Al igual que los salmones que viajan río arriba para desovar, los espermatozoides son extremadamente eficientes nadando contra la corriente, según una investigación que se publicará esta semana.

El descubrimiento, que será publicado en la revista eLife por investigadores del MIT y la Universidad de Cambridge, podría ayudarnos a entender cómo algunos espermatozoides recorren distancias tan largas, a través de un terreno difícil, para llegar a un óvulo y fecundarlo.

De los cientos de millones de espermatozoides que inician el viaje por los oviductos, sólo unos pocos viajeros resistentes llegarán a su destino. Los espermatozoides no sólo tienen que nadar en la dirección correcta a lo largo de distancias que son alrededor de 1.000 veces su propia longitud, sino que están expuestos a diferentes sustancias químicas y corrientes a lo largo del camino.

Aunque sabemos que los espermatozoides pueden «oler» las sustancias químicas que desprende el óvulo una vez que se acercan mucho a él, esto no explica cómo navegan durante la mayor parte de su viaje, dice Jörn Dunkel, profesor asistente de matemáticas en el MIT, y miembro del equipo de investigación.

«Queríamos saber qué mecanismos físicos podrían ser responsables de la navegación», dice Dunkel, que llevó a cabo la investigación junto a Vasily Kantsler, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Skolkovo y la Universidad de Warwick (y actualmente de visita en el MIT); Raymond E. Goldstein, de Cambridge; y Martyn Blayney, de la Clínica Bourn Hall, en el Reino Unido.Reino Unido. «Si se piensa en los salmones, por ejemplo, pueden nadar a contracorriente, y la pregunta era si se podría confirmar algo similar en el caso de los espermatozoides humanos»

Microcanales en lugar de oviductos

Sin embargo, observar a los espermatozoides nadando dentro del propio cuerpo humano no es tarea fácil. Por eso, para entender de qué son capaces estas células, los investigadores construyeron una serie de microcanales artificiales de diferentes tamaños y formas, en los que introdujeron los espermatozoides. A continuación, pudieron modificar el flujo de fluido a través de los tubos, para investigar cómo respondían las células a diferentes velocidades de la corriente.

Descubrieron que a determinadas velocidades de flujo, los espermatozoides eran capaces de nadar muy eficazmente río arriba. «Descubrimos que si se crean las velocidades de flujo adecuadas, se puede observar cómo nadan río arriba durante varios minutos», afirma Dunkel. «El mecanismo es muy robusto».

Además, los investigadores también se sorprendieron al observar que los espermatozoides no nadaban en línea recta río arriba, sino con un movimiento en espiral, a lo largo de las paredes del canal. Los espermatozoides reaccionan a la diferencia entre la velocidad de la corriente cerca de las paredes de la cámara -donde el fluido es atraído por la superficie y, por tanto, es más lento- y el centro del tubo, que fluye libremente, dice Dunkel.

Si los biólogos son capaces de observar velocidades similares de flujo de fluido dentro del oviducto, podría ayudar a confirmar si los espermatozoides utilizan realmente este mecanismo para navegar por el cuerpo, dice.

Posibles avances en la inseminación artificial

No sólo mejoraría nuestra comprensión de la reproducción humana, sino que también podría permitirnos algún día diseñar nuevas herramientas de diagnóstico y técnicas de inseminación artificial más eficaces, afirman los investigadores. Los especialistas en reproducción podrían tomar muestras de esperma y recrear artificialmente las condiciones dentro del cuerpo para identificar las células que son las mejores nadadoras, en un intento de preseleccionar las que tienen más probabilidades de éxito, dice Dunkel.

Los investigadores también pueden experimentar con diferentes viscosidades de los fluidos dentro de los microcanales, para determinar cuáles resultan en el efecto de natación ascendente más fuerte, dice. «La idea sería ajustar las propiedades del medio fluido en el que se encuentran los espermatozoides, antes de introducirlos en el cuerpo, para saber si las células pueden alcanzar un nivel óptimo de natación ascendente»

Jackson Kirkman-Brown, profesor honorario de ciencias de la reproducción en la Universidad de Birmingham y director científico del Centro de Fertilidad Femenina de Birmingham, ambos en el Reino Unido, dice que la investigación nos da una nueva e importante visión de un mecanismo que los espermatozoides pueden utilizar para navegar dentro del cuerpo humano.

«Realmente no sabemos nada sobre cómo navegan los espermatozoides, así que esto nos da más información sobre un mecanismo potencial que puede ser importante», dice. «Nos dice que los espermatozoides humanos parecen moverse de forma diferente a otras cosas que se propulsan con una cola».

Sin embargo, se necesitará mucho más trabajo para determinar si los espermatozoides se comportan de la misma manera en el terreno mucho más complejo dentro del propio oviducto. «Este es un gran paso para comprender qué podría influir en los espermatozoides en ese entorno, pero está lejos de explicar qué es lo que influye en ellos», afirma Kirkman-Brown. «Sin duda, la gente tratará de encontrar este mecanismo que ocurre , pero va a ser una persecución complicada».

Mientras tanto, los investigadores planean comenzar a investigar si los espermatozoides pueden trabajar juntos para llegar al óvulo. «Es una creencia común que existe una competencia entre los espermatozoides, en la que el más apto llega primero al óvulo», dice Dunkel. «Pero estudios recientes de nuestro equipo y otros demuestran que los espermatozoides prácticamente siempre se acumulan en la superficie de un tubo, y se puede acabar con una alta concentración local de espermatozoides, por lo que en realidad podría haber una cooperación entre estas células que les permitiera nadar más rápido de forma colectiva.»

La investigación contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación.

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