No sabemos si un esperma realmente experimenta alegría cuando finalmente encuentra el óvulo, pero se mueve con entusiasmo.
Patricia A. Martin-DeLeon, bióloga reproductiva de la Universidad de Delaware, ha sido testigo de este comportamiento muchas veces en sus estudios de fertilidad en ratones, el modelo genético más cercano a los humanos y con un ciclo reproductivo mucho más rápido.
Es lo que sucede después en el proceso de fertilización que DeLeon y su equipo han revelado por primera vez, lo que podría ayudar a las parejas que luchan contra la infertilidad.
"Existe una comunicación entre el esperma y la trompa de Falopio que ayuda a preparar el esperma para su gran empuje hacia el óvulo", dice DeLeon, quien es el Profesor Distinguido de Ciencias Biológicas de la UD.
La investigación, apoyada por los Institutos Nacionales de Salud-Instituto Nacional de Salud Infantil y Desarrollo Humano y el programa Delaware INBRE, se publica en el Revista de Química Biológica . Es uno de los artículos más vistos publicados en línea este verano bajo el grupo de afinidad Membrane Biology, según las oficinas editoriales de la Sociedad Americana de Bioquímica y Biología Molecular.
Comprender lo que sucede en el proceso de fertilización toma un pequeño paseo por el camino de la memoria biológica, un recordatorio del curso de la naturaleza que nos llevó a la mayoría de nosotros.
Una vez que el óvulo se libera de un ovario y entra en la trompa de Falopio, los cilios con forma de pelo que recubren esta pequeña trompa barren el óvulo hacia el útero. Mientras está en la trompa, el óvulo se unirá al esperma y será fertilizado, lo quedebe ocurrir dentro de un período de 12 a 24 horas, de lo contrario no se producirá la fertilización y el huevo se disolverá.
DeLeon y su equipo de UD han identificado partículas en las secreciones de las trompas de Falopio que ayudan a los espermatozoides a prepararse para su importante impulso hacia la zona final. Llamaron a estos cuerpos "oviductosomas", del "oviducto", que es otranombre de la trompa de Falopio y "exosomas", los pequeños sacos que se encuentran en todos los fluidos del cuerpo que ayudan a las células a sobrevivir.
Las hormonas desencadenan la liberación de estos oviductosomas, que tienen solo 100 nanómetros de diámetro, o aproximadamente 10 millonésimas de pulgada de ancho. Los pequeños sacos llenos de carga se adhieren al esperma como adornos en un árbol de Navidad antes de que el esperma se fusione con elhuevo.
Una vez que estos sacos están en su lugar, transfieren proteínas, incluida una "bomba de eliminación de calcio" conocida científicamente como Plasma Membrane Ca2 + -ATPase 4, a los espermatozoides para su uso cuando sea el momento adecuado.
"Esta bomba de calcio es requerida por los espermatozoides justo antes de la fertilización, así como en el embrión temprano", dice DeLeon. "El esperma bombea calcio y absorbe iones de hidrógeno, lo que parece darle el último empujón alhuevo, y también es fundamental para comenzar la vida del cigoto ".
El microscopio de superresolución revela el proceso
DeLeon y su equipo hicieron su descubrimiento utilizando el microscopio tridimensional de alta resolución de alta potencia que UD adquirió en 2012. La tecnología, cuyos inventores ganaron el Premio Nobel en 2014, puede iluminar lo que está sucediendo en una celda, de inmediatoa una sola molécula.
Los oviductosomas de un ratón hembra se marcaron previamente con un tinte fluorescente y se incubaron junto con el esperma. En una hora, los oviductosomas se fusionaron con la superficie del esperma. Después de dos a tres horas, los oviductosomas continuaron acumulándose, principalmente enla cabeza del esperma y la parte media de su cola.
Las integrinas, que son receptores de membrana tanto en el esperma como en los oviductosomas, ayudaron a facilitar su unión, junto con los tallos de fusión en la superficie del esperma.
"El descubrimiento de estos oviductosomas nos proporciona una ventana a la carga que la hembra entrega al esperma", dice DeLeon. "La implicación es que podríamos mejorar la FIV con este conocimiento".
FIV, o fertilización in vitro, actualmente tiene una tasa de éxito del 32 por ciento, y las parejas para quienes el procedimiento falla enfrentan la realidad desconcertante y decepcionante de que no pueden tener un hijo propio. Incluso cuando el proceso funciona, un altoSe requiere una relación de esperma a huevo, lo contrario de lo que ocurre en el cuerpo.
"Hemos demostrado que estos oviductosomas transportan moléculas críticas que incluyen no solo proteínas, sino también ácidos nucleicos como el ARN y también los lípidos", dice DeLeon. "Eso nos da la esperanza de que puedan usarse como vehículos para mejorar la fertilidad ylas posibilidades de producir embriones y descendencia saludables ".
Actualmente, DeLeon y su equipo están analizando el contenido rico en proteínas de esta carga para descubrir exactamente qué le da al esperma lo que necesita para su último empuje para penetrar el óvulo, siempre con la cabeza primero y la cola hacia afuera para fertilizarlo.
En cuanto a la bomba de eliminación de calcio, el esperma necesita usarlo para reducir los niveles tóxicos de calcio rápidamente. De lo contrario, el esperma corre el riesgo de una acumulación de óxido nítrico, que puede causar daño al ADN.
"Nuestro trabajo puede conducir al descubrimiento de genes y productos genéticos que causan infertilidad", dice DeLeon sobre la investigación continua del equipo. "Podemos identificar proteínas necesarias para mejorar la eficiencia de la FIV y mejorar el resultado y la salud de la descendencia"Es realmente un paso más en la dirección de la medicina personalizada, ya que los individuos portadores de mutaciones de uno de una variedad de genes representan el grupo más grande de parejas infértiles".
DeLeon ha estado haciendo importantes contribuciones a la ciencia reproductiva desde que publicó su primer artículo científico, "Cannabis y cromosomas", que examina el impacto de la marihuana en las células embrionarias, en The Lancet en 1969, como estudiante de maestría en la Universidad delas Indias Occidentales en su natal Jamaica.
La respuesta a ese documento fue tan dramática, con solicitudes de copias de científicos de todo el mundo, que DeLeon fijó su mirada en una carrera en investigación y enseñanza y nunca miró hacia atrás, continuando su doctorado en la Universidad de Western Ontario.Se unió a la facultad de la UD en 1976.
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Materiales proporcionado por Universidad de Delaware . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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