The Embryo Project Encyclopedia

La capacitazione dello sperma si riferisce ai cambiamenti fisiologici che gli spermatozoi devono subire per avere la capacità di penetrare e fecondare un ovulo. Questo termine fu coniato per la prima volta nel 1952 da Colin Russell Austin sulla base di studi indipendenti condotti da Austin e Min Chueh Chang e pubblicati nel 1951. Dai primi rapporti e dalla comparsa del termine, i dettagli del processo sono stati chiariti grazie ai progressi tecnologici. Il riconoscimento del fenomeno è stato molto importante per i primi esperimenti di fecondazione in vitro, così come per i campi dell’embriologia e della biologia riproduttiva.

Questi studi iniziali prevedevano l’introduzione di sperma nelle tube di Falloppio di femmine di varie specie animali sia ore prima che immediatamente dopo l’ovulazione. Gli esperimenti hanno rivelato che molte più uova sono state penetrate dallo sperma quando lo sperma è stato introdotto ore prima dell’ovulazione. Sulla base delle loro scoperte iniziali, sia Austin che Chang ipotizzarono che gli spermatozoi dovevano passare attraverso una sorta di processo fisiologico nel tratto riproduttivo femminile per avere la capacità di penetrare l’uovo. Austin in seguito si riferì a questo processo come capacitazione in un numero di Nature pubblicato il 23 agosto 1952. Il suo uso originale del termine capacitazione si riferiva a qualsiasi processo fisiologico subito dagli spermatozoi mentre si trovavano nel tratto riproduttivo femminile che permetteva agli spermatozoi di penetrare in un ovulo. Con l’avanzare della tecnologia e l’aumento della conoscenza dei meccanismi di fecondazione, questa definizione è stata aggiornata per l’uso moderno.

J. Michael Bedford ha pubblicato uno studio approfondito sulla capacitazione degli spermatozoi nei mammiferi nel 1970 ed è stato in grado di restringere ciò che il processo comporta, rivelando ciò che non avviene. Negli studi di Bedford è stato utilizzato un microscopio elettronico per rivelare quali, se ci sono, cambiamenti strutturali si sono verificati negli spermatozoi dopo la capacitazione, ma nessuno è stato trovato. Bedford ha riferito che gli spermatozoi rimangono nello stesso stato morfologico dal momento in cui vengono introdotti nella femmina al momento in cui subiscono la reazione acrosoma, il punto in cui lo sperma si fonde con l’uovo. Egli ragionava sul fatto che, mentre non si verificavano cambiamenti strutturali negli spermatozoi, era più probabile che fosse in corso una sorta di cambiamento chimico. Sulla base delle prove disponibili all’epoca, la conclusione fu che gli eventi di capacitazione consistevano nello smascheramento dei recettori sullo sperma stesso, rendendolo capace di reagire all’ambiente del tratto genitale femminile. Ha anche studiato la capacitazione degli spermatozoi tra diverse specie, scoprendo che il tempo necessario agli spermatozoi per acquisire la capacità di penetrare in un uovo, così come le sostanze chimiche riconosciute dai suddetti recettori, erano specie-specifiche. Inoltre, poiché ci sono alcune specie di altri phyla che eiaculano spermatozoi immediatamente in grado di completare la reazione di acrosoma, sarebbe impreciso includere la reazione di acrosoma come parte della capacitazione.

Data l’ampia definizione iniziale di Austin, molti contemporanei di Bedford sostenevano che la reazione di acrosoma poteva tecnicamente essere considerata parte della capacitazione spermatica. La discrepanza nella definizione, in particolare per quanto riguarda l’inclusione della reazione dell’acrosoma come parte della capacitazione, ha provocato una grande quantità di discussioni e discussioni tra gli scienziati nelle pubblicazioni successive. Nel 1975, Austin pubblicò una relazione intitolata “Membrane Fusion Events in Fertilization”, in cui sosteneva che l’effettivo processo di capacitazione consisteva nella rimozione del mantello glicoproteico dello spermatozoo e nella facilitazione dell’iperattivazione o miglioramento della motilità, chiarendo così che considerava l’inizio della reazione acrosoma separato dalla capacitazione dello spermatozoo. Alla fine, nel tentativo di chiarire quali processi dovrebbero essere inclusi nella definizione di capacitazione spermatica, Min Chueh Chang ha pubblicato un articolo nel 1984 con una prospettiva storica sul significato di capacitazione spermatica che includeva un suggerimento per affrontare la discrepanza nella definizione. In quell’articolo, Chang suggerisce che tutti i processi che portano alla reazione dell’acrosoma dovrebbero essere indicati come la prima parte della capacitazione spermatica, in modo da onorare la definizione originale, pur riconoscendo la reazione dell’acrosoma come un processo indipendente. Dato questo tentativo di chiarimento, gli studi più moderni che riguardano la capacitazione la definiscono come la necessità della cellula spermatica di scoprire i recettori che possono riconoscere le sostanze chimiche nel tratto riproduttivo femminile che a loro volta iniziano i cambiamenti sia nella motilità sotto forma di iperattivazione, sia nei cambiamenti morfologici coinvolti nella reazione acrosoma.

Nonostante la confusione e qualche discrepanza nello studio della capacitazione, il concetto rimane parte integrante dello studio della fecondazione. La sua esplorazione ha fornito una comprensione più completa di tutti i meccanismi che una cellula spermatica deve subire prima di essere pronta a fecondare un ovulo femminile, aggiungendo alla conoscenza generale del processo di fecondazione nel suo complesso e contribuendo alle tecnologie mediche come la fecondazione in vitro.