Vetenskapsmännen har länge vetat att spermiernas aktivitetsnivå beror på deras inre pH-värde. Och nu – efter många års letande – har forskare som rapporterar i tidskriften Cell den 5 februari äntligen hittat den kanal som gör det möjligt för de små cellerna att göra sig av med protoner. När de väl befinner sig i de kvinnliga könsorganen förändras deras inre miljö från sur till alkalisk genom att protonerna släpps ut och deras lopp mot mållinjen inleds.

Fyndet ger en ny inblick i en kritisk händelse vid mänsklig befruktning och kan enligt forskarna leda till nya sätt att kontrollera den manliga fertiliteten.

”Koncentrationen av protoner inne i cellen är 1 000 gånger högre än utanför”, säger Yuriy Kirichok vid University of California, San Francisco. ”Om man bara öppnar en por kommer protonerna att gå ut. Vi identifierar den molekyl som släpper ut dem.”

Kirichok liknar de vilande spermacellerna vid ballonger som blåsts upp med protoner i stället för luft. Om man öppnar ett hål i spermierna kommer protonerna lätt att strömma ut. Faktum är att varje spermas flagell är täckt av många så kallade Hv1-protonkanaler, visar de. När kanalerna aktiveras av externa signaler öppnas flodportarna och protoner flyr från många porer samtidigt.

Kirichok sade att det finns många förhållanden som öppnar Hv1-porten, bland annat alkaliska förhållanden och avlägsnande av zink utanför cellen. De öppnas också när de utsätts för den endocannabinoid som kallas anandamid, ett ämne som finns i både den manliga och kvinnliga fortplantningsapparaten och som kan finnas i särskilt höga nivåer i närheten av ägget.

Det ger upphov till en intressant möjlighet, sade Kirichok. Endocannabinoider är naturliga lipider som påverkar neuronernas aktivitet. De kallas så eftersom de verkar på samma receptorer som den aktiva komponenten i marijuana gör. Det återstår att visa, men det sambandet kan förklara varför marijuana har kopplats till nedsatt fertilitet hos män.

”Marijuana aktiverar troligen spermier i förtid, vilket gör att de blir utbrända inom några timmar”, sade Kirichok.

Kanske viktigast av allt är att den nyupptäckta Hv1-kanalen kan möjliggöra nya sätt att modifiera spermiernas aktivitet i båda riktningarna, sade Kirichok. Faktum är att många viktiga biokemiska reaktioner i spermier är beroende av intracellulära pH-nivåer, inklusive dess initiala aktivering, hyperaktivering när den befinner sig nära äggledarna och akrosomreaktionen, där enzymer frigörs för att tränga in i ägget.

”Alla dessa händelser är viktiga för befruktningen”, sade Kirichok. ”Man kan tänka sig att nu när vi vet vilken molekyl som är ansvarig skulle vi kunna blockera den för att förhindra aktivering och befruktning som ett slags manligt preventivmedel”. Å andra sidan kan man också ge vissa spermier den extra boost de behöver.

Forskarna är Polina V. Lishko, Inna L. Botchkina, Andriy Fedorenko och Yuriy Kirichok, vid University of California, San Francisco, San Francisco, CA.