The Embryo Project Encyclopedia

Spermakapacitering hänvisar till de fysiologiska förändringar som spermatozoer måste genomgå för att kunna penetrera och befrukta ett ägg. Begreppet myntades först 1952 av Colin Russell Austin baserat på oberoende studier utförda av Austin och Min Chueh Chang och publicerade 1951. Sedan de första rapporterna och uppkomsten av termen har detaljerna i processen klarlagts tack vare tekniska framsteg. Erkännandet av fenomenet var ganska viktigt för tidiga experiment med in vitro-befruktning samt för områdena embryologi och reproduktionsbiologi.

Dessa första studier innebar att spermier introducerades i äggledarna hos honor av olika djurarter både timmar före och omedelbart efter ägglossningen. Experimenten visade att många fler ägg penetrerades av spermier när spermierna introducerades timmarna före ägglossningen. Baserat på sina första resultat antog både Austin och Chang att spermierna måste genomgå någon form av fysiologisk process i kvinnans fortplantningsorgan för att ha förmågan att tränga in i ägget. Austin hänvisade senare till denna process som kapacitation i ett nummer av Nature som publicerades den 23 augusti 1952. Hans ursprungliga användning av termen kapacitering syftade på alla fysiologiska processer som spermier genomgår i det kvinnliga könsorganet och som gör det möjligt för spermierna att penetrera ett ägg. I takt med att tekniken utvecklades och kunskapen om befruktningens mekanismer ökade uppdaterades denna definition för modern användning.

J. Michael Bedford publicerade 1970 en djupgående studie av spermiekapacitering hos däggdjur och kunde begränsa vad processen innebär genom att avslöja vad som inte sker. I Bedfords studier användes ett elektronmikroskop för att avslöja vilka eventuella strukturella förändringar som skedde i spermier efter kapacitering, men inga sådana hittades. Bedford rapporterade att spermierna förblir i samma morfologiska tillstånd från den tidpunkt då de introduceras i honan till den tidpunkt då de genomgår akrosomreaktionen, den punkt då spermierna smälter samman med ägget. Han resonerade att även om det inte skedde några strukturella förändringar i spermierna var det mer troligt att någon form av kemisk förändring pågick. Baserat på de bevis som fanns tillgängliga vid den tidpunkten var slutsatsen att händelserna vid kapacitering bestod av att receptorer på själva spermien avslöjades, vilket gjorde den kapabel att reagera på miljön i den kvinnliga könsorganen. Han undersökte också kapacitering av spermier hos olika arter och fann att den tid det tog för spermier att förvärva förmågan att tränga in i ett ägg samt de kemikalier som erkändes av de tidigare nämnda receptorerna var artspecifika. Vidare, eftersom det finns vissa arter i andra stamceller som ejakulerar spermier som omedelbart kan slutföra akrosomreaktionen, skulle det vara felaktigt att inkludera akrosomreaktionen som en del av kapacitering.

Med tanke på Austins breda ursprungliga definition hävdade många av Bedfords samtidiga kolleger att akrosomreaktionen tekniskt sett skulle kunna betraktas som en del av spermiernas kapacitering. Diskrepansen i definitionen, särskilt när det gäller att inkludera akrosomreaktionen som en del av kapacitering, resulterade i en hel del diskussioner och argument bland vetenskapsmännen i senare publikationer. År 1975 publicerade Austin en rapport med titeln ”Membrane Fusion Events in Fertilization”, där han hävdade att den egentliga kapaciteringsprocessen bestod av avlägsnande av glykoproteinhöljet på spermierna och underlättande av hyperaktivering eller förbättrad motilitet, och därmed klargjorde han att han betraktade initieringen av akrosomreaktionen som en separat del av spermiernas kapacitering. I ett försök att klargöra vilka processer som bör ingå i definitionen av spermiekapacitering publicerade Min Chueh Chang 1984 en artikel med ett historiskt perspektiv på innebörden av spermiekapacitering som innehöll ett förslag för att hantera diskrepansen i definitionen. I artikeln föreslår Chang att alla processer som leder fram till akrosomreaktionen ska kallas den första delen av spermiekapacitering för att både hedra den ursprungliga definitionen och samtidigt erkänna akrosomreaktionen som en oberoende process. Med tanke på detta försök till förtydligande definierar modernare studier som omfattar kapacitering den som spermacellens behov av att avslöja receptorer som kan känna igen kemikalier i det kvinnliga reproduktionsorganet som i sin tur initierar förändringar i både motilitet i form av hyperaktivering samt de morfologiska förändringar som är involverade i akrosomreaktionen.

Trots förvirring och viss diskrepans i studiet av kapacitering förblir begreppet en integrerad del av studiet av befruktning. Utforskandet av det har gett en mer omfattande förståelse för alla de mekanismer som en spermiecell måste genomgå innan den är redo att befrukta ett kvinnligt ägg, vilket har bidragit till den allmänna kunskapen om befruktningsprocessen som helhet samt bidragit till medicinska tekniker som in vitro-befruktning.