Мітохондрії забезпечують клітини енергією, але для яйцеклітин і сперматозоїдів їхня роль особливо важлива. Яйцеклітина потребує великого запасу енергії для дозрівання, запліднення та перших поділів ембріона, а сперматозоїд — для руху до яйцеклітини. Саме тому стан мітохондрій розглядають як один із факторів, пов’язаних із якістю статевих клітин. У статті розберемо, як вони працюють, що змінюється з віком і чому фахівці медичного центру «Геліос» враховують ці процеси під час кріоконсервації ооцитів та сперми.
Запас мітохондрій в яйцеклітині формується заздалегідь
У міру дозрівання яйцеклітини кількість мітохондрій у ній значно зростає. У зрілому ооциті їх уже дуже багато, оскільки після запліднення саме цей запас забезпечує енергією перші поділи ембріона, поки його власна система енергозабезпечення ще не працює повноцінно.
З віком якість цього запасу знижується. Дослідження фіксують: у старших яйцеклітинах мітохондрії набувають набряклої, зміненої форми, а кількість мутацій у їхній ДНК зростає. Знижена ефективність вироблення енергії напряму пов’язана зі зростанням частоти хромосомних порушень і зниженням шансів на успішне запліднення.
Як мітохондрії забезпечують рух сперматозоїда
Якщо в яйцеклітині мітохондрії розподілені по цитоплазмі, у сперматозоїді вони зосереджені в середній частині. Тут вони формують щільну спіраль навколо внутрішнього каркаса хвоста — так звану мітохондріальну піхву. Вона забезпечує енергію, необхідну для руху сперматозоїда до яйцеклітини.
Чим довший хвіст сперматозоїда, тим більший об’єм мітохондрій потрібен для його руху — цю залежність підтвердили на прикладі понад двохсот видів ссавців. Порушення в структурі мітохондріальної піхви — одна з причин зниженої рухливості сперматозоїдів, яку виявляють під час спермограми.
Батьківські мітохондрії руйнуються одразу після запліднення
Один із найменш очевидних фактів про мітохондрії стосується того, що відбувається з ними одразу після запліднення. Сперматозоїд приносить власні мітохондрії всередину яйцеклітини разом із генетичним матеріалом, але майже одразу спеціальний клітинний механізм починає їх активно знищувати. У результаті практично всі мітохондрії в організмі дитини — материнського походження, а батьківські зникають ще на стадії кількох перших клітинних поділів.
Науковці досі остаточно не з’ясували повний молекулярний механізм цього процесу. Деякі дослідники навіть називають материнське успадкування мітохондрій одним із довготривалих парадоксів біології розвитку.
Найімовірнішою причиною такого відбору є необхідність підтримувати єдине джерело мітохондріальної ДНК в організмі, оскільки змішування двох різних популяцій мітохондрій могло б порушити енергетичний баланс клітин.
Чому це має значення при плануванні лікування?
Стан мітохондрій у статевих клітинах — один із факторів, які лікарі враховують під час оцінки репродуктивного потенціалу пари. Він формується поступово, під впливом кількох чинників одразу. На якість «енергетичних станцій» клітин впливають:
- вік — з часом накопичуються мутації мітохондріальної ДНК;
- оксидативний стрес — надлишок вільних радикалів пошкоджує мітохондріальні мембрани;
- хронічні захворювання та спосіб життя можуть позначатися на клітинному метаболізмі.
Жоден із цих факторів не діє окремо: якість статевих клітин формується під впливом їх сукупності. Під час кріоконсервації важливо максимально зберегти клітинні структури, зокрема мітохондрії, чутливі до температурних змін. У медичному центрі «Геліос» яйцеклітини, сперму та ембріони зберігають із застосуванням сучасних протоколів вітрифікації, розроблених для зменшення пошкодження клітин під час заморожування та розморожування.
Робота мітохондрій — лише один із багатьох чинників, від яких залежить якість статевих клітин. Але саме вони забезпечують енергією процеси, без яких неможливі дозрівання яйцеклітини, рух сперматозоїда та перші етапи розвитку ембріона.
