do vajíčka. Austin tento proces později v časopise Nature publikovaném 23. srpna 1952 označil jako kapacitace. Jeho původní použití termínu kapacitace se týkalo všech fyziologických procesů, kterými spermie procházejí v ženském reprodukčním traktu a které jim umožňují proniknout do vajíčka. S rozvojem technologií a rozšiřováním znalostí o mechanismech oplození byla tato definice aktualizována pro moderní použití.

J. Michael Bedford publikoval v roce 1970 podrobnou studii o kapacitaci spermií u savců a dokázal zúžit, co tento proces obnáší, tím, že odhalil, k čemu nedochází. V Bedfordově studii byl použit elektronový mikroskop, který měl odhalit, k jakým strukturálním změnám ve spermiích po kapacitaci dochází, pokud vůbec k nějakým došlo, ale žádné nebyly nalezeny. Bedford uvedl, že spermie zůstávají ve stejném morfologickém stavu od okamžiku, kdy jsou zavedeny do samice, až do okamžiku, kdy projdou akrozomovou reakcí, tedy okamžikem, kdy spermie splyne s vajíčkem. Usoudil, že zatímco u spermií nedochází ke strukturálním změnám, je pravděpodobnější, že probíhá nějaká chemická změna. Na základě tehdy dostupných důkazů dospěl k závěru, že události spojené s kapacitací spočívají v demaskování receptorů na samotné spermii, což ji činí schopnou reagovat na prostředí ženského pohlavního ústrojí. Zkoumal také kapacitace spermií u různých druhů a zjistil, že doba, za kterou spermie získají schopnost proniknout do vajíčka, i chemické látky, které jsou rozpoznávány výše zmíněnými receptory, jsou druhově specifické. Dále proto, že existují určité druhy jiných fylů, které ejakulují spermie schopné okamžitě dokončit akrozomovou reakci, bylo by nepřesné zahrnout akrozomovou reakci jako součást kapacitace.

Vzhledem k Austinově široké původní definici mnoho Bedfordových současníků tvrdilo, že akrozomovou reakci lze technicky považovat za součást kapacitace spermií. Rozpor v definici, zejména pokud jde o zahrnutí akrozomové reakce jako součásti kapacitace, vedl v pozdějších publikacích k mnoha diskusím a sporům mezi vědci. V roce 1975 Austin publikoval zprávu s názvem „Membrane Fusion Events in Fertilization“, ve které tvrdil, že skutečný proces kapacitace spočívá v odstranění glykoproteinového obalu na spermii a usnadnění hyperaktivace nebo zlepšení pohyblivosti, čímž objasnil, že zahájení akrozomové reakce považuje za oddělené od kapacitace spermie. Nakonec ve snaze objasnit, jaké procesy by měly být zahrnuty do definice kapacitace spermií, publikoval Min Chueh Chang v roce 1984 článek s historickým pohledem na význam kapacitace spermií, který obsahoval návrh na řešení rozporu v definici. V tomto článku Chang navrhuje, aby všechny procesy vedoucí k akrozomové reakci byly označovány jako první část kapacitace spermie, aby byla dodržena původní definice a zároveň byla akrozomová reakce uznána jako samostatný proces. Vzhledem k tomuto pokusu o objasnění ji modernější studie týkající se kapacitace definují jako potřebu spermie odhalit receptory, které mohou rozpoznat chemické látky v ženském reprodukčním traktu, které následně iniciují změny jak v pohyblivosti v podobě hyperaktivace, tak i morfologické změny spojené s akrozomální reakcí.

Přes nejasnosti a určité rozpory ve studiu kapacitace zůstává tento pojem nedílnou součástí studia oplození. Jeho zkoumání umožnilo komplexnější pochopení všech mechanismů, kterými musí spermatická buňka projít, než je připravena oplodnit ženské vajíčko, což přispělo k obecným znalostem o procesu oplození jako celku a také k lékařským technologiím, jako je oplození in vitro.

.