Cuerpo

El espermatozoide perfecto y los secretos de la anticoncepción masculina

Berenice González Durand 31 / May / 19
La visualización en 3D y un estudio más profundo del nado de un espermatozoide pueden ayudar tanto a entender mejor la fertilización, como a diseñar nuevos anticonceptivos masculinos

Un buen nadador sabe que no se puede descuidar ningún detalle. El control de la mano cuando entra al agua (sin que se cruce por la línea del hombro), el equilibrio dorsal o el ritmo en el batido de piernas, pueden determinar la victoria. Unas milésimas de segundo de un mejor nado pueden lograr que alguien se destaque entre muchos competidores. Casi lo mismo sucede con un espermatozoide, sólo que el trayecto suele tener más obstáculos.

La doctora Claudia Treviño, investigadora del Instituto de Biotecnología de la UNAM, señala que el fenómeno o proceso de fecundación es vital para la conservación de las especies, pero aún hay muchas cosas que se desconocen dentro del complejo proceso de comunicación celular que se vive. “Todos provenimos de un encuentro exitoso entre un espermatozoide y un óvulo, los gametos masculino y femenino, pero resulta que el espermatozoide tiene que hacer una travesía muy larga desde el sitio donde es depositado, en el tracto genital femenino, hasta donde ocurre finalmente la fecundación”, señala y destaca que el espermatozoide es la única célula que realiza su función fuera del organismo donde fue creado y antes de llegar “a la meta” hay un largo recorrido donde caben muchas preguntas.

La especialista en biología molecular le llama a los espermatozoides “aventureros” con razones de sobra. Los gametos tienen que estar preparados para enfrentarse a un ambiente lleno de retos, pues el nicho donde se forman, almacenan y maduran, el llamado epidídimo (órgano situado en el borde posterior del testículo), tiene un ambiente muy distinto a donde llegan. En el tracto reproductor femenino hay temperatura, concentraciones de iones y pH diferentes al lugar de origen de los impulsivos espermatozoides. En la vagina generalmente hay un pH muy ácido (alrededor de cinco) y conforme van subiendo al sitio de la fecundación van encontrando valores más alcalinos.

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Durante muchos años la única forma de ver los espermatozoides era a través de un microscopio, mientras el esperma se encontraba en una caja de petri o una laminilla | Foto: Pixabay

Como pez en el agua

La especialista explica que para que el espermatozoide pueda nadar, necesita entender los cambios a su alrededor. Esto lo hace mediante una comunicación química. “El flujo de diferentes iones a través de su membrana le permiten saber en dónde está y cómo realizar sus funciones. Eso es justamente lo que estudiamos”, señala.

Tienen donadores de semen para el estudio de fecundación en humanos, pero también se hacen experimentos con ratones porque es un modelo de fácil manejo. También utilizan erizos de mar ya que su fecundación es externa y producen muchos gametos, la misma cantidad que producirían mil hombres. Es así que si las preguntas que se plantean en el laboratorio requieren del uso de mucho material biológico acuden a los erizos, pero si hay un acercamiento necesariamente relevante para nuestra especie, utilizan espermatozoides humanos.

De esta forma, retan a los espermatozoides vivos con diferentes estímulos que los hagan obtener más información sobre su forma de nadar. Se cuestionan cómo pueden incrementar su velocidad de nado o si cuando dejan de moverse, pueden recuperar la motilidad o mueren. También buscan analizar otras variables de  supervivencia en el tracto reproductor femenino y cómo reciben la señal para fusionar membranas ante el encuentro con el ovocito, entre otras cosas.

Estamos tratando de reproducir las condiciones para entender cómo es el proceso de fecundación. Esto es muy importante porque tenemos muchos problemas de infertilidad”, comenta.

La OMS reconoció hace quince años a la infertilidad como un tema de salud pública. Se considera que una pareja tiene este problema cuando se mantienen relaciones sexuales sin protección por un año sin lograr la fecundación. Se calcula que más de un 15% de las parejas mexicanas enfrentan esto. Según cifras del INEGI, en nuestro país hay más de 2.5 millones de casos con esta problemática y cada año se abonan 180 mil nuevos. Aunque las causas son diversas, en el hombre cobra gran importancia el número, la movilidad y la morfología de los espermatozoides.

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Entender mejor cómo funciona el espermatozoide tanto dentro del organismo masculino como en el femenino, puede ayudar a combatir problemas como la infertilidad | Foto: Pixabay

Treviño señala que es muy satisfactorio que en muchas clínicas se logren embarazos exitosos, aunque aún habría que conocer mejor las consecuencias de saltarse algunos pasos de selección que no se conocen del todo. “Nosotros queremos entender mejor el problema para contribuir también para que los procesos de selección en clínica sean los mejores, que tenga una base más científica la elección de qué espermatozoide se va a fecundar”.

Estos gametos tienen un canal de calcio llamado CatSper que permite el ingreso de calcio a la célula y es precisamente este ion el que le ayuda al espermatozoide a  moverse de la manera necesaria para fecundar. “Este canal solo se expresa en los seres humanos. Ya se sabe de algunos hombres que son infértiles porque tienen esta deficiencia y por esto sus espermatozoides no nadan, así que nosotros buscamos saber si se puede lograr que el calcio aumente de otra manera para que el espermatozoide recupere el nado”.

Apoyados en modelos y nuevas tecnologías para analizar las probables consecuencias de una alteración de este tipo, la ciencia básica del Instituto de Biotecnología  puede contribuir en varios aspectos de la vida cotidiana, pues aunque los científicos de este laboratorio no hacen nada clínico, tienen colaboraciones con hospitales que trabajan la fertilidad, lugares que apoyan con muestras y equipo porque quieren saber más de la parte científica.

