القدرة التلقيحية

هذه المقالة تتحدث عن العمليات البيولوجية المرتبطه بالتكاثر. للتطوير النهج المفاهيمي، أنظر بناء القدرات.

 القدرة التلقيحية (للحيوان المنوي) 

القدرة التلقيحيةJohnson MH (2007). Essential reproduction (6th ed.). Malden Massachusetts: Blackwell Scientific Publications. pp. 177–178. ISBN 978-1-4051-1866-8. هي الخطوة ما قبل الأخيرة في نضوع الحيوانات المنوية للثديات وهي مطلوبة لجعلها قادرة على تخصيب الخلية البيضية.https://www.researchgate.net/publication/259983025  هذه الخطوة هي حدث كيميائي حيوي، تتحرك الحيوانات المنوية بشكل طبيعي وتبدو ناضجة قبل القدرة التلقيحية. في الجسم الحي، تحدث القدرة التلقيحية بعد القذف، عندما تغادر الحيوانات المنوية المهبل وتدخل الي الجهاز التناسلي الانثوي العلوي. الرحم يساعد في خطوات القدرة التلقيحية عن طريق إفراز ملزم ستيرول (مركب ستيرودي كحولي) ألبيومين(الزلال), بروتينات شحمية، وتحلل بروتيني وأنزيمات مثل الهيبارين (مادة مضادة لتجلط الدم).

أهداف الإخصاب في المختبر، تحدث القدرة التلقيحية عن طريق حاضنة الحيوانات المنوية التي تعرضت للقذف أو التي استخرجت من البربخ ويحتضن في وسط محدد لعدة ساعات. يوجد عدة طرق مختلفة لتأدية خطوة القدرة التلقيحية: الغسل البسيط، الانتقال (السباحة لأعلى), تدرج الكثافة، والتصفية.
الهدف هو فصل أكبر عدد ممكن من الحيوانات المنوية القادرة على الحركة والقضاء على الحيوانات المنوية الغير قادرة على الحركة أو الميتة.
بعد ذلك يجب على الحيوانات المنوية الخضوع لخطوة النضوج النهائية، التنشيط، التي تحتوي على تفاعل الكروموسوم إما في الجسم الحي أو في مختبر القدرة التلقيحية.
الحيوانات المنوية الغير متحركة لا تتطلب خطوة القدرة التلقيحية وتكون جاهزة لإخصاب الخلية البيضية مباشرة بعد إطلاقها من الذكر.

 الوظيفة والآلية 

القدرة التلقيحية لها تأثيران: زعزعة الجسيم الطرفي لغشاء رأس الحيوانات المنوية الذي يسمح بأختراق الطبقة الخارجية للبويضة، والتغيرات الكيميائية في الذيل التي تسمح بحركة أكبر في الحيوانات المنوية.The cell biology of mammalian fertilization | Zenodo 

بتم تسيهل التغييرات عن طريق إزالة الستيرول (مثل الكوليسترول) والبروتينات السكرية المنوية / البربخية الغير مرتبطة تساهمياً. والنتيجة هي غشاء أكثر مرونة مع زيادة في نفاذية Ca+2 .

ينتج عن تدفق Ca+2 زيادة في مستويات (أحادي الفوسفات الأدينوسين الحلقي) cAMP داخل الخلية وأيضاً زيادة في الحركة. يتطابق فرط النشاط مع بداية القدرة التلقيحية وهي نتيجة لزيادة مستويات Ca+2 .

ويمتلك تأثير تحفيزي تأزري مع الأدينوزين الذي يزيد من نشاط الأنزيم الحلقي أدينيليل في الحيوانات المنوية.

يعد الإخصاب ثلاثي الببتيد الذي يحفز ببتيد (FPP) ضروري ليتحكم في القدرة التلقيحية. ينتج FPP في غدة البروستاتا كعنصر من السائل المنوي. يأتي FPP من اختلاطه مع الحيوانات المنوية أثناء القذف (خروج المني), مثل اختلاط السائل المنوي والحيوانات المنوية. مستويات عالية من FPP النشط الذي يمنع القدرة التلقيحية (للحيوان المنوي). ينخفض تركيز ال FPP في الجهاز التناسلي الأنثوي بعد القذف.




