Nasienie ludzkie - mimo swej pozornej homogeniczności - może wykazywać bardzo dużą zmienność nawet w obrębie pojedynczej próbki. Co więcej - wbrew obiegowym opiniom - zawiera jedynie stosunkowo niewielką populację plemników rzeczywiście zdolnych do zapłodnienia komórki jajowej. Hipotezy próbujące wyjaśnić przyczyny takiej rozrzutności męskiego układu rozrodczego są liczne - uważa się na przykład, że część "nadmiarowych" gamet służy li i jedynie zajęciu zajęciu żeńskich sił obronnych (angażuje układ immunologiczny kobiety tak, by pozostałe plemniki mogły łatwiej dostać się na "newralgiczne" tereny), a niektóre populacje mają ułatwić całości nasienia przebicie się przez zaporę śluzu szyjkowego. Możliwie precyzyjne wytypowanie tej konkretnej grupy szczególnie predysponowanej do efektywnego połączenia się z komórką jajową i sprawne jej wyizolowanie to zagadnienia, nad którymi prowadzi się rozliczne badania, przy czym poza czysto fizycznymi metodami separacji (np. wirowanie) przeprowadza się coraz częściej  także typowanie funkcjonalne, genetyczne, etc. Wiadomo już (dzięki doświadczeniu zdobytemu podczas praktyk wspomaganego rozrodu), że zdolną do zapłodnienia frakcję plemników wyróżnia między innymi ruchliwość, łatwość ulegania kapacytacji (kilkukodzinny proces zachodzący w drogach rodnych, który prowadzi do rozpuszczenia glikoproteinowej osłonki pokrywającej akrosom w szczycie główki plemnika i umożliwia wniknięcie do jajeczka) i - co niby oczywiste, ale warte podkreślenia - prawidłowość budowy, w tym integralność chromatyny, jak dotąd nie znaleziono jednak czynnika, który pojedynczo jednoznacznie weryfikowałaby "przydatność" plemników, umożliwiając w pełni skuteczną selekcję nasienia.

Liczne podejrzenia były związane z istotnością funkcji plemniczych mitochondriów. I to właśnie na ich ocenie skupiła się opublikowana w tym roku w PLoS ONE (Public Library of Science) praca. Jako że metodę cytometrii przepływowej uważa się za nieszkodliwą dla badanych gamet (wykazano, że nie wpływa na ich żywotność), ona właśnie - obok mikroskopii fluorescencyjnej - posłużyła autorom jako główne narzędzie badań. Używając celowanych znaczników fluorescencyjnych sprawdzano poziom błonowego potencjału mitochondrialnego będącego wyznacznikiem odrębności mitochondrium i elementem warunkującym prawidłową jego funkcję. Populacje plemników o różnej wysokości potencjału mitochondrialnego oceniano pod kątem dotychczas znanych czynników świadczących o zdolności do zapłodnienia. Badano plemniki pochodzące od zdrowych dawców spermy (z programów wspomaganego rozrodu) oraz od pacjentów o obniżonej płodności. Okazało się, że rzeczywiście - komórki ze sprawniejszymi mitochondriami (ocenianymi poprzez pomiar potencjału mitochondrialnego) tworzą frakcję plemników o zauważalnie wyższej sprawności, o wyższej ruchliwości, prawidłowej morfologii, łatwo podlegających kapacytacji. Co więcej - udało się substancję chemiczną użytą do oceny potencjału (marker kationowy, MT-G) wykorzystać jako znacznik w sorterze komórkowym, umożliwiając w ten sposób wyizolowanie populacji komórek o wyższym wychwycie MT-G i - według wstępnych ocen - wyższej funkcjonalności. Następnie porównano ekspresję białek mitochondrialnych (w tym enzymów związanych z niezwykle istotnym dla procesów śmierci i przeżywalności komórek cytochromem c) w populacjach o różnym wychwycie znaczników potencjału i zaobserwowano znacznie wyższy ich poziom w komórkach MT-G-dodatnich, co potwierdzałoby teorię o sprawniejszej w tych komórkach pracy mitochondriów. Również proporcja gamet o prawidłowej strukturze i funkcjonalności chromatyny (co potwierdziły m.in. testy dekondensacji chromatyny) i budowie akrosomu była w tych komórkach znacząco większa niż w komórkach MT-G-ujemnych. W porównaniu z tradycyjnymi metodami frakcjonowania spermy, metoda sortowania plemników przy użyciu znaczników mitochondrialnych daje znacznie bogatszą w gamety o wyższej jakości populację, co może znacząco poprawić w przyszłości skuteczność metod wspomaganego rozrodu (w testach zapłodnienia oocytów bydlęcych skuteczność dekondensacji chromatyny niezbędnej do późniejszego połączenia jąder plemnika i komórki jajowej wynosiła 71,9% dla populacji plemników wyizolowanych poprzez ocenę potencjału mitochondrialnego, co jest znaczącą poprawą w stosunku do 43,9% skuteczności zaobserwowanej dla tradycyjnie selekcjonowanych gamet). Być może ocena funkcji mitochondriów wejdzie na stałe do panelu badań nasienia przeznaczonego do procedur zapłodnienia in vitro, jako że mitochondrialny potencjał błonowy zdaje się być bardzo dobrym wskaźnikiem jakości plemników.

Oryginalny artykuł: Not All Sperm Are Equal: Functional Mitochondria Characterize a Subpopulation of Human Sperm with Better Fertilization Potential, Ana Paula Sousa, Alexandra Amaral, Marta Baptista, Renata Tavares, Pedro Caballero Campo, Pedro Caballero Peregrin, Albertina Freitas, Artur Paiva, Teresa Almeida-Santos, Joao Ramalho-Santos; PLoS One. 2011 Mar 23;6(3):e18112.

[Paulina Łopatniuk]