Kas ir akrosoma?

Akrosomas veidošanās notiek spermiogenēzē, kad apaļā spermatīda pārvēršas par iegarenu spermatozoīdu. Process norisinās sēklinieka līkumotajos kanāliņos ciešā Sertoli šūnu aprūpē un ilgst vairākas nedēļas.

Šis process ir ļoti jutīgs pret traucējumiem. Gēnu defekti, kas skar vezikulu transportu vai akrosomas piestiprināšanos kodolam, dod apaļu galviņu bez vāciņa. Arī karstums, dažas zāles un smagas saslimšanas var pārtraukt spermiogenēzi, taču šajos gadījumos parasti cieš arī pārējie spermas rādītāji.

1. Golgi komplekss apaļajā spermatīdā sāk ražot vezikulas ar hidrolītiskiem fermentiem.
2. Vezikulas saplūst vienā lielākā akrosomas pūslītī, kas pieskaras kodola apvalkam.
3. Pūslītis izplatās pār kodola priekšējo daļu un pārvēršas par plānu, blīvu vāciņu.
4. Kodols saspiežas un iegūst raksturīgo formu, bet citoplazmas pārpalikums tiek atmests.
5. Spermatozoīds nonāk sēklinieka piedēklī, kur nobriest un iegūst spēju kustēties.

Akrosomā ir vairāki desmiti olbaltumvielu, un lielākā daļa no tām ir fermenti, kas šķeļ citas olbaltumvielas vai ogļhidrātus. Pēc bioķīmiskā rakstura akrosoma ir radniecīga lizosomai, taču tās saturs ir daudz specializētāks.

Būtiska iezīme ir tā, ka fermenti tiek glabāti neaktīvā priekštecī. Piemēram, akrozīns akrosomā atrodas kā proakrozīns un pārvēršas aktīvā formā tikai tad, kad akrosomas reakcija jau sākusies. Šāda kārtība neļauj spermatozoīdam sagremot pašam sevi ceļā.

Reakcija sākas tikai tad, kad spermatozoīds ir izgājis kapacitāciju sievietes dzimumceļos: mainās tā membrānas holesterīna saturs, membrāna kļūst kustīgāka, un šūna kļūst jutīga pret olšūnas signāliem. Tikai kapacitēts spermatozoīds spēj reaģēt pareizajā brīdī.

Signālu dod caurspīdīgā apvalka glikoproteīni un progesterons, ko izdala olšūnu ieskaujošās šūnas. Šūnā strauji ieplūst kalcijs, un ārējā akrosomas membrāna daudzās vietās saplūst ar šūnas apvalku, veidojot pūslīšus, caur kuriem fermenti izplūst ārā.

1. Spermatozoīds izdzīvo kapacitāciju un iegūst pastiprinātu, viļņveida astes kustību.
2. Tas sasniedz olšūnu ieskaujošo šūnu masu un ar hialuronidāzi izspraucas tai cauri.
3. Saskare ar caurspīdīgā apvalka glikoproteīniem un progesteronu izraisa kalcija ieplūdi.
4. Ārējā akrosomas membrāna saplūst ar šūnas apvalku, un fermenti atbrīvojas lokāli.
5. Atsedzas iekšējā akrosomas membrāna, un spermatozoīds mehāniski un ķīmiski urbjas cauri apvalkam.
6. Ekvatoriālajā segmentā atsedzas saplūšanai nepieciešamais olbaltums, un spermatozoīda membrāna saplūst ar olšūnas membrānu.
7. Olšūna atbrīvo savus granulu fermentus, apvalks nocietinās, un citi spermatozoīdi vairs cauri netiek.

Izplatīts pārpratums ir tas, ka akrosoma izšķīdina olšūnas šūnapvalku. Dzīvnieku šūnām, arī olšūnai, šūnapvalka nav vispār; to ieskauj glikoproteīnu slānis, ko sauc par caurspīdīgo apvalku, un ap to vēl folikulāro šūnu vainags.

Otrs pārpratums ir tas, ka akrosoma pati saplūst ar olšūnu. Patiesībā saplūšana notiek nevis akrosomas vietā, bet gan ekvatoriālajā segmentā un galviņas aizmugurējā daļā, kur membrāna pēc reakcijas ir saglabājusies. Akrosomas saturs līdz tam jau ir atbrīvots un savu uzdevumu paveicis.

Trešais pārpratums ir tas, ka apaugļošanai nepieciešams daudz spermatozoīdu, kas kopīgi izšķīdina apvalku. Olšūnā iekļūst viens spermatozoīds, un pārējie tikai palielina varbūtību, ka kāds no tiem sasniegs mērķi laikā un pareizā stāvoklī.

