Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Unik pumpe i sædceller muliggør en vanskelig rejse

En forudsætning for sædcellens vanskelige rejse fra testikel til æggeleder er dens unikke natrium-kalium-pumpe. Nye undersøgelser af den særegne pumpe viser, hvordan den adskiller sig fra natrium-kalium-pumper i resten af kroppen, og giver hints om, hvorfor sædceller har udviklet deres egen pumpe.

29.10.2015 | Lisbeth Heilesen

De fleste celler i kroppen sidder, hvor de sidder, miljøet og naboerne er velkendte, og blodet er en konstant leverandør af næringsstoffer. Sædcellen derimod skal på en farefuld færd fra testikel til æggeleder, hvor den udfordres af markante svingninger i temperatur, pH og saltsammensætning. Foto: Colourbox (Kiyoshi Takahase Segundo)

Hvilket menneskeligt organ er mest specialiseret og unikt? Hjernen er selvfølgelig en god kandidat, men hvis man måler på, hvor mange unikke proteiner, der udtrykkes, er testiklerne den klare vinder med 999 – mens hjernen ‘blot’ udtrykker 318 særegne proteiner.

Sædcellerne har da også helt særlige egenskaber og udfordringer – dels skal de halvere deres arvemasse, og dels skal en succesfuld sædcelle kunne klare en lang, strabadserende rejse, endda i en fremmed organisme.

"De fleste celler i kroppen sidder, hvor de sidder, miljøet og naboerne er velkendte, og blodet er en konstant leverandør af næringsstoffer," forklarer postdoc Hanne Poulsen. "Sædcellen derimod skal på en farefuld færd fra testikel til æggeleder, hvor den udfordres af markante svingninger i temperatur, pH og saltsammensætning. Og som enhver mand ved: hårde opgaver kræver specialudstyr," udtaler Hanne Poulsen.

Forskere fra Institut for Molekylærbiologi og Genetik ved Aarhus Universitet har nu undersøgt et enkelt af de 999 unikke testikelproteiner, nemlig ionpumpen α4 (alpha 4), som sidder i sædcellernes plasmamembran. α4 er en såkaldt natrium-kalium-pumpe, der første gang blev beskrevet af Jens Christian Skou i 1957. Natrium-kalium-pumper findes i alle celler og er helt afgørende for ethvert organ – så hvorfor skal sædceller have deres egen udgave af pumpen?

Natrium-kalium-pumpen sørger for, at der holdes styr på ionerne inden i og uden for cellen, og balancen af ioner bruges til at drive en lang række af de andre cellulære processer – ligesom elektricitetsforsyningen i et hus er nødvendig både for at drive køleskabet, støvsugeren og fjernsynet, kan mange forskellige systemer på celleniveau drives af energien, der ligger i balancen af ioner.

Det kræver brændstof at drive en pumpe, og i celler hedder brændstoffet ATP. Men særligt sædceller skal være økonomiske med deres ATP, fordi de har det i begrænset mængde. De aarhusianske forskere undersøgte derfor, hvor kraftigt α4 pumper er under skiftende forhold, og de fandt, at kroppens øvrige pumper er langt mere følsomme over for både temperaturændringer og forskellige saltforhold – når forholdene er gode, pumper de meget, og når forholdene er udfordrende, pumper de lidt.

"α4 derimod pumper ikke så kraftigt, men til gengæld pumper den langt mere jævnt under forskellige betingelser, og for en natrium-kalium-pumpe er forholdene særligt udfordrende netop i æggelederen, hvor sædcellen skal aktiveres til kraftige bevægelser og har brug for, at der er styr på ionerne," slutter Hanne Poulsen.

Forskerne foreslår derfor, at en pumpe med god, jævn aktivitet kan være tilstrækkeligt effektiv, når der er brug for den, mens den tidligere på rejsen under de lette forhold ikke har brændt hele energilageret på at pumpe.

Hanmus uden et α4 gen er helt sterile, da pumpen er nødvendig for at lave funktionelle sædceller. Adskillige af de øvrige 998 testikel-specifikke gener er også nødvendige for formering, så et stof, der hæmmer fx α4 pumpen ville potentielt kunne udvikles til en p-pille til mænd. Imidlertid gør en kraftig blod-testikel barriere det svært at få lægemidler til at nå sædcellerne, så før p-pillen til mænd kan blive en realitet, skal der findes en løsning på at få stoffet hen til sædcellerne.


Læs den videnskabelig artikel i FEBS Journal: The α4 isoform of the Na+, K+ -ATPase is tuned for changing extracellular environments.

videnskab.dk: Sådan overlever sædceller rejsen gennem kvindens skede.


Mere information

Postdoc Hanne Poulsen
Institut for Molekylærbiologi og Genetik, Aarhus Universitet
hp@mbg.au.dk - mobil: 30254065

Forskning