Molekularne podstawy determinacji płci męskiej
Geny zaangażowane w determinację rozwoju płci męskiej:
1. TDF (testis determining factor)-230 kb:
· ZFY (zinc finger gene)- reg kwaśny, reg zasadowy, 13 palców cynkowych (domena wiąznia DNA, rola w aktywacji transkrypcji)
· SRY
· PY 53,3- powoduje że XX są samicami
· Inne: - SOX9- chr17 3 eksony, brak intronów, 509 aa, czynnik transkrypcyjny, zawiera domenę HMG, mutacjaèdysplazja kampomeliczna, ovotestis
- WT1- 10 eksonów, czynnik transkrypcyjny, mutacjaèZespół Denys-Drasha
- SF1- koduje receptor jądrowy (regulacja hydroksylacji steroidów, mutacjaèagenezja nadnerczy i gonad
- DAX1- 2 eksony, 470aa, podwyższona ekspresja hamuje rozwój jąder
Ptaki: te same (brak SRY) + geny steroidogenezy (głównie aromatazy P450)+ Dmrf1(chromosom Z) èrozwój jąder + Wpkci (chromosom W)èformowanie jajnika
1. SRY jako czynnik determinujący rozwój jądra:
a) struktura- 669 pzè204aa-(23,9kD); ATG...HMG-Box...___
- brak intronów
- HMG (high mobility group)- 80aa, najbardziej konserwatywna część białka SRY, wiąże się z sekwencją DNA A/TAACAAT/A
b) produkt- czynnik transkrypcyjny mimo braku charakterystycznych domen; uruchamia kaskadę różnicowania gonady; ekspresja związana z aktywnością komórek Sertolego
c) właściwości- konserwatywna struktura
- na krótkim ramieniu Y
- obecny u większości samców XX
- u kobiet XY- mutacja w SRY
- cechy genu regulatorowego
- ekspresja w zrębie gonady myszy w ściśle określonym czasie organogenezy jądra
- jego transkrypcja zostaje zachamowana bezpośrednio po uformowaniu kanalików krętych jądra
- ekspresja związana z rozwojem tkanki somatycznej jądra a nie komórek rozrodczych
- wbudowanie fragmentu 14 kb z genem SRYè rozwój jąder u zarodków XX
- produkt HMG wiąże się z genem AMH (antymiller hormone) aktywując jego transkrypcję i hamowanie rozwoju przewodów Mullera.
2, 3. Podstawy hormonalnego różnicowania płciowego i czynnik AMH
AMH, MIS, testosteron (T), dihydrotestosteron (DHT)
AMH- 560aa, 5 eksonów, 145 kDa, dominują aa hydrofobowe, 13,5% węglowodanów
- wrażliwość: człowiek 8 tyg, szczur 15 dni, królik 17 dni
rysunek z hormonów
4. dziedziczne zaburzenia różnicowania płci
1. mutacja syntazy 5-alfa-reduktazyèbrak DHTèpseudohermafrodytyzm (wewnętzrne męskie, zewnętrzne żeńskie)
2. mutacja receptora androgenowegoèzespół niewrażliwości na androgeny lub zespół feminizujących jąderèosobniki genetycznie męskie, fenotypowo żeńskie
3. oporność receptorowa- różny stopień męskiego pseudohermafrodytyzmu, interseksy- ovotestis, hermafrodyta)
Skutki u zwierząt gospodarskich:
- aplasia i hypoplasia
- ovotestis
- freemartinizm (hipoplasia bisexualis)
Inne zaburzenia płodności męskiej:
- wnętrostwo (kryptorchizm)
- hipogonadyzm pierwotny- wadliwa funkcja komórek Leydiga i kanalika plemnikotwórczego
- hipogonadyzm wtórny- dysfunkcja przysadki i podwzgórza
- wiek osobnika- niedobór testosteronu i zwłóknienie okołokanalikowe
Przyczyny niepłodnościi męskiej:
- zakażenia bakteryjne i wirusowe
- reakcje autoimmunologiczne
- żylaki powrózka nasiennego
- leki- anaboliki
- zaburzenia hormonalne
- czynniki środowiskowe
Niepłodność idiopatyczna (hormonalna):
AZF- azospermia factorè mapowanie delecyjne (hybrydyzacja DNA)
RBM- binding motif
DAZ- deleted in azospermia (STS)
5. Metody kontroli płci
Różnicowanie plemników na podstawie:
- różnic ich masy i wielkości
- ładunku elektrycznego
- różnej szybkości
- właściwości powierzchni
- immunologiczne
- cytometria podziałowa
- identyfikacja SRY metodą PCR
Zjawiska immunologiczne w procesach reprodukcyjnych
- transport plemników do miejsca zapłodnienia:
a) Ig produkowane przez męski i żeński układ rozrodczy hamują transport plemników przez szyjkę macicy
b) Immobilizacje plemników przez Ig wydzieliny szyjkowej
- kapacytacja i reakcja akrosomowa
- interakcja plemnik-komórka jajowa
a) wiązanie z zona pellucida
b) penetracja zona
c) fuzja z błoną żółtkową
- bruzdkowanie i rozwój płodu
a) wpływ Ig plemnikowych
1. Antygeny plemników
a) Antygeny własne- powstałe w kanalikach plemnikotwórczych i najądrzach
b) Nabyte (zmodyfikowane)- powstałe po opłaszczaniu się plemników antygenami wydzielin dodatkowych gruczołów płciowych (SCA- sperm coating antigens)
