Новое исследование может, наконец, открыть мужскую контрацепцию

Исследователи из Мичиганского государственного университета выявили молекулярный «переключатель», который повышает энергию сперматозоидов непосредственно перед попыткой оплодотворения яйцеклетки. Это открытие может улучшить лечение бесплодия и способствовать разработке безопасных негормональных мужских контрацептивных средств.

«Метаболизм сперматозоидов особенный, поскольку он направлен только на выработку энергии для достижения одной цели: оплодотворения», — сказала Мелани Балбах, доцент кафедры биохимии и молекулярной биологии и старший автор исследования.

Ранее Балбах в своей карьере в Weill Cornell Medicine показала, что блокировка критически важного фермента спермы у мышей вызывает у них временное бесплодие. Это открытие подчеркнуло возможность использования негормональных мужских контрацептивов.

Хотя учёные понимали, что сперматозоиды требуют больших объёмов энергии для подготовки к оплодотворению, точный механизм этого всплеска оставался неясным до сих пор.

Работая с сотрудниками из Мемориального онкологического центра Слоана Кеттеринга и Института Ван Андела, команда Балбах разработала метод отслеживания того, как сперматозоиды перерабатывают глюкозу — сахар, который они поглощают из окружающей среды и используют как топливо.

Картографируя химический путь глюкозы внутри клетки, исследователи выявили чёткие различия между неактивными сперматозоидами и теми, которые были активированы.

Исследование показало, что фермент, известный как альдолаза, играет ключевую роль в преобразовании глюкозы в пригодную энергию. Исследователи также выяснили, что сперматозоиды черпают внутренние энергетические резервы. Кроме того, некоторые ферменты выступают в роли регуляторов, направляя движение глюкозы по метаболическим путям и влияя на эффективность производства энергии.

Бесплодие затрагивает примерно одного из шести человек в мире. Балбах считает, что изучение метаболизма сперматозоидов может привести к лучшим диагностическим инструментам и улучшению вспомогательных репродуктивных технологий. Результаты также могут поддержать разработку новых контрацептивных стратегий, особенно негормональных.
«Лучшее понимание метаболизма глюкозы во время активации сперматозоидов было важным первым шагом, и теперь мы стремимся понять, как наши результаты переносятся на другие виды, например, на человеческую сперму», — сказал Балбах. «Один из вариантов — изучить, можно ли безопасно использовать один из наших ферментов как негормональный мужской или женский контрацептив», — добавила она.

Большинство усилий по созданию мужских контрацептивов были сосредоточены на остановке производства спермы. У этой стратегии есть свои недостатки. Данный способ не обеспечивает мгновенного бесплодия по требованию, и многие варианты зависят от гормонов, которые могут вызывать серьёзные побочные эффекты.

 Последняя работа Бальбах предлагает альтернативу: нацеливаясь на метаболизм сперматозоидов с помощью ингибиторного негормонального подхода, временно отключить работу сперматозоидов по желанию, минимизируя нежелательные эффекты. «Сейчас около 50% всех беременностей происходят незапланированно, и это даст мужчинам дополнительные возможности и свободу в их фертильности», — сказал Балбах. «Точно так же это создаёт свободу для тех, кто использует женские противозачаточные средства, которые основаны на гормонах и очень подвержены побочным эффектам».

Это открытие углубляет наше понимание репродуктивной биологии и может открыть дверь к более совершенным методам лечения бесплодия и инновационным негормональным методам контрацепции.

Исследование было опубликовано в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences» и поддержано Национальным институтом детского здоровья и развития человека.