Die Biochemie der Akrosom-Reaktion

Die Bindung des Spermatozoons an die Zona pellucida (ZP) der Eizelle erfolgt über spezifische Rezeptoren, die im vorderen Kopfbereich des Spermatozoons lokalisiert sind. Die Bindung der Zona pellucida regt die Spermatozoen zur Akrosomreaktion an, die zur Freisetzung von hydrolytischen Enzymen und zur Freilegung neuer Membrandomänen führt, die beide für die Befruchtung unerlässlich sind. Wir vermuten, dass ZP an mindestens zwei verschiedene Rezeptoren in der Plasmamembran bindet. Der eine (R) ist ein Gi-gekoppelter Rezeptor, der die Phospholipase C (PLC) beta 1 aktiviert. Der andere (TK) ist ein Tyrosinkinase-Rezeptor, der an PLC gamma gekoppelt ist. Die Bindung an R würde die Adenylylzyklase (AC) regulieren, was zu einem Anstieg von cAMP und einer Aktivierung der Proteinkinase (PKA) führt. Die PKA aktiviert einen spannungsabhängigen Ca2+-Kanal in der äußeren akrosomalen Membran, der Ca2+ aus dem Inneren des Akrosoms in das Zytosol freisetzt. Dies ist der erste, relativ geringe Anstieg von i (I), der zur Aktivierung der PLC gamma führt. Die Produkte der Hydrolyse von Phosphatidyl-Inositol-Bisphosphat (PIP2) durch PLC, Diacylglycerin (DAG) und Inositol-Trisphosphat (IP3), führen zur Verlagerung von PKC an die Plasmamembran und zu dessen Aktivierung. PKC öffnet einen spannungsabhängigen Ca2+-Kanal (L) in der Plasmamembran, was zum zweiten (II) höheren Anstieg von i führt. Gi oder TK können auch einen Na+/H+-Austauscher aktivieren, was zur Alkalisierung des Zytosols führt. PKC aktiviert auch die Phospholipase A2 (PLA2) zur Bildung von Arachidonsäure (AA) aus Membranphospholipiden. AA wird durch die Enzyme Cyclooxygenase (COX) und Lipoxygenase (LOX) in Prostaglandine (PG) und Leukotriene (LT) umgewandelt. Der Anstieg von i und pH führt zur Membranfusion und zur akrosomalen Exozytose.