Adhesion molecules of spermatozoa mediate likely sperm-oocyte interactions

Zusammenfassung

Ejakulierte Spermien und Spermatogenesezellen exprimieren α- und β-Ketten der β1-, β3- und β4-Integrine sowie deren Liganden Fibronektin und Laminin. Die Adhäsionsmoleküle (AM) zeigen auf der Spermienoberfläche eine ausgeprägte intra- und interindividuelle Variation sowie unterschiedliche Lokalisationen. Die „nested“ Polymerasekettenreaktion war in der Lage, mRNA Transkripte dieser Moleküle in ejakulierten Humanspermien nachzuweisen. Bis zum heutigen Tag ist unklar, ob die AM funktionelle Relevanz für die Interaktionen zwischen Spermien und Oozyten oder anderen Spermienkontaktzellen aufweisen oder nur „biologische Redundanz“ darstellen bzw. nur die allerletzte Bindungsabsicherung (final insurance). Die Vermutung einer funktionellen Kompetenz der AM wird durch drei Funktionstests unterstützt, (a) die Korrelation der AM-Expression auf der Spermienoberfläche nach der artifiziellen Akrosomenreaktion mit der Spermien-Oozyten-Bindung im zonafreien Hamster-Oozyten-Penetrationstest (HOP-Test), (b) mit der In-vitro-Fertilisierung humaner Oozyten und (c) mit der Bindung im Festphasen Bindungsassay. Die Markierung der Spermien-AM wurde durch Progesteron, humane Follikelflüssigkeit, Disintegration der Spermienplasmamembran im Seminalplasma und Mikroorganismen modifiziert. Die Spermakryokonservierung führte nur zu geringgradigen Änderungen.

Summary

Ejaculated spermatozoa and spermatogenic cells express α- and β-chains of β1-, β3- and β4-integrins as well as their ligands laminin and fibronectin. These adhesion molecules (AM) showed an extended intra- and interindividual variation and different patterns of location. The mRNA transcripts of the AM were detectable by nested polymerase chain reaction in the spermatozoa. The conclusion of a functional competence of the AM was supported by the correlation of the AM-expression on the spermatozoal surface after the acrosome reaction with three function tests: (i) the zona-free hamster oocyte penetration (HOP) test, (ii) the in vitro fertilization of human oocytes and (iii) the cell attachment assays. AM labelling was modified by progesterone, human follicular fluid, disintegration of the sperm plasma membrane in seminal plasma, and micro organisms. In contrast, the sperm cryopreservation did barely influence the labelling of spermatozoal AM.