Bevruchting
- Sander Voormolen - Het nieuwe sperma. Spermacel geeft aan de eicel meer dan DNA alleen.
NRC 29 okt 2005 p.45.
- Zee-egel ontsluiert ontstaan embryo. Volkskrant. 12 aug 2000. p.9R. k.7. (Zie hieronder)
Het nieuwe sperma
Spermacel geeft aan de eicel meer dan DNA alleen.Sander Voormolen in de NRC van 29 okt. 2005 p.45.
De vader levert meer aan het embryo dan alleen een pakketje DNA. Ook eiwitten en RNA reizen met de spermacel de eicel in.
Maar over de betekenis daarvan wordt door wetenschappers getwist.Samenvatting:
De spermacel heeft een prachtig ergonomisch ontwerp. Het DNA bijvoorbeeld, zit in de spermakop als een zeer compact pakketje waar niets mee kan gebeuren. Op elektronenmicroscopische foto's is het zichtbaar als een inktzwart vlakje, zo dicht is het opeengepakt.
Tijdens de uitrijping van spermatide tot spermacel in de zaadbal en uiteindelijk de bijbal wordt alle activiteit van genen uitgeschakeld. Alleen vlak voordat de spermacel rijp is, is er nog een laatste opleving van de genenactiviteit, waarbij ook een voorraad RNA wordt aangemaakt. Een deel van dit RNA maakt de reis naar de eicel helemaal mee.
Als de ronde spermatide zich ontwikkelt tot zwemmende spermacel snoert zich ook een druppel cytoplasma van de cel af. De spermacel houdt zo alleen nog een vijftigtal mitochondriën over die nodig zijn voor de energievoorziening onderweg.
Alle andere celorganellen verdwijnen, met uitzondering van de compacte kern, het acrosoom en natuurlijk de zweepstaart. Het acrosoom is een zakje met eiwitafbrekende enzymen die nodig zijn om door de omhullende zona pellucida van de eicel heen te breken. Je kunt het de gereedschapstas van de spermacel noemen, want zonder acrosoom kan hij niets beginnen.
Bij de zaadlozing komen een slordige 100 miljoen zaadcellen vrij. Zo'n duizend bereiken uiteindelijk de eicel. Slechts één daarvan kan de bevruchting tot stand brengen; zodra de eerste spermacel binnen is, gaat de eicel op slot.
Bij de bevruchting wordt de spermacel in zijn geheel door de eicel opgenomen. De meeste onderdelen van de zaadcel worden onmiddellijk afgebroken. De mitochondriën van de spermacel zijn daartoe zelfs voorzien van het het eiwit ubiquitine, dat fungeert als een cellulair opruimsignaal.
Kort na de bevruchting gaan alle vaderlijke mitochondriën ten gronde. Daarbij gaat ook het mitochondriaal DNA over het algemeen kapot. De zweepstaart van de spermacel is meestal nog wat langer zichtbaar in de eicel, maar verdwijnt tenslotte ook.
Opmerkelijk is dat de centriole (een klein structuurtje dat de deling regelt) uit de zaadcel een functie heeft in de bevruchte eicel. Voor een goede verdeling van de chromosomen bij de klieving van de cel zijn twee centrioles nodig die ieder de helft van de chromosomen naar zich toe trekken.
Iedere cel heeft er normaal gesproken twee, maar bij de ontwikkeling van de eicel gaat er bij sommige zoogdieren een verloren. Een van de vaderlijke centrioles neemt deze functie over.Bewezen is ook dat een aantal eiwitten uit de zaadcel een rol spelen in het embryo. Cruciaal is bijvoorbeeld het eiwit PLCξ dat ervoor zorgt dat er in het embryo een serie calciumgolven op gang komt. Dat veroorzaakt een elektrische depolarisatie van de eicelmembraan en dit proces voorkomt dat het eitje door meer dan één zaadcel bevrucht wordt. Het is een elektrische reactie, vergelijkbaar met geleiding in de zenuwcellen, en dus zeer snel. Vervolgens barsten de corticale granula van de eicel open, waardoor de zona pellucida verhardt. Dit blokkeert de zaadcelbinding en penetratie van de zona pellucida. Daar komt geen spermacel meer door.
De eicel zelf zit vol moederlijk RNA dat in de vroege ontwikkeling tal van regelfuncties heeft. In het vroege embryo vindt aanvankelijk bij iedere klieving alleen een verdubbeling van het DNA plaats. Pas na de tweede of derde klieving wordt het DNA in de kern actief, daarvoor maakt het RNA uit de eicel de dienst uit.
De vraag is nu of het vaderlijk RNA ook een deel van de taken op zich neemt.
Zee-egel ontsluiert ontstaan embryo
Het seksleven van de zee-egel Strongylocentrotus purpuratus lijkt het ontstaan van het embryo te kunnen verklaren. In Nature van 10 augustus 2000 wordt de opeenvolging van chemische reacties beschreven die begint bij de ontmoeting van zaad- en eicel.
Volgens een van de onderzoekers bevat het sperma een enzym dat in rust verkeert tot enkele seconden voor de bevruchting. Dan begint het enzym grote hoeveelheden stikstofmonoxide (NO) aan te maken, wat in de eicel wordt gespoten als sperma en eicel contact maken. Nog geen dertig seconden later komt in de eicel calcium vrij. Dat calcium activeert het enzym tot de aanmaak van meer NO, wat weer leidt tot meer calcium.
Al in de jaren zeventig bleek dat calcium essentieel is voor de ontwikkeling van eicellen. Maar wat precies de aanmaak van calcium aan de gang bracht, was tot nu toe onduidelijk.
Hoewel zee-egels vaker worden gebruikt voor onderzoek om de voortplanting bij mensen te bestuderen, heeft de ontdekking nog niet direct gevolgen voor de mens. Eerst zal worden onderzocht of de chemische reactie ook wordt gezien bij eicellen van muizen en koeien. Als de verhoogde concentraties van stikstofmonoxide ook bij mensen een rol speelt bij de bevruchting, zou dat gevolgen kunnen hebben voor de behandeling van onvruchtbaarheid onder mannen bij IVF.