Nieuw onderzoek daagt meer dan drie eeuwen theorieën over spermabewegingen uit. Menselijk sperma lijkt te zwemmen als wiebelende palingen onder een microscoop, met staarten die heen en weer draaien terwijl ze een ei zoeken om te bevruchten. Maar weet je hoe sperma beweegt?
350 jaar lang dacht men dat zaadcellen zich voortbewogen door met hun staart te wiebelen als palingen. Studies tonen echter aan dat ze naar voren rollen als een tol.
Zwemmen in een menselijk lichaam
Antonie van Leeuwenhoek, een Nederlandse wetenschapper die bekend staat als de vader van de microbiologie, was de eerste die menselijk sperma van dichtbij observeerde. Van Leeuwenhoek gebruikte zijn nieuw ontwikkelde microscoop om zijn sperma in 1677 te onderzoeken en ontdekte dat de vloeistof voor het eerst gevuld was met kleine, wiebelende cellen.
Een 2D-microscoop onthulde dat het sperma werd voortgestuwd door staarten die heen en weer bewogen terwijl de spermakop ronddraaide. Dit was begrijpen hoe menselijk sperma de volgende 343 jaar bewoog.
Veel wetenschappers hebben gepostuleerd dat er waarschijnlijk een heel belangrijk 3D-element is in hoe de spermastaart beweegt, maar tot op heden hebben we niet de technologie gehad om dergelijke metingen op betrouwbare wijze uit te voeren..
Allan Pacey, hoogleraar andrologie aan de Universiteit van Sheffield in Engeland
Gadêlha en zijn collega's van de Universidad Nacional Autónoma de México begonnen het onderzoek met "verkenning van de blauwe lucht", aldus Gadêlha. Ze legden menselijk sperma vast dat op een microscoopglaasje zwom met behulp van driedimensionale beeldvormingstechnieken en een hogesnelheidscamera die 55,000 beelden per seconde kan vastleggen.
Wat we vonden was iets volkomen verrassends, omdat het volledig brak met ons geloofssysteem.
Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk
De spermastaarten zweepten niet heen en weer. Ze konden in plaats daarvan maar in één richting slaan. Om voorwaartse beweging uit deze asymmetrische staartbeweging te halen, draaide de spermakop zenuwachtig rond terwijl de staart roteerde. Volgens Gadêlha zijn de kop- en staartrotatie twee afzonderlijke bewegingen die worden bestuurd door twee verschillende cellulaire mechanismen. Het resultaat lijkt op een draaiende otter of een draaiende boor wanneer ze samenkomen. De eenzijdige staartbeweging wordt gelijkmatiger over een rotatie van 360 graden, wat bijdraagt aan de voorwaartse voortstuwing.
Het sperma zwemt niet eens, het sperma boort zich in de vloeistof.
Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in het Verenigd Koninkrijk
(Bron: Live Science)
De Precessie
Technisch gezien staat de beweging van het sperma bekend als precessie, wat betekent dat het rond een as draait, maar die rotatie-as verandert. De planeten doen dit terwijl ze rond de zon draaien, maar een bekender voorbeeld is een tol, die wiebelt en danst over de vloer terwijl hij op zijn punt draait.
Het is belangrijk op te merken dat spermacellen tijdens hun reis naar de eicel door een veel complexere omgeving zullen zwemmen dan de druppel vloeistof waarin ze voor dit onderzoek werden waargenomen. In het lichaam van de vrouw zullen ze moeten zwemmen in nauwe kanalen van zeer kleverige vloeistof in de baarmoederhals, wanden van golvende cellen in de eileiders, hebben ook te maken met spiercontracties en vloeistof die wordt voortgeduwd (door de golvende toppen van cellen die cilia worden genoemd) in de tegenovergestelde richting van waar ze heen willen. Als ze echter inderdaad in staat zijn zich een weg naar voren te boren, kan ik nu veel beter zien hoe sperma deze stormloop aankan om het ei te bereiken en erin te kunnen komen.
Allan Pacey, hoogleraar andrologie aan de Universiteit van Sheffield in Engeland
Spermamotiliteit, of het vermogen van sperma om te bewegen, is volgens Gadêlha een van de kritische maatstaven waarmee vruchtbaarheidsdokters rekening houden bij het beoordelen van de mannelijke vruchtbaarheid. Het rollen van het hoofd van het sperma wordt momenteel niet in aanmerking genomen in een van deze statistieken, maar verder onderzoek kan bepaalde defecten aan het licht brengen die deze rotatie verstoren en zo de beweging van het sperma belemmeren.
Volgens Pacey gebruiken vruchtbaarheidsklinieken 2D-microscopie en is er meer onderzoek nodig om te bepalen of 3D-microscopie hun analyse ten goede kan komen.
Zeker, elke 3D-benadering zou snel, goedkoop en geautomatiseerd moeten zijn om enige klinische waarde te hebben, maar hoe dan ook, dit artikel is zeker een stap in de goede richting.
Hermes Gadêlha, een wiskundige aan de Universiteit van Bristol in de V.SK
(Bron: Live Science)