Выбирает ли яйцеклетка сперматозоид? Что показывают исследования

Почему история про гонку неверна

Ошибка не в слове «гонка». Она в допущении о том, кто устанавливает правила этой гонки.

В путь отправляются сотни миллионов сперматозоидов. До окрестностей яйцеклетки добираются от нескольких сотен до нескольких тысяч. Этот огромный разрыв — не итог состязания в скорости, а следствие того, что женский репродуктивный тракт от начала до конца работает как фильтр.

По дороге сперматозоиды направляют и отсеивают несколько отдельных механизмов:

• Реотаксис: сперматозоиды склонны плыть против тока жидкости, и это отбирает тех, кто движется в нужную сторону.
• Термотаксис: область, где находится яйцеклетка, чуть теплее окружающих тканей, и сперматозоиды ориентируются на эту разницу.
• Хемотаксис: химические сигналы, исходящие от яйцеклетки, тянут сперматозоиды к источнику. Вот здесь и находится суть.

То есть не «побеждает самый быстрый», а до финала доходит горстка сперматозоидов, способных правильно развернуться, прочитать сигнал и пройти отбор.

Как яйцеклетка зовёт

Покидая яичник, яйцеклетка идёт не одна: её окружает облако клеток кумулюса. Одно из главных веществ, которые они выделяют, — прогестерон.

По мере выделения прогестерона вокруг яйцеклетки формируется градиент концентрации — как след запаха, который усиливается ближе к источнику. Сперматозоид улавливает этот градиент и плывёт туда, где концентрация растёт. Внутриклеточные сигнальные пути описаны: сначала срабатывает каскад через циклический АМФ, затем подключается мобилизация кальция.

Ключевой момент: сигнал производит сторона яйцеклетки. Сперматозоиды не блуждают наугад, случайно натыкаясь на яйцеклетку. Они идут туда, куда их зовут.

Настоящий вопрос: одинаков ли зов для всех

Именно здесь опубликованное в 2020 году исследование изменило картину.

Учёные из Манчестерского столичного университета и Стокгольмского университета в журнале Proceedings of the Royal Society B сравнили фолликулярную жидкость женщин — ту, в которой развивается яйцеклетка и которая содержит вещества-аттрактанты, — со сперматозоидами разных мужчин.

Результат: фолликулярная жидкость разных женщин последовательно и с разной силой притягивает сперматозоиды разных мужчин. Жидкость одной женщины сильнее притягивала сперматозоиды одного мужчины, другой — другого. Это был не случайный разброс, а воспроизводимая закономерность.

Больше всего обсуждали второй результат: это химическое предпочтение не совпадало с выбором партнёра. Сперматозоиды, которые сильнее всего притягивала фолликулярная жидкость женщины, не обязательно принадлежали её партнёру.

Авторы описали это понятием скрытого женского выбора (cryptic female choice) — избирательности, которая действует после спаривания, на уровне гамет и независимо от осознанного предпочтения.

Чего этот результат не означает

Этот раздел важен не меньше самого результата, потому что именно здесь заголовки искажают сильнее всего.

Он не означает «яйцеклетка выбирает лучшего ребёнка». Исследование показало разницу в силе притяжения. Оно не показало, переходит ли эта разница в успех оплодотворения, в сохранение беременности или в здоровье ребёнка.

Он не означает, что вы «несовместимы» с партнёром. То, что фолликулярная жидкость сильнее притягивает сперматозоиды другого мужчины, не значит, что пара не может зачать. Миллиарды людей появились не вопреки этому механизму, а вместе с ним.

Это лаборатория. Эксперимент сводил жидкость и сперматозоиды в контролируемых условиях. Насколько эффект сохраняется в сложной среде организма — отдельный вопрос.

Это не тест и не скрининг. Нет клинической процедуры, которая измеряла бы «совместимость фолликулярной жидкости» и давала парам рекомендации. Это фундаментальное открытие.

После того как сперматозоид вошёл: дверь закрывается

Избирательность не заканчивается зовом. Настоящее решение принимается в момент контакта.

Яйцеклетку окружает гликопротеиновая оболочка — блестящая оболочка (zona pellucida). Сперматозоид должен её пройти, и проход не свободен: он должен уметь связаться с определёнными белками этой оболочки.

Как только один сперматозоид попадает внутрь, яйцеклетка реагирует за секунды, и оболочка затвердевает. Описаны как минимум три механизма:

• Фермент овастацин расщепляет белок ZP2 в оболочке и уничтожает участок связывания сперматозоидов — замок разбирается.
• Цинк, высвобождаемый из кортикальных гранул («цинковая вспышка»), нарушает подвижность приближающихся сперматозоидов.
• Трансглутаминаза-2 сшивает белки ZP3, физически укрепляя оболочку.