También comenta que en la actualidad están tratando de hacer un estudio específicamente con pacientes diabéticos o con obesidad que también tienen problemas de infertilidad. El objetivo sería hacer correlaciones y entender dónde radica el problema a nivel celular. Si es recurrente un mismo problema en un mismo grupo, se podría  enfrentar la problemática de manera más general.

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Apoyados en modelos y nuevas tecnologías para analizar las probables consecuencias de una alteración de este tipo, la ciencia básica del Instituto de Biotecnología  puede contribuir en varios aspectos de la vida cotidiana | Foto: Pixabay

Paradójicamente, comenta Treviño, en nuestro país también hay una fuerte problemática relacionada con los embarazos no deseados. Para esto, los estudios realizados en el Instituto de Biotecnología también son un nicho de oportunidad, pues se puede generar información relevante para construir otras alternativas de anticoncepción masculina, un área poco desarrollada en el mundo.

La especialista señala que la industria farmacéutica no le apuesta a la anticoncepción masculina porque ha funcionado muy bien la femenina. Los anticonceptivos para mujeres son un producto que se vende muy bien, pero esto también representa un problema de equidad, pues tanto hombres como mujeres deberían responsabilizarse de su fertilidad.
 

No se quiere invertir en un producto para alguien sano, en cambio si desarrollas un producto para alguna enfermedad, cualquier mejora va a ser bienvenida”. Sin embargo, agrega que se han abierto abierto varias posibilidades para poder desarrollar nuevas alternativas de anticoncepción masculina, no sólo mediante CatSper, sino también a través de un canal de potasio.

Los especialistas de este laboratorio han participado en proyectos de búsqueda de inhibidores de estos canales, mediante toxinas de animales ponzoñosos. En el Instituto de Biotecnología se hacen antivenenos por lo que tienen fácil acceso a venenos de alacrán, cobra y araña, pero también acaban de establecer una colaboración con un investigador que trabaja en Ensenada con conos de mar. “Así, tenemos una enorme gama de venenos con los que se puede probar si afectan a la motilidad del espermatozoide. Después se debe purificar el compuesto y verificar que no ataque otras células, como las de riñón o hígado, pero en concepto y base teórica es posible”.
 

La especialista, Claudia Treviñoi, explica que para que el espermatozoide pueda nadar, necesita entender los cambios a su alrededor. Esto lo hace mediante una comunicación química. Conoce más en nuestro interactivo
 

 
Todo el poder de la 3D

Los espermatozoides se han podido ver desde hace muchos años en los microscopios, pero esta herramienta sólo puede ver la superficie de lo que se analiza. En el Laboratorio de Imágenes y Visión por Computadora, también al interior del Instituto de Biotecnología, los investigadores liderados por el doctor Gabriel Corkidi, decidieron buscar una imagen más realista de esta célula, una que no se encuentre restringida por una laminilla de vidrio, pues en la realidad, el espermatozoide está nadando en el tracto femenino, un espacio tridimensional.

Nos cuestionamos si se analizaba correctamente cuando sólo se podía ver en un plano de vidrio o cómo cambiaba esta imagen si se mueve de manera diferente cuando está libre”.

De esta forma los especialistas crearon una tecnología para poder visualizarlo en 3D. Con esta libertad de percibirlo a sus anchas en un medio acuoso, se detectó que  nada 30% más rápido. Esto brinda nuevas herramientas para entender sus movimientos de forma más precisa, “para entender mecanismos tanto físicos, mecánicos y fisiológicos que cambian cuando se analizan en tres dimensiones”.

Corkidi explica que el aparato con el que se logró esta apreciación está diseñado para utilizarse en un laboratorio de investigación donde tiene gran versatilidad y hacer un gran número de investigaciones relacionadas. “Aplicarlo a la clínica requeriría lograr hacer un aparato con funciones muy controladas, pero no se descarta la posibilidad de hacerlo”, señala y agrega que esto tendría que estar acompañado con el desarrollo de protocolos para que un técnico pudiera utilizar y desprender los números y análisis adecuados.

En  este laboratorio se internan en el mundo de lo invisible para llevar hasta el ojo procesos determinantes en varias áreas de estudio donde, por ejemplo, una microgota puede causar toda una revolución. Dentro de una pequeña gota se desarrollan grandes e inimaginables turbulencias. Esto tiene muchas aplicaciones, desde ampliar las posibilidades del  estudio del ADN hasta aplicaciones industriales como la impresión.
 

Los especialistas crearon una tecnología para poder visualizarlo en 3D. Con esta libertad de percibirlo a sus anchas en un medio acuoso, se detectó que  nada 30% más rápido. Esto brinda nuevas herramientas para entender sus movimientos de forma más precisa, “para entender mecanismos tanto físicos, mecánicos y fisiológicos que cambian cuando se analizan en tres dimensiones”
Foto: Captura de pantalla

En este laboratorio también han desarrollado instrumentos para analizar mejor lo que sucede al interior de un fermentador donde se generan antibióticos. Allí hay microgotas de 100 micras de tamaño que se tienen que localizar para entender cómo afectan la producción de microorganismos de los que finalmente se va a desprender un medicamento.

Son cosas que el ojo humano no puede ver y que los mismos aparatos creados hasta el momento no han podido registrar. A eso nos dedicamos, a generar un tipo de instrumentos para entender cosas que no se habían entendido”, concluye Corkidi.

Autor: Berenice González Durand
Periodista cultural independiente. Ha trabajado en diferentes revistas y periódicos como editora y reportera. Desde 2013 escribe para Conciencia, que antecede a Tangible, como la apuesta por la ciencia de El Universal.