 الحث 

لأن تقنيات الأنجاب المساعدة، أو ARTs , مثل الإخصاب في المختبر (IVF) أو الإمناء الأصطناعي (IUI) تتطلب حث القدرة التلقيحية للخلية المنوية خارج المتغيرات البيولوجية الطبيعية، فقد تم تتطوير عدة مناهج لتحفيز هذه العملية في خلايا الحيوانات المنوية في الثديات. يتم حصد الخلايا المنوية من خلال القذف أو يتم حصدها من البربخ الذيلي ويسمح لها بالسيلان في درجة حرارة الغرفة.
ويمكن بعد ذلك للقدرة التلقيحية الناجمه عن إضافة تصميم وسطي لمحاكاة التركيب الكهرلي لقناة الرحم، حيث يحدث الأخصاب.
تختلف هذه الوسائط بين الأنواع، ولكنها قائمة على أساس الملوحة وتحتوي على ركائز الطاقة مثل: اللاكتات (اللبنات), بيروفات، وربما الجلوكوز.

مستقبلات الكوليسترول مطلوبة لتسهل حركة الكوليسترول من غشاء خلية الحيونات المنوية، وهو دائماً الألبومين. عادة يستخدم ألبومين المصل البقري في دراسات الحيوانات المختبرية، وألبومين المصل البشري (HSA) يستخدم في حث القدرة التلقيحية للحيوانات المنوية للإنسان.

يعتبرالبيكربونات المكون الحيوي في الوسط الذي يحفز القدرة التلقيحية، حيث تنتقل بشكل مشترك إلى العصارة الخلوية حيث ينشط الأنزيم الحلقي أدينيليل القابل للذوبان (sAC) ويعمل أيضاً كمخزن لدرجة الحموضة الضرورية لمنع إنخفاضها في الزرع، وهي إضافة ضرورية عند حضانة الخلايا عند 5% من ثاني اكسيد الكربون Co2 وهو في العادة يستخدم بشكل عام حتى لو لم يكن مطلوباً.

في النماذج الحيوانية، يضاف كلوريد الكالسيوم لتسهيل التدفق عن طريق أيون الكالسيوم.Molecular Basis of Human Sperm Capacitation The molecular basis of sperm capacitation يستخدم وسط تايرودي ألبومين لاكتات البيروفات (TALP) عادة كقاعدة، الذي يحتوي على كل من هذه المكونات.
في الأنسان، يستخدم سائل انبوبي بشري (HTF).
يمكن اكمال هذه الوسائط مع مواد كيميائية أخرى لتحفيز قدرة الحيوانات المنوية على الحركة المفرطة
و/أو تفاعل الكروموسوم. بالنسبة لإخصاب الحيوانات في المختبر،Puga Molina LC, Luque GM, Balestrini PA, Marín-Briggiler CI, Romarowski A, Buffone MG (2018). "Molecular Basis of Human Sperm Capacitation". Frontiers in Cell and Developmental Biology. 6: 72. doi:10.3389/fcell.2018.00072. PMC 6078053. PMID 30105226. أن الكافيين عند تركيز 5mM(ميلي مولار) محفز قوي للقدرة التلقيحية للحيوان المنوي في المختبر. ويعد حامل أيون الكالسيوم أيضاً مثالي لتحفيز القدرة التلقيحية.Effect of Various Concentrations of Caffeine, Pentoxifylline, and Kallikrein on Hyperactivation of Frozen Bovine Semen 
يضاف الهيبارين (دواء مميع للدم) للقدرة التلقيحية لتحفيز الوسط الذي يحاكي إفراز هيبارين مثل غليكوز أمينو غليكان (GAGs) بالقرب من الخلية البيضية ويبدأ تفاعل الكروموسوم. هذا التأثير يكبر عند إضافة ليزوفوسفاتيديل الكولين (LC) في اتحادها مع الهيبارين.Way AL, Killian GJ (2002). "Capacitation and induction of the acrosome reaction in bull spermatozoa with norepinephrine". Journal of Andrology. 23 (3): 352–357. PMID 12002437
الكاتيكولامينات مثل نورإبينفرين بتراكيز منخفضة قد ثبت أنها تساعد في تحفيز تفاعل الكروموسوم.

 قياس 

 تتطورت العديد من الأساليب لتقييم درجة خضوع خلايا الحيوانات المنوية للقدرة التلقيحية في المختبر.

تم تطوير تحليل الحيوانات المنوية بمساعدة جهاز الحاسوب (CASA) في عام 1980 لقياس علم الحركة للحيوانات المنوية.Computer-Aided Sperm Analysis (CASA) of sperm motility and hyperactivation يستخدم CASA مجهر ضوئي ذو أطوار متباينة موحد مع الحيوانات المنوية يتتبع برمجيات لتحليل مبادئ حركة الحيوانات المنوية.Verstegen J, Iguer-Ouada M, Onclin K (2002). "Computer assisted semen analyzers in andrology research and veterinary practice". Theriogenology. 57 (1): 149–179. doi:10.1016/S0093-691X(01)00664-1. PMID 11775967 مبادئ اكيدة مثل: السرعة الإنحنائية (VCL), السرعة الخطية (الثابتة) (VCL), متوسط سرعة المسار (VAP), ومدى إزاحة الرأس الجانبي (ALH), قد تم إثباتها بأنها مرتبطة إيجابياً بكفائة الإخصاب وبالتالي يتم إستخدامها لتحديد فرط النشاط لحركة خلايا الحيوانات المنوية.

