Een wetenschappelijk team van het Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (Leibniz-IZW) en de Universiteit van Leipzig voerde een vergelijkende analyse uit van de lipidenprofielen van sperma om inzicht te krijgen in hun gevoeligheid voor schadelijke oxidatie en het antioxidantpotentieel in het sperma van verschillende soorten . Het team ontdekte dat er grote verschillen waren in de samenstelling van lipiden in sperma en zaadvloeistof, waarbij nauwer verwante soorten zoals gedomesticeerd vee, gedomesticeerd varken en gedomesticeerd paard overeenkomsten vertoonden in lipidenprofiel. Dit in tegenstelling tot de lipidensamenstelling van erytrocyten en bloedplasma van verschillende soorten, die relatief uniform is. De resultaten helpen ons begrip van het effect van oxidatieve stress op reproductieve processen te verbeteren en in de toekomst geassisteerde reproductiemaatregelen te verbeteren. Ze zijn gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift PLOS ONE .

Op weg naar de eicellen worden spermacellen blootgesteld aan oxidatieve stress, die onder meer de oxidatie van membraanlipiden kan veroorzaken en zo de cellen in hun structuur of werking kan beschadigen. Met behulp van sperma en bloed van diersoorten die verschillen in hun voortplantingssysteem en type voeding (huisvee, gedomesticeerd varken, gedomesticeerd paard, Afrikaanse leeuw, mensen), analyseerde een team van specialisten in reproductieve biologie en lipidenbiochemie de gevoeligheid van sperma en erytrocyten tot oxidatie en de ophoping van schadelijke producten van lipide-oxidatie. Daarnaast onderzocht het team ook het beschermende vermogen van de zaadvloeistof.

"Als lipide-eigenschappen afhankelijk zijn van de celfunctie, zouden we verschillen verwachten in het lipidenprofiel tussen sperma en erytrocyten. Als het voeding is die primair de overheersende lipiden in de membranen bepaalt, zou het lipidenprofiel in beide celtypen van een soort vrij gelijkaardig zijn. ', zegt Karin Müller, wetenschapper bij Leibniz-IZW. "De resultaten zijn belangrijk voor het schatten van sperma-eigenschappen bij soorten die nog niet zijn bestudeerd en voor het aanpassen van profylactische maatregelen wanneer spermaconservering en kunstmatige inseminatie worden gebruikt voor soortbehoud, waarbij de oxidatieve stress voor gameten wordt verhoogd door het bevriezingsproces."

Het onderzoeksteam ontdekte dat de lipidensamenstelling van erytrocyten van verschillende soorten relatief uniform is. Er zijn echter grote verschillen in de samenstelling van lipiden in sperma en zaadvloeistof, waarbij nauwer verwante soorten zoals gedomesticeerde runderen, gedomesticeerde varkens en gedomesticeerde paarden overeenkomsten vertonen in lipidenprofiel. "Deze resultaten suggereren dat de lipidensamenstelling niet wordt bepaald door het type dieet, maar door de verwantschap van de soort en door functionele vereisten van de celmembranen", zegt Ulrike Jakop, een voormalig wetenschapper bij Leibniz-IZW. Enerzijds moet het celmembraan van sperma een hoge mate van flexibiliteit hebben om de beweging van de gameten en later hun fusie met de eicel mogelijk te maken. Dit is de reden waarom spermalipiden bijvoorbeeld een hoog aandeel meervoudig onverzadigde vetzuren bevatten, die bijzonder gevoelig zijn voor oxidatieve stress. Aan de andere kant moet de stabiliteit van het sperma worden gehandhaafd totdat het versmelt met de eicel. Afrikaans leeuwensperma bijvoorbeeld, dat door het mannetje ver benedenstrooms in het vrouwelijke geslachtsorgaan wordt afgezet, moet een lange weg afleggen door verschillende delen van het geslachtsorgaan om de eicel te bereiken. Hun membranen bestaan ​​uit minder oxidatiegevoelige esterlipiden en sfingomyelines met voornamelijk verzadigde vetzuren. Voor spermatozoa van stieren, met membranen die extreem oxidatiegevoelige, onverzadigde etherlipiden (plasmalogenen) bevatten, zijn blijkbaar zeer efficiënte beschermende mechanismen in het sperma ontwikkeld. Wanneer lipiden van het spermamembraan worden geoxideerd, worden zogenaamde lysolipiden gevormd. Hun accumulatie zou de integriteit van het membraan vernietigen. "In het sperma van alle onderzochte soorten wordt de accumulatie van schadelijke lysolipiden grotendeels vermeden door de aanwezigheid van minder gevoelige lipiden vanaf het begin, de tijdige eliminatie van radicalen en de snelle afbraak van geoxideerde lipiden. Interessant is dat monsters met hoge lysolipidenconcentraties in sperma werden vooral bij mensen gevonden, hoewel het lipidenprofiel minder oxidatiegevoelige lipiden vertoont en de beschermende mechanismen zeer effectief zijn ontwikkeld", legt Kathrin M. Engel, een wetenschapper aan de Universiteit van Leipzig, uit. "Vermoedelijk veroorzaken leefstijlfactoren hoge oxidatieve stress, die de natuurlijke portefeuille van beschermende mechanismen overbelast."

Verdere studies zullen helpen om individuele onevenwichtigheden tussen oxidatieve stress en beschermende factoren bij mens en dier te begrijpen, en om maatregelen voor geassisteerde voortplanting aan te passen.