Это блок полиспермии, и у него жизненно важная функция: яйцеклетка, в которую вошло больше одного сперматозоида, несёт лишние хромосомы и не может развиваться. Так что «закрытая дверь» — не вопрос предпочтения, а условие самого существования зародыша.

Что происходит со стороны сперматозоида

Избирательность не односторонняя. Сперматозоидам тоже нужно пройти созревание, прежде чем они смогут оплодотворять: капацитацию. За время пребывания в женском тракте меняется их мембрана и характер движения, и только завершившие это изменение становятся способными к оплодотворению.

В итоге отсев идёт с обеих сторон: и те, кто не прошёл путь, и те, кто не смог открыть дверь.

Что это значит для фертильности и ЭКО

Это направление пока не превратилось в лечение. Но оно даёт рамку для понимания, почему некоторым парам ставят «необъяснимое бесплодие»: даже при нормальной спермограмме совместимость на уровне гамет может быть фактором.

Интрацитоплазматическая инъекция сперматозоида (ИКСИ) занимает здесь особое место. Сперматозоид вводится прямо в яйцеклетку, поэтому и путь, и оболочка обходятся — оба уровня естественной избирательности отключаются. Это не недостаток метода, а одна из причин, почему его применяют только там, где он нужен.

Частые вопросы

Выбирает ли яйцеклетка сперматозоид? Не в бытовом смысле выбора, но и не пассивна. Она притягивает сперматозоиды химическими сигналами, и это притяжение не одинаково сильно для разных мужчин. Кроме того, после первого она активно не пускает остальных.

Побеждает ли самый быстрый сперматозоид? Нет. Одна скорость не решает. Важнее ориентация, считывание сигнала и прохождение отбора.

Сколько сперматозоидов достигает яйцеклетки? Из сотен миллионов до области яйцеклетки доходят лишь от нескольких сотен до нескольких тысяч.

Как яйцеклетка притягивает сперматозоиды? Окружающие её клетки кумулюса выделяют прогестерон, создавая градиент концентрации; сперматозоиды его улавливают и плывут в сторону большей концентрации.

Что именно показало исследование фолликулярной жидкости? Опубликованная в 2020 году в Proceedings of the Royal Society B работа показала, что фолликулярная жидкость разных женщин последовательно притягивает сперматозоиды разных мужчин с разной силой и что это предпочтение не совпадало с выбором партнёра.

Значит ли это, что я несовместима с партнёром? Нет. Измеряли силу притяжения, а не успех зачатия. Никакого клинического теста или рекомендации из этого не следует.

Почему внутрь может войти только один сперматозоид? Яйцеклетка с более чем одним несёт лишние хромосомы и не развивается. Поэтому сразу после первого она уплотняет наружную оболочку и не пускает остальных.

Что такое zona pellucida? Гликопротеиновая оболочка вокруг яйцеклетки. Сперматозоид должен связаться с ней и пройти; сразу после оплодотворения она твердеет и закрывает дверь.

Как работает блок полиспермии? Три механизма вместе: овастацин расщепляет участок связывания ZP2, цинк из кортикальных гранул нарушает движение приближающихся сперматозоидов, а трансглутаминаза-2 сшивает ZP3 и укрепляет оболочку.

Что такое капацитация? Созревание, которое сперматозоид проходит в женском тракте и которое делает его способным к оплодотворению. Без него оплодотворения не будет.

Используется ли это в ЭКО? Как тест — нет. Но при ИКСИ сперматозоид вводят прямо в яйцеклетку, минуя описанные здесь естественные фильтры.

Близнецы — исключение? Нет. Разнояйцевые близнецы происходят из двух яйцеклеток, оплодотворённых двумя сперматозоидами; однояйцевые — из одной оплодотворённой яйцеклетки, которая потом делится. В обоих случаях правило «одна яйцеклетка — один сперматозоид» сохраняется.

Определяет ли яйцеклетка пол? Нет. Пол зависит от того, несёт ли оплодотворяющий сперматозоид X- или Y-хромосому. Данных о том, что этот выбор делает яйцеклетка, нет.

Источники

1. Fitzpatrick JL и др. — Chemical signals from eggs facilitate cryptic female choice in humans. Proceedings of the Royal Society B, 2020. https://royalsocietypublishing.org/rspb/article/287/1928/20200805/85674/Chemical-signals-from-eggs-facilitate-cryptic
2. Полный текст той же работы (архив PMC). https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7341926/
3. Teves ME и др. — Molecular mechanism for human sperm chemotaxis mediated by progesterone. PLOS ONE. https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371%2Fjournal.pone.0008211
4. Que EL и др. — Zinc sparks induce physiochemical changes in the egg zona pellucida that prevent polyspermy. https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC5439353/