Om een eicel te bevruchten, moeten zaadcellen een flink eind tegen de stroom in zwemmen. Die tocht is een deel van de natuurlijke selectie: alleen de beste zwemmers geraken tot bij de eicel. Onderzoekers hebben nu gezien dat spermatozoïden hun zwemtechniek aanpassen aan de stroming en de vloeibaarheid van hun omgeving.
Zaadcellen kunnen in verschillende omgevingen sneller zwemmen door op een andere manier met hun staart te slaan, rapporteren de Australische en Duitse onderzoekers in Cell Reports Physical Science. De viscositeit en in mindere mate de afschuifsnelheid van hun milieu bepalen de golfbeweging van de staart. Zo zijn de beweeglijkheid en de navigatie van de zaadcel optimaal voor het voortplantingskanaal waardoor ze zich beweegt.
Tenminste, dat is zo bij zaadcellen van de hoogste kwaliteit, en de biofysische omstandigheden in het vrouwelijke voortplantingskanaal dienen dus rechtstreeks als filter. Zo was bijvoorbeeld al langer bekend dat een grotere slijmafscheiding in de eileider tijdens de seks een sterkere stroming veroorzaakt richting baarmoeder. Die zorgt ervoor dat er geen ziekteverwekkers binnendringen, én selecteert zaadcellen die tegen de stroom bij de eicel geraken, een fenomeen bekend als rheotaxis.
IVF
Om te zien hoe zaadcellen zwommen in verschillende omgevingen, bouwden de onderzoekers een testarena voor spermatozoïden van stieren. Ze zetten individuele levende zaadcellen in een microkanaal waarin ze vloeistoffen met een verschillende viscositeit en verschillende afschuifsnelheden binnenlieten. Met een hoge resolutiemicroscoop uitgerust met een camera maakten ze verschillende opnamen van 200 beelden per seconde van telkens een zwemmende spermatozoïde.
Microscopische opnames van individuele spermacellen die hun zwemtechniek aanpassen aan de afschuifsnelheid.
Zo bewezen ze dat de viscositeit een grotere rol speelt dan de afschuifsnelheid. Maar in meer viskeuze vloeistoffen was de afschuifsnelheid wel van belang. De staart van de zaadcellen kromde zich dan minder bij een grotere afschuifsnelheid. De zaadcellen sloegen het snelst met hun staart bij een afschuiving van 3 per seconde, en dat wordt als ideaal beschouwd voor de rheotaxis. In tegenstelling tot wat er vroeger geopperd werd, hangt de zwemmethode dus niet af van calciumsignalisatie, de zaadcellen reageren rechtstreeks op de fysica van de vloeistof zelf.
De onderzoekers willen hun testinstallatie nu optimaliseren en dan een dierstudie uitvoeren, waarin ze ook het verband willen leggen met de bevruchting en de embryo-ontwikkeling nadien. Dat kan helpen om beter zaadcellen te selecteren bij geassisteerde voortplanting, zoals IVF, zeggen ze. Daar wordt nu meestal met weinig viskeuze vloeistoffen zonder stroming gewerkt.
