The Embryo Project Encyclopedia

A spermakapacitáció azokra a fiziológiai változásokra utal, amelyeken a spermiumoknak keresztül kell menniük ahhoz, hogy képesek legyenek behatolni a petesejtbe és megtermékenyíteni azt. Ezt a kifejezést először 1952-ben Colin Russell Austin alkotta meg Austin és Min Chueh Chang által végzett és 1951-ben publikált független vizsgálatok alapján. A kezdeti jelentések és a kifejezés megjelenése óta a technológiai fejlődésnek köszönhetően a folyamat részletei tisztázódtak. A jelenség felismerése igen fontos volt a korai in vitro megtermékenyítési kísérletek, valamint az embriológia és a reprodukciós biológia területén.

Ezek a kezdeti vizsgálatok során spermiumokat juttattak különböző állatfajok nőstényeinek petevezetékébe órákkal az ovuláció előtt és közvetlenül az ovuláció után. A kísérletek kimutatták, hogy sokkal több petesejtbe hatoltak be a spermiumok, amikor a spermiumokat órákkal az ovuláció előtt juttatták be. Kezdeti eredményeik alapján Austin és Chang is azt feltételezte, hogy a spermiumoknak valamilyen fiziológiai folyamaton kell keresztülmenniük a nőstény reproduktív traktusban ahhoz, hogy képesek legyenek behatolni a petesejtbe. Austin később a Nature 1952. augusztus 23-án megjelent számában ezt a folyamatot kapacitációnak nevezte. A kapacitáció kifejezés eredeti használata a spermiumok által a női reproduktív traktusban végbemenő olyan fiziológiai folyamatokra vonatkozott, amelyek lehetővé teszik, hogy a spermiumok behatoljanak a petesejtbe. A technológia fejlődésével és a megtermékenyítési mechanizmusok ismeretének bővülésével ezt a meghatározást a modern használatra aktualizálták.

J. Michael Bedford 1970-ben mélyreható tanulmányt publikált az emlősök spermium-kapacitációjáról, és képes volt leszűkíteni a folyamatot azáltal, hogy feltárta, mi az, ami nem történik meg. Bedford vizsgálataiban elektronmikroszkópot használt, hogy feltárja, milyen szerkezeti változások történnek a spermiumokban a kapacitáció után, ha egyáltalán történtek, de nem találtak ilyet. Bedford arról számolt be, hogy a spermiumok ugyanabban a morfológiai állapotban maradnak attól a pillanattól kezdve, hogy a nősténybe kerülnek, egészen addig, amíg át nem mennek az akroszómareakción, vagyis addig a pontig, amikor a spermium összeolvad a petesejttel. Úgy vélte, hogy míg a spermiumokban nem következik be szerkezeti változás, valószínűbb, hogy valamilyen kémiai változás zajlik. Az akkor rendelkezésre álló bizonyítékok alapján arra a következtetésre jutott, hogy a kapacitáció eseményei magának a spermiumnak a receptorainak a lelepleződéséből állnak, ami képessé teszi a spermiumot arra, hogy reagáljon a női nemi szerv környezetére. A spermiumok kapacitációját különböző fajok között is vizsgálta, és megállapította, hogy a spermiumoknak a petesejtbe való behatolás képességének megszerzéséhez szükséges idő, valamint az említett receptorok által felismert vegyi anyagok fajspecifikusak. Továbbá, mivel más törzsek bizonyos fajai között is vannak olyanok, amelyek azonnal képesek az akroszómareakció befejezésére képes spermiumokat ejakulálni, pontatlan lenne az akroszómareakciót a kapacitáció részeként feltüntetni.

Austin tág kezdeti definícióját figyelembe véve Bedford számos kortársa azt állította, hogy az akroszómareakció technikailag a spermiumok kapacitációjának részének tekinthető. A definícióban lévő ellentmondás, különösen az akroszómareakciónak a kapacitáció részeként való figyelembevételét illetően, a későbbi publikációkban sok vitát és vitát eredményezett a tudósok között. 1975-ben Austin publikált egy jelentést “Membrane Fusion Events in Fertilization” címmel, amelyben azt állította, hogy a tényleges kapacitációs folyamat a spermiumon lévő glikoprotein bevonat eltávolításából és a hiperaktiváció vagy a jobb motilitás elősegítéséből áll, ezzel tisztázva, hogy az akroszómareakció beindítását a spermiumok kapacitációjától különállónak tekinti. Végül, annak tisztázására törekedve, hogy milyen folyamatokat kell bevonni a spermakapacitáció definíciójába, Min Chueh Chang 1984-ben közzétett egy cikket a spermakapacitáció jelentésének történeti perspektívájával, amely javaslatot tartalmazott a definícióban lévő ellentmondás kezelésére. Ebben a cikkben Chang azt javasolja, hogy az akroszómareakciót megelőző összes folyamatot a spermiumkapacitáció első részeként kellene említeni, hogy az eredeti definíciót tiszteletben tartsák, ugyanakkor az akroszómareakciót független folyamatként ismerjék el. Tekintettel erre a tisztázási kísérletre, a kapacitációt érintő modernebb tanulmányok úgy határozzák meg, hogy a spermiumnak fel kell fedeznie a receptorokat, amelyek felismerhetik a női reproduktív traktusban lévő vegyi anyagokat, amelyek viszont változásokat indítanak el mind a mozgékonyságban hiperaktiváció formájában, mind pedig az akroszómareakcióban részt vevő morfológiai változásokban.

A kapacitáció tanulmányozásának zavarossága és némi ellentmondásossága ellenére a fogalom továbbra is szerves része a megtermékenyítés tanulmányozásának. Felfedezése átfogóbb megértést nyújtott mindazon mechanizmusokról, amelyeken egy spermiumsejtnek át kell mennie, mielőtt készen áll a női petesejt megtermékenyítésére, hozzájárulva a megtermékenyítés folyamatának egészére vonatkozó általános ismeretekhez, valamint hozzájárulva az olyan orvosi technológiákhoz, mint az in vitro megtermékenyítés.