A sperma jelátviteli útjainak és molekuláris összetevőinek megértése stopped-flow segítségével
Understanding the signaling pathways and molecular components of sperm using stopped-flow. https://www.biologic.net/topics/understanding-the-signaling-pathways-and-molecular-components-of-sperm-using-stopped-flow/
A többsejtű organizmusok életének valódi megértésével kapcsolatos egyik kulcskérdés az, hogy pontosan hogyan találják meg a sperma a petesejteket? Ugyanez a kérdés rendkívül releváns a meddőséggel kapcsolatos problémák megoldására és a fogamzásgátló technikák következő generációjának fejlesztésére irányuló orvosi kutatásokban.
A kemotaxis egy szervezet mozgása egy kémiai stimulusra adott válaszként. Fontos jelenség a többsejtű organizmusok korai fejlődésében. Embereken (vagy nagyobb mértékben emlősökön) a spermavezetés a kemotaxis, a thermotaxis és a reotaxis összetett kölcsönhatásán alapul. A tüskésbőrűeknél, mint például a tengeri sün, a szaporodás külső és csak a kemotaxison alapszik. Az állat engedi a spermát és a tojást a tengervízben, így a spermának meg kell találnia az utat a tojás által felszabadított kémiai jelek felismerésével. Ebben a szervezetben a flagella receptorai annyira érzékenyek, hogy egyetlen molekulát detektálnak a kemoattractant segítségével, hogy optimalizálják annak sikeres esélyét a petesejt kimutatására. Ezek az okok magyarázatot adnak arra, hogy a tengeri sün miként használták mintát a reproduktív folyamatok finomságainak jobb megértéséhez.
A kinetikus és fotonikus technikák vizsgálata a kemotápiás jelátvitel vizsgálata céljából a tengeri sün sündisznójában (Methods Cell Biol. 2019; 151: 487-517; doi: 10.1016 / bs.mcb.2018.12.001) egy nemrégiben írt cikkben Kaupp és Strünker professzorok részletesen leírják a jelátviteli út és a molekuláris komponensek, amelyek spermákat biztosítanak egymolekulás érzékenységgel. A kemotaktikus jelzés és viselkedésre adott válaszok néhány milliszekundum-másodperc időtartamban fordulnak elő, amelyhez gyorsan keverő eszközök, például leállított áramlású és ultraérzékeny detektorok szükségesek. Ezekben a kinetikai vizsgálatokban a Bio-Logic SFM-4000-et használták. A megállított áramlás megfigyelőfejének nyílt tervezése lehetővé tette a csapat számára, hogy egy módszercsomagot dolgozzon ki a Na + és Ca2 + koncentráció, valamint a pH vagy a membrán feszültség változásának követésére fluoreszcens mutatók felhasználásával. Ezek a technikák magukban foglalják a gyors keverés és a fotolízis kombinációját, ahol a spermát először egy kemoattraktáns stimulálja, majd egy ketrecben lévő cellás hírvivő stimulálja újra, miután a leállított áramlású küvettában a fény stimulálása történt.
A spermiumsejtek finom, nyomásérzékeny minták, így a puszta erőket teljes mértékben ellenőrizni kell, így a sejtek megőrzik fizikai integritásukat, és lehetővé teszik ezeket a méréseket. Az SFM Stopped-flow független léptetőmotorokat tartalmaz, amelyek ideális rendszerekké teszik az ilyen spermiumok kezelését, mivel a felhasználó beállíthatja, és teljes mértékben szabályozhatja az injektálási sebességet a keverőkamrában. A mintavétel ezeknek az in vivo kísérleteknek szintén fontos, és ez fő szempont lesz az emberi kutatások során.
A mikrovolumen leállított áramlású µSFM képes a minták térfogatát 10-szer csökkenteni anélkül, hogy a jelérzékenység csökkenne. A fenti cikkben szereplő Kaupp és Strünker professzorok 16µl fogyasztásról számolnak be, de más alkalmazásokban kísérletenként a mennyiséget 3μl-ra csökkentették.
A leállított áramlás kulcsfontosságú eszköz annak megértéséhez, hogy az ioncsatornák hogyan működnek, hogyan reagálnak a sperma a különféle kemoattraktánsokra, és így hogyan mozognak a spermiumok a céljukhoz.