Трудная дорога спермия

Сперматозоиды в момент оплодотворения яйцеклетки.
Фото с сайта www.flatrock.org.nz

«Сарра зачала и родила Аврааму сына в старости его┘» (Бытие 21:2). Сии радостные события случились с преклонных лет женой пророка, у которой «и обыкновенное у женщин┘ прекратилось» (18:11). И муж ее «Авраам был девяносто девяти лет (17:24)», а когда у них родился сын Исаак, «Авраам был ста лет» (21:5). К сожалению, в наше время и гораздо более молодые мужчины не могут стать отцами. Причины мужского бесплодия могут быть самыми разными, начиная от залеченных гонореи и хламидомонады и заканчивая генетическими. Проблема, однако, в том, что примерно в 70% случаев количество и качество мужских половых клеток на вид нормальные, а женщины от таких мужчин зачать не могут.

С одной из причин разобрались недавно сотрудники Калифорнийского университета в городе Дэвис, которые вместе с коллегами из канадского и британского, а также университета в китайском г. Хэфей выделили ген, отвечающий за подвижность спермиев. Гены, как известно, нужны как инструкции для построения (синтеза) того или иного белка. Так вот интересна сама история названия белка, который синтезирует открытый ген.

Опыт двух мировых войн привел к тому, что военные офисы и департаменты разных стран стали активно переименовывать в министерства обороны. Так, пламенный нарком по военно-морским делам Лев Троцкий превратился со временем в министра обороны. А Николай Островский писал о военной контрразведке поляков «дефензиве». Поэтому нет ничего удивительного в том, что защитный протеин назвали дефензин.

Дефензинов в организме довольно много, и их роль не ограничивается лишь защитой нежных сперматозоидов. Есть дефензины кожи и слизистых оболочек, которые, в норме, защищают нас от микробов и вирусов, грибков и других паразитов.

Бета-дефензин 126 необходим для образования внешней защитной оболочки головок спермиев. По своему химическому составу белок представляет собой гликозилированный продукт, то есть протеин с присоединенными к нему сахарными группами-«хвостами». Дефензинную оболочку спермии обретают перед непосредственным «выходом в свет», поскольку она необходима им для защиты от агрессивных иммунных клеток женского организма и активного движения в его слизистой оболочке, а также преодоления слизистой пробки в зеве матки.

При изучении 500 китайских пар, только что вступивших в брак, было выяснено, что вероятность зачатия резко снижается в тех семьях, где мужья имеют мутацию в гене дефензина. Генетическое изменение на первый взгляд довольно ничтожно и заключается в делеции-нехватке всего лишь двух «букв» ген-кода. Генетический дефект приводит к тому, что синтезируется плохо приспособленный для «навешивания» сахарных групп белок.

В группе китайских мужчин частота мутантного ген-варианта (аллеля) составляет 0,45, в то время как у имеющих европейские корни – 0,47. Для экспериментальной проверки ученые провели «обработку» спермиев, полученных от мужчин с двумя дефектными копиями гена, так называемым лектином, или сахарным полимером. Связывание-присоединение лектина к гликаликсу головок спермиев было весьма незначительное. (Можно напомнить, что каликсами греки называют винные чаши или бокалы. Называют этим словом также и защитные чашечки цветов, закрывающиеся на ночь.)

Ген-модифицированные спермии в 84% не могут проторить себе путь в геле, образованном молекулами гиалуроновой кислоты. Удивительно то, что подвижность и скорость характерного для спермиев змееподобного продвижения вперед по сравнению с нормальными клетками оставались неизменными. Не было у них и каких-то нарушений в клеточном строении. Жены мужей с дефектом в гене дефензина дольше не беременели, оставались бесплодными. К сожалению, даже в случае успешного зачатия 30% жен в таких семьях не могли выносить ребенка в течение положенного срока.

Открытие важной роли дефензина поможет разработке лучших методов диагностики мужского бесплодия, повышения эффективности пробирочного оплодотворения, а также созданию новых улучшенных версий мужских контрацептивов.