في حين أن قياسات الحركة دقيقة لتحديد وجود الحركة مفرطة النشاط، فقد تم تطوير طرق إضافية لتحديد حدوث تفاعل الكروموسوم. طرق بسيطه لأستخدام صبغ أزرق ساطع كوماسي G250 لتلوين الخلايا، مما يوفر دليل مرئي على الكروموسومات السليمة أو المتفاعلة.Lu HY, Lu JC, Hu YA, Wang YM, Huang YF (2002). "[Detection of human sperm morphology and acrosome reaction with Coomassie brilliant blue staining]". Zhonghua Nan Ke Xue = National Journal of Andrology. 8 (3): 204–206. PMID 12478845 العديد من التقنيات المتطورة التي تستخدم طرق التفلور أو مجهر إلكتروني. راصة الفول السوداني المقترن بالفلوريسين (ملون متألق) (FITC-PNA) أو راصة البازيلاء (FITC-PSA) يمكن إستخدامها لوضع علامة تفلور على كروموسوم الخلايا المنوية، والتي يمكن إستخدامها لاحقاً لتقييم حالة الكروموسوم باستخدام مجهر فلوري.Cheng FP, Fazeli A, Voorhout WF, Marks A, Bevers MM, Colenbrander B (1996). "Use of peanut agglutinin to assess the acrosomal status and the zona pellucida-induced acrosome reaction in stallion spermatozoa". Journal of Andrology. 17 (6): 674–682. PMID 9016398.Lybaert P, Danguy A, Leleux F, Meuris S, Lebrun P (2009). "Improved methodology for the detection and quantification of the acrosome reaction in mouse spermatozoa". Histology and Histopathology. 24 (8): 999–1007. doi:10.14670/HH-24.999. PMID 19554507.Ozaki T, Takahashi K, Kanasaki H, Miyazaki K (2002). "Evaluation of acrosome reaction and viability of human sperm with two fluorescent dyes". Archives of Gynecology and Obstetrics. 266 (2): 114–117. doi:10.1007/s004040000112. PMID 12049293.

 اكتشاف 

لقد تم الأبلاغ عن اكتشاف لهذه العملية في عام 1951 عن طريق الشخصان Min Chueh ChangChang MC (1951). "Fertilizing capacity of spermatozoa deposited into the fallopian tubes". Nature. 168 (4277): 697–698. Bibcode:1951Natur.168..697C. doi:10.1038/168697b0. PMID 14882325. 
Colin Russell Austin.Austin CR (1951). "Observations on the penetration of the sperm in the mammalian egg". Australian Journal of Scientific Research. Ser. B: Biological Sciences. 4 (4): 581–596. doi:10.1071/BI9510581. PMID 14895481 "Obituary: Colin Austin" (PDF). Australian Academy of Science Newsletter. 60: 11. 2004. Archived from the original (PDF) on 2008-07-19. Retrieved 2008-07-16. 

 انظر أيضًا 

 تفاعل قشري
 تفاعل الكروموسوم

 قراءة متعمقة 

 Beaudin S, Kipta D, Orr A (9 October 1996). "Current research into sperm capacitation: An Essay on Visconti, et al. Development 121: 1129-1150 (1995)". Archived from the original on 4 October 2008.
 Visconti PE, Bailey JL, Moore GD, Pan D, Olds-Clarke P, Kopf GS (April 1995). "Capacitation of mouse spermatozoa. I. Correlation between the capacitation state and protein tyrosine phosphorylation" (PDF). Development121 (4): 1129–37. PMID 7743926.
 Visconti PE, Moore GD, Bailey JL, Leclerc P, Connors SA, Pan D, Olds-Clarke P, Kopf GS (April 1995). "Capacitation of mouse spermatozoa. II. Protein tyrosine phosphorylation and capacitation are regulated by a cAMP-dependent pathway" (PDF). Development. 121 (4): 1139–50. PMID 7538069.

 روابط خارجية 

Sperm+Capacitation في المَكتبة الوَطنية الأمريكية للطب عناوين المواضيع الطبية (MeSH).

 مراجع 

تصنيف:الجهاز التناسلي عند الثدييات
تصنيف:خلايا جنسية
تصنيف:طب الذكورة