Smagākais variants ir globozoospermija, kad gandrīz visiem spermatozoīdiem galviņa ir apaļa un akrosomas nav vispār. Šo stāvokli visbiežāk izraisa noteiktu gēnu bojājumi, un tas ir iedzimts. Spermas analīzē skaits un kustīgums var būt tuvu normai, bet apaugļošanas spēja praktiski nav.

Daudz biežāk sastopams ir smalkāks traucējums, kad akrosoma ir, bet tās reakcija notiek par agru, vēl pirms spermatozoīds ir sasniedzis olšūnu. Tāds spermatozoīds vairs nespēj izlauzties cauri apvalkam. Šādu priekšlaicīgu reakciju var veicināt oksidatīvais stress, iekaisumi dzimumceļos un varikocele.

Šos jautājumus risina reproduktologs kopā ar androlog un urologu. Ja pāris gadu regulāras dzimumdzīves bez kontracepcijas grūtniecība neiestājas, izmeklēšana jāsāk abiem partneriem vienlaikus, un vīrietim pirmais solis ir spermas analīze.

• Globozoospermija: apaļas galviņas bez akrosomas, gandrīz vienmēr ģenētiska.
• Daļēja globozoospermija: daļai spermatozoīdu akrosoma ir, daļai nav.
• Priekšlaicīga akrosomas reakcija, kas rodas oksidatīva stresa vai iekaisuma apstākļos.
• Nepietiekams fermentu daudzums pie ārēji normālas akrosomas formas.
• Kapacitācijas traucējumi, kuru dēļ reakcija nenotiek pareizajā brīdī.

Pamatizmeklējums ir spermas analīze jeb spermatogramma, ko veic pēc Pasaules Veselības organizācijas norādījumiem. Tajā vērtē tilpumu, spermatozoīdu koncentrāciju, kustīgumu un morfoloģiju. Akrosomas trūkums izpaužas kā izteikti nenormāla galviņu forma, un pieredzējis laborants to pamana tieši morfoloģijas vērtējumā.

Specializētos gadījumos izmanto krāsošanu ar lektīniem vai fluorescējošām vielām, kas piesaistās akrosomai un ļauj novērtēt, cik daļai spermatozoīdu tā ir saglabājusies un cik daļai reakcija jau notikusi. Papildus var noteikt DNS fragmentāciju un veikt ģenētisku izmeklēšanu, ja aina liecina par iedzimtu cēloni.

Ja apstiprinās, ka akrosomas nav, dabiska ieņemšana un parastā mākslīgā apaugļošana laboratorijas traukā parasti nav sekmīga. Risinājums ir spermatozoīda mikroinjekcija tieši olšūnā, dažkārt kopā ar olšūnas mākslīgu aktivāciju, jo šādiem spermatozoīdiem mēdz trūkt arī signāla, kas olšūnu iedarbina.

Visbiežāk to sajauc ar spermatozoīda kodolu. Gaismas mikroskopā abi atrodas galviņā, taču kodols satur ģenētisko materiālu un aizņem galviņas lielāko daļu, bet akrosoma ir plāns vāciņš virs tā priekšējās daļas.

Otrs sajaukums ir ar vidusdaļu, kurā sakoncentrēti mitohondriji. Vidusdaļa atrodas aiz galviņas un nodrošina enerģiju kustībai, nevis piedalās apvalku pārvarēšanā.

Trešais ir termins akrosomāls vāciņš pretstatā akrosomālajam pūslītim: abi apzīmē vienu un to pašu struktūru dažādās nobriešanas stadijās, nevis divas atsevišķas organellas.

Ilgus gadus mācību grāmatās rakstīja, ka akrosomas reakcija sākas brīdī, kad spermatozoīds pieskaras caurspīdīgajam apvalkam. Jaunāki pētījumi dzīvnieku modeļos parāda, ka daļai spermatozoīdu reakcija sākas jau agrāk, vēl olvadā, pirms saskares ar apvalku, un tieši šie spermatozoīdi bieži ir tie, kas apaugļo olšūnu.

Tam ir praktiskas sekas laboratorijā. Ja par vienīgo signālu uzskata saskari ar apvalku, tad testi, kas mēra reakciju tikai pēc mākslīgas stimulācijas, var nenovērtēt reālo ainu. Tāpēc auglības izmeklējumos arvien vairāk vērtē nevis vienu rādītāju, bet spermatozoīdu populācijas uzvedību kopumā, tostarp kustību veidu, DNS veselumu un membrānas gatavību.