El semen cambia los patrones de buceo para acotar el óvulo

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Un nuevo estudio revela cómo los espermatozoides cambian sus patrones de natación para navegar hacia el óvulo, pasando de un movimiento simétrico que mueve los espermatozoides en línea recta a uno asimétrico que promueve una natación más circular.

Este cambio de comportamiento, llamado hiperactivación, permite que los espermatozoides barran el área una vez que están cerca del óvulo, lo que mejora las posibilidades de que los espermatozoides lo encuentren.

Para el estudio in vitro, los investigadores diseñaron chips de microfluidos con canales del tamaño de una micra para que los espermatozoides bovinos pudieran observarse con un microscopio y una cámara de alta velocidad.

Al exponer los mecanismos involucrados, el estudio no solo desentraña el misterio de cómo los espermatozoides viajan al óvulo, sino que también tiene implicaciones para la fertilización in vitro humana y la reproducción de vacas lecheras y proporciona nuevos conocimientos para que los ingenieros diseñen micro nadadores robóticos.

«Al comprender qué determina el mecanismo de navegación y las señales biofísicas y bioquímicas para que un espermatozoide llegue al óvulo, podemos utilizar estas señales para tratar a parejas con problemas de infertilidad y seleccionar la mejor estrategia para la fertilización in vitro», dijo Alireza. Abbaspourrad, autor principal del artículo y profesor asistente de Youngkeun Joh de Química de los Alimentos y Tecnología de Ingredientes en el Departamento de Ciencias de los Alimentos de la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida.

El estudio, «La hiperactivación de espermatozoides de mamíferos regula la navegación a través de los límites físicos y promueve la pseudoquimiotaxis», se publicó en línea el 29 de octubre en Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias.

El documento aclara cómo millones de espermatozoides viajan a través del tracto reproductivo de las hembras de mamíferos, y solo unos pocos llegan finalmente al sitio de fertilización. Los espermatozoides permanecen cerca de las paredes laterales y nadan en línea recta contra una pequeña cantidad de líquido que fluye desde la parte superior hasta la parte inferior del tracto reproductivo. Pero una vez que los espermatozoides llegan al área de unión uterina, ingresan a las trompas de Falopio y viajan al óvulo, una afluencia de iones de calcio en su flagelo desencadena la hiperactivación y la natación circular. Se necesitan más estudios para comprender exactamente qué desencadena la entrada de calcio en el flagelo.

Los chips de microfluidos permitieron a los investigadores manipular el medio ambiente. El equipo registró espermatozoides nadando a lo largo de las paredes de la cámara. Luego probaron compuestos, incluida la cafeína, que aumentan los iones de calcio en el citoplasma de una célula. Registraron el cambio de comportamiento de los espermatozoides en presencia de calcio de natación simétrica y directa a natación circular hiperactivada, lo que significaba que los espermatozoides ya no estaban cerca de las paredes. Sin este cambio, los espermatozoides podrían encontrarse en callejones sin salida donde se atascan.

«Se ha demostrado que este [swimming] era necesario para la fertilización «, dijo Abbaspourrad. Aunque las observaciones se hicieron en un laboratorio in vitro, dan una idea de lo que podría suceder in vivo, dijo.

«Creemos que la hiperactivación modula el comportamiento de nado de los espermatozoides a medida que asciende al sitio de fertilización, dependiendo de la región funcional dentro del tracto, y cómo los espermatozoides responden a factores bioquímicos en el medio ambiente», dijo Meisam Zaferani, primer autor de el artículo y un estudiante de posgrado en el laboratorio de Abbaspourrad.

Susan Suarez, profesora emérita de Ciencias Biomédicas, es coautora.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Universidad de Cornell. Original escrito por Krishna Ramanujan, cortesía de Cornell Chronicle. Nota: El contenido se puede cambiar por estilo y longitud.

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