Archivo - Esperma, semen - UGURHAN/ ISTOCK - Archivo
MADRID, 4 Dic. (EUROPA PRESS) -
Un equipo internacional de investigadores dirigido por el Centro RIKEN para la Investigación de Dinámica de Biosistemas (BDR) en Japón ha descubierto una estructura clave en las células germinales de ratones macho que, cuando se altera, provoca deformaciones en el flagelo del esperma, la cola que permite que los espermatozoides naden.
El descubrimiento ha sido posible gracias a la primera observación de la estructura de la base del flagelo del ratón utilizando microscopía de expansión de ultraestructura. Este hallazgo podría explicar algunas formas de infertilidad en hombres humanos. El estudio se publica en la revista científica 'Science Advances'.
EL CENTRÍOLO: EL MOTOR SECRETO DEL ESPERMA
Cuando la concepción falla, a menudo se debe a anomalías en los óvulos o espermatozoides que ocurren durante su desarrollo. En los hombres, este proceso se llama espermatogénesis y continúa durante toda la vida después de la pubertad. Aunque sabemos un poco sobre este proceso, los científicos aún tienen que mapear todo lo que sucede a nivel subcelular.
"Si bien las causas de la infertilidad femenina se han estudiado ampliamente los mecanismos subyacentes a la infertilidad masculina, que se sabe que representan aproximadamente la mitad de todos los casos de infertilidad, siguen siendo poco conocidos", desarrolla Hiroki Shibuya, del Centro RIKEN.
Shibuya y su equipo abordaron este problema utilizando una tecnología relativamente nueva llamada microscopía de expansión de ultraestructura. Ya se pueden obtener imágenes detalladas del interior de las células con un microscopio electrónico. Sin embargo, no se pueden identificar proteínas específicas ni rastrear cómo cambia una estructura con el tiempo. Por otro lado, la microscopía de fluorescencia normalmente no puede visualizar las ultraestructuras dentro de una célula. Con la microscopía de expansión de ultraestructura, las células de interés se colocan en un gel.
CÓMO UNA PROTEÍNA CONTROLA LA MOVILIDAD DEL ESPERMA
A continuación, el gel se expande muchas veces su tamaño original. Ahora se puede utilizar el marcaje de inmunofluorescencia estándar combinado con un microscopio de fluorescencia para observar la muestra gigante y obtener imágenes de ultraestructuras específicas con alta resolución.
Los investigadores adaptaron esta tecnología relativamente nueva a las células germinales de ratones macho, fijando y secando suavemente las células en cubreobjetos antes de colocarlas en el gel. Esto evitó que las células se movieran, lo cual es un problema para las células germinales masculinas. También aplicaron un tratamiento para eliminar el exceso de citoplasma, lo que mejoró la resolución.
Tras resolver estos problemas, Shibuya y su equipo centraron sus esfuerzos en el centríolo, una diminuta estructura cilíndrica -de tan solo 450 nanómetros de longitud y 200 nanómetros de diámetro- que experimenta cambios importantes durante la espermatogénesis que permiten la formación del flagelo.
LO QUE ESTO SIGNIFICA PARA LA INFERTILIDAD HUMANA
Un flagelo correctamente formado es fundamental ya que, sin él, los espermatozoides no pueden moverse adecuadamente y ni siquiera llegarán a un óvulo, y mucho menos lo fecundarán. Utilizando su protocolo modificado, los investigadores pudieron visualizar tanto el centríolo proximal como el distal durante toda la transformación de célula germinal a espermatozoide.
Descubrieron que el andamiaje interno dentro del centríolo distal se fortalece después de completarse la meiosis, cuando las células germinales se dividen y las nuevas células contienen solo una copia de cada gen. El marcaje fluorescente de las proteínas clave que componen el andamiaje interno del centríolo distal mostró un aumento en los complejos proteicos centrina-POC5.
De esta forma, una eliminación completa de POC5 mediante la edición genética CRISPR produjo ratones machos normales con cero espermatozoides viables. Un análisis detallado reveló que, si bien la función del centríolo en las células normales no se vio afectada, la falta de POC5 causó flagelos malformados que se desintegraron, lo que explica por qué los ratones eran completamente infértiles.
"Nuestro protocolo de microscopía de expansión modificado se puede extender a otros análisis, incluido el esperma humano, lo que abre nuevas posibilidades para investigar anomalías estructurales finas que explican la infertilidad masculina", finaliza Shibuya. "A largo plazo, esto podría conducir a nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos en medicina reproductiva".