a) Antygeny powierzchniowe (błonowe)
- części przedniej główki plemnika- AH1 (anterior head)
- części tylnej główki- PH1 (posterior head)
- antygen główki- WH1 (whole head)
- antygen witki plemnika- PT1 (posterior tail)
- antygen regionu postakrosomowego- FA1
- antygeny zgodności tkankowej- MHC (HLA)
c) antygeny wewnętrzne
- antygeny wczesnych stadiów różnicowania
- pojawiające się w stadium spermatocytu I rzędu i są obecne we wszystkich stadiach rozwoju aż do dojrzałości
- antygeny pojawiające się w późnym etapie różnicowania (w spermatydach)
2. Autotolerancja immunologiczna wobec antygenów plemnikowych u samca
Autoantygen- antygen wzbudzający odpowiedź immunologiczną u osobnika danego gatunku
Alloantygen (izoantygen)- antygen wzbudzający odpowiedź immunologiczną u innych osobników tego samego gatunku ale różnych genetycznie
Autoantygeny S,P,T:
- in vitro - S- rola w kapacytacji i reakcji akrosomowej
- P- rola w reakcji akrosomowej i penetracji oocytu (osłonki przejrzystej naturalnej i wolnej)
- T- rola w ruchliwości plemników, kapacytacji, wiązaniu z oocytem i penetracji oocytu
- in vivo – po kryciu i immunizacji samic wobec autoantygenu zmniejsza się odsetek rozwijających się jaj, końcowy odsetek ciąży, powoduje opóźnienie ciąży i poronienia (S i P)
Wpływ surowicy antyhialuronidazowej- uszkodzenia strukturalne akrosomu plemnikowego.
Przeciwciała antyakrosynowe- zmniejszenie zdolności hydrolitycznej akrozyny.
Wpływ antysurowic wobec LDH plemników- zmniejszenie przeżywalności zarodków i ilości implantowanych zarodków.
Autoimmunizacja samców plazmą nasienia powoduje zmniejszenie liczby plemników w ejakulacie i zmniejszenie ich zdolności zapładniającej
3. Znaczenie bariery krew- jądro i inne bariery
Co chroni przed reakcjami autoimmunologicznymi
Bariery:
- krew-jądro
- błona podstawna kanalika
- połączenia kompleksowe komórek Setrolego
- tkanka śródmiąższowa
- nabłonek naczyń krwionośnych i limfatycznych
- błona graniczna
Składniki chemiczne sieci jądra:
- kwas glutaminowy, glicyna, inozytol (ciśnienie osmotyczne)
- jony Na, K, Ca, Mg, Cl
5. Czynniki naruszające barierę krew-jądro
a) mechaniczne
b) termiczne
c) chemiczne (środowisko)- np. Cd konkuruje z Ca i Zn, powoduje nekrozę, obrzęk śródmiąższowy, zwolnienie przepływu krwi, niedotlenienie jąder
d) Infekcje
e) Urazowe- niedrożność nasieniowodów
f) Wazektomia- odwracalna (przewiązka)- wzrost ilości IgA i IgM i nieodwracalna. Wzrost liczbu przeciwciał IgG i IgMèaglutynacja head-head; IgA, IgG i IgM ètail to tail i head to tail
Skutki naruszenia szczelności bariery krew- jądro (EAO-experimental alergie orchitis):
- monocytowe zapalenie jądra
- zapalenie a nawet zamknięcie światła kanalików prostych
- odkładanie się kompleksów immunologicznych antygen plemnikowy:Ig wokół kanalików plemnikotwórczych
- zapalenie ogona najądrzy
- zapelenie nasieniowodów
6. Testy wykrywania obecności przeciwciał.
a) metody aglutynacyjne –żelowy test aglutynacyjny
- próbkowo-szkiełkowy test aglutynacyjny
- mikropłytkowy
- kapilarny
b) metody immobilizacyjne- sperm immobility test
c) nowe metody:
- pośrednia mieszana reakcja antyglobulin (MAR)
- pośredni test immunobead
- ELISA
- Cytometria przepływowa
- Test cytotoksyczny
-
7. Wpływ przeciwciał antyplemnkowych samicy na procesy reprodukcji
a) aglutynacja lub immobilizacja
b) plemnikowa cytotoksyczność
c) przeciwdziałanie penetracji śluzu szyjkowego
d) ingerencja w reakcję kapacytacji i reakcję akrosomową
e) hamowanie wiązania plemników lub przeciwdziałanie penetracji osłon jajowych
f) ingerencja w implantację zarodka
g) Wzmożenie fagocytozy plemników w drogach rodnych samicy przez makrofagi
Testy:
a) test kontaktu plemników ze śluzem szyjkowym (S-CMCT)
b) test penetracji śluzu szyjkowego przez plemniki (S-CMPT)
Immunologiczne uwarunkowania niepłodności u ludzi i zwierząt
- spermoprzeciwciała u samców lub samic
- Ig jajnikow u samic
- Ig samic w śluzówce macicy
- Ig w orchitis i epididymis
- Alergia kobiet na plazmę nasienia
- Antyfosfolipidowe Ig
Molekularne podstawy konserwacji gamet
1. Czynniki fizykochemiczne naruszające stabilność struktur plemnikowych podczas kriokonserwacji
3. Przebieg zamrażania gamet
...
grab2co