Human fertilization in vivo and in vitro requires the CatSper channel to initiate sperm hyperactivation

Young S; Schiffer C; Wagner A; Patz J; Potapenko A; Herrmann L; Nordhoff V; Pock T; Krallmann C; Stallmeyer B; Röpke A; Kierzek M; Biagioni C; Wang T; Haalck L; Deuster D; Hansen JN; Wachten D; Risse B; Behre HM; Schlatt S; Kliesch S; Tüttelmann F; Brenker C; Strünker T

Forschungsartikel (Zeitschrift) | Peer reviewed

Zusammenfassung

The infertility of many couples rests on an enigmatic dysfunction of the man’s sperm. To gain insight into the underlying pathomechanisms, we assessed the function of the sperm-specific multisubunit CatSper-channel complex in the sperm of almost 2,300 men undergoing a fertility workup, using a simple motility-based test. We identified a group of men with normal semen parameters but defective CatSper function. These men or couples failed to conceive naturally and upon medically assisted reproduction via intrauterine insemination and in vitro fertilization. Intracytoplasmic sperm injection (ICSI) was, ultimately, required to conceive a child. We revealed that the defective CatSper function was caused by variations in CATSPER genes. Moreover, we unveiled that CatSper-deficient human sperm were unable to undergo hyperactive motility and, therefore, failed to penetrate the egg coat. Thus, our study provides the experimental evidence that sperm hyperactivation is required for human fertilization, explaining the infertility of CatSper-deficient men and the need of ICSI for medically assisted reproduction. Finally, our study also revealed that defective CatSper function and ensuing failure to hyperactivate represents the most common cause of unexplained male infertility known thus far and that this sperm channelopathy can readily be diagnosed, enabling future evidence-based treatment of affected couples.

Details zur Publikation

FachzeitschriftJournal of Clinical Investigation (J Clin Invest)
Jahrgang / Bandnr. / Volume134
Ausgabe / Heftnr. / Issue1
StatusVeröffentlicht
Veröffentlichungsjahr2024
Sprache, in der die Publikation verfasst istEnglisch
DOI10.1172/JCI173564
Link zum Volltexthttps://doi.org/10.1172/JCI173564
Stichwörterhuman fertilisation; sperm locomotion; reproductive medicine

Autor*innen der Universität Münster

Brenker, Christoph
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Haalck, Lars
Professur für Geoinformatics for Sustainable Development (Prof. Risse)
Herrmann, Leonie
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Kierzek, Michelina
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Kliesch, Sabine
Abteilung für Klinische Andrologie
Krallmann, Claudia
Abteilung für Klinische Andrologie
Nordhoff, Verena
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Patz, Jannika
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Pock, Tim
Abteilung für Klinische Andrologie
Potapenko, Anton
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Risse, Benjamin
Professur für Geoinformatics for Sustainable Development (Prof. Risse)
Röpke, Albrecht
Klinik für Medizinische Genetik
Schiffer, Christian
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Schlatt, Stefan
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Strünker, Timo
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie
Tüttelmann, Frank
Klinik für Medizinische Genetik
Young, Samuel
Institut für Reproduktions- und Regenerationsbiologie