Bij het onderzoek werd sperma gebruikt van de Mexicaanse tetra, een blinde grottenvis.
Richard Borowsky, New York University

Individueel DNA van spermacellen bepaalt mee hun gedrag

Het gedrag van spermacellen wordt voor een deel bepaald door hun individueel DNA en niet enkel door de genetische eigenschappen van de man. Dat blijkt uit een onderzoek, dat nieuwe inzichten geeft in de wedijver tussen spermacellen om het eitje te bevruchten. De bevindingen kunnen implicaties hebben voor het reproductieve proces, meer bepaald voor medisch geassisteerde voortplanting. 

Het is al lang geweten dat spermacellen van verschillende mannen verschillende kenmerken hebben vanwege de genetische verschillen tussen de mannen. Een nieuwe studie van de New York University (NYU) wijst uit dat verschillende spermacellen van dezelfde man verschillende kenmerken hebben omdat ze een verschillende genetische lading hebben. 

De studie, die zich toespitst op het zwemgedrag van de spermacellen, is de eerste die een direct effect vaststelt van mutaties op het gedrag van spermacellen. 

"Tot nu was de overheersende opvatting dat de variatie in het zwemgedrag een weerspiegeling was van de algemene genetische eigenschappen van de man en niet van de variabele genetica van de individuele spermacellen", zei Richard Borowski, emeritus professor aan de afdeling biologie van NYU en de senior auteur van de studie. "Deze studie is de eerste die aantoont dat genetische verschillen een directe invloed kunnen hebben op het zwemgedrag van spermacellen."

Dit betere begrip kan bijkomende kennis opleveren over de impact van abnormale spermacellen op de nakomelingen, meer bepaald over aangeboren afwijkingen, zo voegde hij eraan toe. 

De weg die individuele zwemmende spermacellen afleggen gedurende één seconde. Er blijkt een grote variatie uit tussen individuele zaadcellen wat hun zwemsnelheid en de kromming van hun afgelegde weg betreft.
Richard Borowsky, New York University

Blinde grottenvis

Het onderzoek, waaraan ook afgestudeerd NYU-student Haining Chen deelnam, spitste zich toe op zaadcellen van vissen, meer bepaald van Astyanax mexicanus, de Mexicaanse tetra. Dat is een blinde grottenvis die in het zuiden van de VS en Midden-Amerika leeft. 

De onderzoekers vergeleken de zaadcellen van normale vissen met die van vissen waarvan de spermaproductie artificieel gemuteerd was. Dat liet hen toe gedrags- en vormkenmerken te identificeren die potentieel de kansen van spermacellen veranderden in de race om een eicel te bevruchten.

Hun resultaten toonden geen verschillen tussen de normale en gemuteerde cellen in de lengte van het flagellum, het zweepstaartje dat de zaadcellen gebruiken om zich voort te bewegen terwijl ze naar het eitje toe zwemmen. 

Er was echter een grotere variabiliteit in de zwemsnelheid van de gemuteerde cellen dan bij de normale cellen. In veel gevallen zwommen de gemuteerde cellen aan een lagere of een hogere snelheid dan de normale zaadcellen. Hoewel beide soorten spermacellen er gelijkaardig uitzagen, verschilden hun gedragingen aanzienlijk op cruciale gebieden. 

Filter

De bevindingen bieden nieuwe inzichten in de aard van de voortplanting.  

De auteurs stellen dat hun resultaten aantonen dat nieuwe mutaties een invloed kunnen hebben op het succes van spermacellen in verband met de bevruchting en dat de wedijver tussen spermacellen als een soort filter kan werken om te vermijden dat spermacellen met mutaties die een kwalijk effect zouden hebben, een eicel zouden kunnen bevruchten. 

Ze zeggen dat hun resultaten verdere studies verdienen omdat ze gevolgen hebben voor de menselijke gezondheid en de evolutionaire theorie. Studies tonen aan dat kinderen die verwekt worden met behulp van technieken van medisch geassisteerde reproductie, een veertig procent grotere kans hebben op aangeboren afwijkingen dan kinderen die op de natuurlijke manier verwekt worden. 

Hoewel over de oorzaken daarvan nog gedebateerd wordt, is het volgens de auteurs belangrijk erop te wijzen dat de wedijver tussen de spermacellen grotendeels of volledig uitgeschakeld wordt bij medisch geassisteerde voortplanting, en dat het omzeilen van de filter die deze competitie vormt, de toegenomen kansen op afwijkingen kan verklaren. 

Ze pleiten dan ook voor verder onderzoek naar nieuwe, artificiële filters die beter het natuurlijk milieu nabootsen en die effectief zouden kunnen blijken in het verminderen van het doorgeven van schadelijke mutaties bij medisch geassisteerde reproductie. 

De studie van Borowsky en Chen is gepubliceerd in Scientific Reports van Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persmededeling van de New York University. 

Meest gelezen