Эти химические вещества эффективны в низких дозах, которые, кажется, не оказывают вредного воздействия на яйцеклетку или сперму, за исключением предотвращения проталкивания сперматозоидов через клетки, которые собираются вокруг яйцеклетки и обволакивающей мембраны, называемой zona pelucida.Они работают, останавливая мощный толчок сперматозоидов, который обычно стимулируется гормоном прогестероном, секретируемым клетками, окружающими яйцеклетку, и заставляет хвост сперматозоида с силой толкать его к яйцеклетке и в нее.По словам исследователей из Калифорнийского университета в Беркли, химические вещества могут использоваться в качестве средства экстренной контрацепции до или после полового акта или постоянного контрацептива через пластырь на коже или вагинальное кольцо.
Сперматозоидам человека требуется от пяти до шести часов для созревания после того, как они попадают в женскую репродуктивную систему, что является достаточным временем для того, чтобы лекарство проникло в систему и заблокировало удар.Кроме того, поскольку химические вещества предотвращают оплодотворение, они могут быть более приемлемой альтернативой в глазах тех, кто возражает против использования средств экстренной контрацепции, таких как Plan B, которые предотвращают имплантацию потенциально жизнеспособной оплодотворенной яйцеклетки.«Поскольку эти два растительных соединения блокируют оплодотворение при очень, очень низких концентрациях — примерно в 10 раз ниже, чем уровни левоноргестрела в плане B — они могут быть новым поколением средств экстренной контрацепции, которые мы прозвали« молекулярными презервативами », — сказала Полина Лишко. доцент кафедры молекулярной и клеточной биологии, возглавлявший команду, открывшую антифертильные свойства этих двух химических веществ. «Если можно использовать нетоксичное негормональное соединение растительного происхождения в меньшей концентрации, чтобы предотвратить оплодотворение, это потенциально может быть лучшим вариантом».
Лишко, первый автор Надя Манновец, научный сотрудник проекта и бывший научный сотрудник Мелисса Миллер, опубликуют свои выводы онлайн 15 мая в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.Сила спермы
Лишко и ее коллеги из лаборатории изучают мужское и женское воспроизводство, в том числе гормоны, вызывающие гиперактивность сперматозоидов. Сперматозоиды плывут вверх по репродуктивному пути к яйцеклетке, используя свой хвост, который обычно движется равномерно и ритмично.
Однако, как только сперматозоиды достигают яйцеклетки и ее защитного кластера клеток, их хвосты переключаются на хлыстоподобное движение, мощный толчок, который направляет сперму через схватку в яйцеклетку. Ключом к этому мощному толчку является кальциевый канал, называемый CatSper; при открытии кальций заливает хвост, вызывая сильные щелчки хвоста.«Массивный приток кальция в хвост сперматозоида изменяет характер биения хвоста сперматозоида, делая его очень асимметричным», — сказал Манновец. «Этот асимметричный изгиб придает сперматозоиду достаточную силу, чтобы просверлить прочную оболочку яйцеклетки».
В прошлом году три исследователя обнаружили, что гормон прогестерон является ключом к открытию кальциевого канала и запуску хлестания хвоста. Гормон связывается с белком ABHD2, который, в свою очередь, открывает канал. Они начали поиск других химических веществ, которые могли бы связываться с ABHD2, либо открывая канал, например, прогестерон, либо блокируя канал.В новом исследовании Манновец проверил три других гормона: тестостерон, эстроген и кортизол, гормон стресса.
Все трое соревновались с прогестероном и блокировали хлестание хвоста, хотя только тестостерон и кортизол были эффективны на уровнях, типичных для уровней гормонов в организме. По ее словам, это говорит о том, что стресс и высокий уровень тестостерона у женщин частично снижают фертильность, препятствуя проникновению сперматозоидов в яйцеклетку.Они также обнаружили второй гормон, который вызывает взмахи хвоста: стероид, структурно похожий на прогестерон, под названием прегненолона сульфат.
Изучая книги о естественных противозачаточных средствах, используемых коренными народами по всему миру, они обнаружили несколько нестероидных химических веществ, выделенных из растений, препятствующих фертильности, которые напоминали стероиды, которые связываются с ABHD2 и блокируют CatSper. Одним из них был пристимерин из растения Tripterygium wilfordii, также известного как «виноградная лоза бога грома».
Листья растения использовались как противозачаточное средство в традиционной китайской медицине, хотя некоторые соединения в листьях ядовиты. Он также использовался как народное средство от ревматоидного артрита.Другим химическим веществом был лупеол, который содержится в таких растениях, как манго и корень одуванчика.
Несмотря на то, что он был протестирован как противораковое средство, не было подозрений о его противозачаточных свойствах.Манновец обнаружил, что и пристимерин, и лупеол блокируют связывание прогестерона с СДВГ2, предотвращая энергетический удар сперматозоидов.«Эти соединения не только блокировали активацию кальциевых каналов, но и блокировали гиперактивированную подвижность сперматозоидов, снижая их активность до уровня неактивированных сперматозоидов», — сказал Лишко. «Он не убивает базальную подвижность сперматозоидов.
Он не токсичен для сперматозоидов; они все еще могут двигаться. Но они не могут развить этот мощный удар, потому что весь этот путь активации отключен».Лишко и ее коллеги сейчас работают с исследователями из Орегона, чтобы проверить, насколько эффективны эти химические вещества в предотвращении экстракорпорального оплодотворения приматов, поскольку их собственные исследования включали только человеческую сперму.
Они также ищут недорогой источник химических веществ, членов семейства тритерпеноидов, поскольку их концентрации в дикорастущих растениях слишком низки для рентабельной экстракции.