Wetenschappers weten al lang dat de activiteit van sperma afhangt van de interne pH-waarde. En nu – na vele jaren zoeken – hebben onderzoekers in het 5 februari nummer van het tijdschrift Cell, eindelijk het kanaal gevonden dat de kleine cellen in staat stelt zich te ontdoen van protonen. Eenmaal in het vrouwelijke voortplantingskanaal, verandert die protonenafgifte hun interne omgeving van zuur naar alkalisch en begint hun race naar de eindstreep.

De bevindingen bieden nieuw inzicht in een kritieke gebeurtenis in de menselijke bevruchting en kunnen leiden tot nieuwe manieren om de mannelijke vruchtbaarheid te controleren, aldus de onderzoekers.

“De concentratie protonen binnenin de cel is 1000 keer hoger dan erbuiten,” zei Yuriy Kirichok van de Universiteit van Californië, San Francisco. “Als je gewoon een porie opent, gaan protonen naar buiten. Wij identificeren de molecule die ze naar buiten laat gaan.”

Kirichok vergelijkt de stilliggende spermacellen met ballonnen die zijn opgeblazen met protonen in plaats van lucht. Als je een gaatje in het sperma maakt, stromen er gemakkelijk protonen uit. In feite is het flagellum van elk spermacel bedekt met vele zogenaamde Hv1 protonenkanalen, zo toonden zij aan. Wanneer de kanalen worden geactiveerd door externe signalen, gaan de sluisdeuren open en ontsnappen protonen uit veel poriën tegelijk.

Kirichok zei dat er veel omstandigheden zijn die de Hv1-porie openen, waaronder alkalische omstandigheden en de verwijdering van zink buiten de cel. Ze gaan ook open bij blootstelling aan de endocannabinoïde bekend als anandamide, een stof die aanwezig is in zowel het mannelijke als het vrouwelijke voortplantingskanaal en die zich in bijzonder hoge concentraties kan bevinden in de buurt van het ei.

Dat doet een interessante mogelijkheid rijzen, zei Kirichok. Endocannabinoïden zijn natuurlijke lipiden die de activiteit van neuronen beïnvloeden. Ze worden zo genoemd omdat ze op dezelfde receptoren werken als het actieve bestanddeel van marihuana doet. Het moet nog worden aangetoond, maar dat verband zou kunnen verklaren waarom marihuana in verband wordt gebracht met verminderde mannelijke vruchtbaarheid.

“Marihuana activeert sperma waarschijnlijk voortijdig, waardoor ze binnen een paar uur zijn opgebrand,” zei Kirichok.

Misschien wel het belangrijkste is dat het pas ontdekte Hv1-kanaal nieuwe manieren mogelijk maakt om de activiteit van sperma in beide richtingen te wijzigen, zei Kirichok. In feite zijn veel belangrijke biochemische reacties in sperma afhankelijk van intracellulaire pH-niveaus, met inbegrip van de initiële activering, hyperactivering eenmaal in de buurt van de eileiders en de acrosoomreactie, waarbij enzymen vrijkomen om de eicel te penetreren.

“Al deze gebeurtenissen zijn essentieel voor de bevruchting,” zei Kirichok. “Je kunt je voorstellen dat nu we het verantwoordelijke molecuul kennen, we het kunnen blokkeren om activering en bevruchting te voorkomen als een soort mannelijke anticonceptie.” Aan de andere kant zou je sommige zaadcellen ook de extra boost kunnen geven die ze nodig hebben.

De onderzoekers zijn Polina V. Lishko, Inna L. Botchkina, Andriy Fedorenko, en Yuriy Kirichok, aan de University of California, San Francisco, San Francisco, CA.