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Fisiología del Espermatozoide: viajes en busca de un diálogo

Spermatozoon’s physiology: voyages seeking a dialogue

Una investigación básica podría aprovecharse en el futuro para resolver problemas de infertilidad y diseñar métodos anticonceptivos masculinos

FERNANDO GUZMÁN


Espermatozoides de erizo de mar.

En el lenguaje que un espermatozoide y un óvulo usan para dialogar –esto es, atraerse, acercarse, unirse–, las palabras son iones, sustancias, proteínas, moléculas... Pero antes de entablar ese diálogo con el óvulo, dicho espermatozoide, en compañía de otros cientos de millones eyaculados, debe enfrentar un sinnúmero de obstáculos en el tortuoso viaje a través del tracto genital femenino.

Durante tal viaje se da una selección en función de su capacidad de movilidad y de la quimiotaxis (atracción química que ejercen otras células y el óvulo sobre ellos), de manera que los más aptos (unas cuantas decenas) llegan a la vecindad del óvulo. Y, en el mejor de los casos, sólo uno –aquél–, logra fecundarlo.

Ahora bien, a veces no ocurre así. ¿Por qué? Alberto Darszon Israel, jefe del Departamento de Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular del Instituto de Biotecnología, sostuvo: “Cuando un espermatozoide no logra entablar un diálogo con el óvulo es por alguna disfunción en su movilidad (todos son malos nadadores) o por problemas en la reacción acrosomal”.

Darszon y sus colaboradores llegaron a esta conclusión en su estudio de la fisiología del espermatozoide, luego de experimentar con gametos (cada una de las células sexuales, masculina y femenina, que al unirse forman el huevo de las plantas y los animales) de erizo de mar, ratón y humano.


Proceso para obtener los espermatozoides de erizos de mar. Fotos: cortesía de Alberto Darszon.

Cabeza y Flagelo
Los espermatozoides de casi todas las especies tienen cabeza y flagelo (o cola). En la cabeza está el núcleo, la vesícula acrosomal (contiene enzimas necesarias para penetrar la capa externa del óvulo) y un centriolo. El número y la localización de las mitocondrias (orgánulos de las células eucariotas encargados de suministrar la mayor parte de la energía necesaria para la actividad celular), y la forma de la cabeza dependen de la especie. El flagelo le permite a un espermatozoide nadar y cumplir con su principal cometido: fecundar al ovocito e introducir en él su material genético. El movimiento flagelar lo genera el axonema, una compleja estructura formada por cientos de proteínas, entre ellas las tubulinas y las dinein-ATPasas. El espermatozoide, como todas las células, incluyendo al óvulo, posee canales iónicos o proteínas que forman un poro que permite que iones de calcio, sodio, potasio, cloro... pasen a través de la membrana celular y regulen la respiración, la movilidad y la capacidad del flagelo para fecundar al óvulo.

Quimiotaxis
Los investigadores universitarios se valen del erizo de mar Strongilocentrotus purpuratus –que produce enormes cantidades de espermatozoides y óvulos, lo cual permite aislarlos y caracterizarlos bioquímica y funcionalmente–, para estudiar la quimiotaxis; es decir, cómo ciertos péptidos de la cubierta externa del óvulo atraen a un espermatozoide y regulan su manera de nadar.

Así, mediante microscopía avanzada, descubrieron por primera vez que un decapéptido del óvulo dispara y regula fluctuaciones de calcio dentro del flagelo (o cola) del espermatozoide, y que dichas fluctuaciones modulan el modo de nadar de éste.

Cuando los mencionados péptidos se unen a su receptor en el espermatozoide, cambian la permeabilidad de éste y, por lo tanto, alteran sus concentraciones de calcio, su pH y sus propiedades eléctricas. Estos cambios afectan la forma de nadar del espermatozoide y lo dirigen hacia el óvulo, aumentando la probabilidad de que lo encuentre y fecunde.

“La quimiotaxis es esencial para que ocurra la fecundación –explicó Darszon–. Muchos problemas de infertilidad se deben a disfunciones del espermatozoide. Si los espermatozoides de un individuo nadan mal, su capacidad para fecundar óvulos está muy disminuida.”

El conocimiento de la relación entre los flujos iónicos y el movimiento flagelar es relevante no sólo para la investigación básica, sino también para la medicina, ya que la estructura del flagelo se conserva en todas las células ciliadas. Por ejemplo, hay muchas células ciliadas en los epitelios respiratorios.

Reacción acrosomal
El acrosoma es una vesícula membranal en la porción anterior de la cabeza del espermatozoide, que forma como un gorro; se encuentra en la mayoría de las especies.

Darszon y sus colaboradores estudian también la reacción acrosomal, necesaria para que la cabeza del espermatozoide pueda fusionarse con el óvulo. Durante esa interacción celular, el óvulo induce cambios en la permeabilidad del espermatozoide y éste libera enzimas que permiten la fusión de ambos. Dicho proceso depende también del paso de iones por los canales de calcio del espermatozoide. Ciertas glicoproteínas de la cubierta del óvulo, según la especie, disparan la reacción acrosomal en el espermatozoide que involucra cambios morfológicos necesarios para que éste fecunde a aquél.

Los investigadores universitarios han contribuido con su trabajo a establecer qué canales de calcio son claves para que ocurra esta reacción. Así, han demostrado que se requieren ciertos canales dependientes de voltaje y otros modulados por el vaciamiento de calcio de pozas internas para que el calcio se mantenga elevado suficiente tiempo y así el acrosoma se pueda fusionar con la membrana plasmática del espermatozoide.

Repercusiones clínicas
El conocimiento básico generado por Darszon y sus colaboradores podría tener repercusiones clínicas. “En la medida en que entendamos mejor cómo funciona el espermatozoide, tendremos más herramientas para resolver problemas de infertilidad cuya etiología reside en cuestiones de movilidad de su flagelo o en la reacción acrosomal”, aseguró el investigador.

Incluso se podrían controlar ciertos factores de la dieta que pueden afectar las funciones del espermatozoide. Se debe considerar que, en el proceso de maduración de éste, la remoción del colesterol de su membrana plasmática desempeña un papel preponderante. De ahí que mantener la composición lipídica sea importante para que el espermatozoide tenga un buen funcionamiento.

Asimismo, se podrán diseñar mejores métodos anticonceptivos, con menos efectos secundarios. Por ejemplo, dos canales (el CatSper y el Slo3) sólo están en el espermatozoide. La búsqueda de inhibidores específicos permitiría desarrollar estrategias de interrupción de la fertilidad en el hombre mucho más seguras.

Al respecto, Darszon explicó: “Hasta ahora, casi todos los métodos anticonceptivos han sido para las mujeres. Eso es injusto. Todos los efectos secundarios son padecidos por ellas. Un anticonceptivo bueno para los hombres sería formidable”

Artículo publicado en Gaceta UNAM, Número 3994, 21 de junio de 2007.
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Para reproducción parcial o total favor de dirigirse a la Gaceta.

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