The Embryo Project Encyclopedia

Sperma capacitatie verwijst naar de fysiologische veranderingen die spermatozoa moeten ondergaan om een eicel te kunnen penetreren en bevruchten. Deze term werd in 1952 voor het eerst gebruikt door Colin Russell Austin op basis van onafhankelijke studies van Austin en Min Chueh Chang, die in 1951 werden gepubliceerd. Sinds de eerste verslagen en het ontstaan van de term zijn de details van het proces door de technologische vooruitgang duidelijker geworden. De erkenning van het verschijnsel was van groot belang voor de eerste in vitro fertilisatie-experimenten en voor de vakgebieden embryologie en voortplantingsbiologie.

Bij deze eerste studies werden zaadcellen in de eileiders van wijfjes van verschillende diersoorten ingebracht, zowel uren vóór als onmiddellijk na de ovulatie. Uit de experimenten bleek dat veel meer eicellen door sperma werden doorboord wanneer het sperma uren vóór de eisprong werd ingebracht. Op grond van hun eerste bevindingen stelden Austin en Chang dat het sperma een soort fysiologisch proces in het vrouwelijke voortplantingskanaal moet doorlopen om in staat te zijn de eicel te penetreren. Austin noemde dit proces later capacitatie in een nummer van Nature dat op 23 augustus 1952 verscheen. Zijn oorspronkelijke gebruik van de term capacitatie verwees naar alle fysiologische processen die sperma in het vrouwelijk voortplantingskanaal ondergaat en die het sperma in staat stellen een eicel te penetreren. Naarmate de technologie voortschreed en de kennis van de mechanismen van de bevruchting toenam, werd deze definitie bijgewerkt voor modern gebruik.

J. Michael Bedford publiceerde in 1970 een diepgaande studie over de capacitatie van spermacellen bij zoogdieren en slaagde erin de inhoud van het proces te beperken door aan het licht te brengen wat er niet gebeurt. In Bedford’s studies werd een elektronenmicroscoop gebruikt om te zien of er structurele veranderingen in sperma optraden na condensatie, maar er werden er geen gevonden. Bedford meldde dat de zaadcellen in dezelfde morfologische toestand blijven vanaf het moment dat zij in de vrouw worden ingebracht tot het moment waarop zij de acrosoomreactie ondergaan, het punt waarop de zaadcellen met de eicel versmelten. Hij redeneerde dat er geen structurele veranderingen in het sperma optreden, maar dat het waarschijnlijker is dat er een soort chemische verandering plaatsvindt. Op basis van het toen beschikbare bewijsmateriaal werd geconcludeerd dat de capacitatie het gevolg was van het ontmaskeren van receptoren op het sperma zelf, waardoor het in staat werd om te reageren op de omgeving van het vrouwelijke genitale stelsel. Hij onderzocht ook de capacitatie van sperma bij verschillende soorten en ontdekte dat de tijd die sperma nodig had om het vermogen te verwerven om een eicel binnen te dringen en de chemische stoffen die door de bovengenoemde receptoren werden herkend, soortspecifiek waren. Bovendien, omdat er bepaalde soorten in andere phyla zijn die sperma ejaculeren dat onmiddellijk in staat is de acrosoomreactie te voltooien, zou het onnauwkeurig zijn om de acrosoomreactie op te nemen als onderdeel van capacitatie.

Gezien Austins brede initiële definitie, beweerden veel tijdgenoten van Bedford dat de acrosoomreactie technisch gezien als onderdeel van spermacapacitatie kon worden beschouwd. De discrepantie in de definitie, met name wat betreft het meetellen van de acrosoomreactie als onderdeel van capacitatie, leidde in latere publicaties tot veel discussie en discussie onder wetenschappers. In 1975 publiceerde Austin een rapport met de titel “Membrane Fusion Events in Fertilization”, waarin hij betoogde dat het eigenlijke proces van capacitatie bestond uit het verwijderen van de glycoproteïnelaag op het sperma en het vergemakkelijken van hyperactivatie of verbeterde beweeglijkheid, waarmee hij duidelijk maakte dat hij het op gang brengen van de acrosoomreactie los zag van de capacitatie van het sperma. Uiteindelijk heeft Min Chueh Chang, in een poging om te verduidelijken welke processen onder de definitie van spermacapacitatie moeten vallen, in 1984 een artikel gepubliceerd met een historisch perspectief op de betekenis van spermacapacitatie, waarin een suggestie wordt gedaan om de discrepantie in de definitie op te lossen. In dat artikel suggereert Chang dat alle processen die leiden tot de acrosoomreactie moeten worden aangeduid als het eerste deel van spermacapacitatie om zowel de oorspronkelijke definitie eer aan te doen als de acrosoomreactie nog steeds als een onafhankelijk proces te erkennen. Gezien deze poging tot verduidelijking, definiëren modernere studies met betrekking tot capacitatie het als de behoefte van de zaadcel om receptoren te ontdekken die de chemicaliën in het vrouwelijke voortplantingskanaal kunnen herkennen die op hun beurt veranderingen in gang zetten in zowel motiliteit in de vorm van hyperactivering als de morfologische veranderingen die betrokken zijn bij de acrosoomreactie.

Ondanks verwarring en enige discrepantie in de studie van capacitatie, blijft het concept een integraal onderdeel van de studie van bevruchting. Het onderzoek ervan heeft geleid tot een beter begrip van alle mechanismen die een zaadcel moet ondergaan voordat hij klaar is om een vrouwelijke eicel te bevruchten, waardoor de algemene kennis van het proces van bevruchting als geheel wordt vergroot en wordt bijgedragen tot medische technologieën zoals in vitro fertilisatie.