Como o salmão viajando rio acima para desovar, as células espermáticas são extremamente eficientes ao nadar contra a corrente, de acordo com a pesquisa a ser publicada esta semana.

A descoberta, a ser publicada na revista eLife por pesquisadores do MIT e da Universidade de Cambridge, pode nos ajudar a entender como alguns espermatozóides viajam distâncias tão longas, através de terrenos difíceis, para alcançar e fertilizar um óvulo.

Das centenas de milhões de espermatozóides que iniciam a viagem até os oviductos, apenas alguns poucos viajantes robustos chegarão ao seu destino. Não só as células têm que nadar na direção certa em distâncias que são cerca de 1.000 vezes o seu próprio comprimento, como também estão expostas a diferentes produtos químicos e correntes pelo caminho.

Embora saibamos que os espermatozóides podem “cheirar” os produtos químicos emitidos pelo óvulo quando chegam muito perto dele, isso não explica como eles navegam durante a maior parte da viagem, diz Jörn Dunkel, professor assistente de matemática no MIT e membro da equipe de pesquisa.

“Queríamos saber que mecanismos físicos poderiam ser responsáveis pela navegação”, diz Dunkel, que realizou a pesquisa junto com Vasily Kantsler do Instituto Skolkovo de Ciência e Tecnologia e da Universidade de Warwick (e atualmente em visita ao MIT); Raymond E. Goldstein de Cambridge; e Martyn Blayney da Clínica Bourn Hall, na U.K. “Se você pensar no salmão, por exemplo, eles podem nadar contra o riacho, e a questão era se algo semelhante poderia realmente ser confirmado para as células espermáticas humanas”

Microcanais em vez de ovidutos

No entanto, observar as células espermáticas nadando dentro do próprio corpo humano não é tarefa fácil. Assim, numa tentativa de compreender do que as células são capazes, os pesquisadores construíram uma série de microcanais artificiais de diferentes tamanhos e formas, nos quais inseriram os espermatozóides. Eles foram então capazes de modificar o fluxo de fluido através dos tubos, para investigar como as células responderam às diferentes velocidades de corrente.

Eles descobriram que em certas velocidades de fluxo, os espermatozóides eram capazes de nadar muito eficientemente rio acima. “Descobrimos que se você criar as velocidades de fluxo certas, você pode observá-las nadando rio acima por vários minutos”, diz Dunkel. “O mecanismo é muito robusto”

Além disso, os pesquisadores também ficaram surpresos ao observar que os espermatozóides não estavam nadando em linha reta rio acima, mas em um movimento em espiral, ao longo das paredes do canal. Os espermatozóides reagem à diferença na velocidade da corrente perto das paredes da câmara – onde o fluido é atraído para a superfície e, portanto, está no seu ponto mais lento – e no centro de fluxo livre do tubo, diz Dunkel.

Se os biólogos forem capazes de observar velocidades de fluxo de fluido semelhantes dentro do oviduto, poderia ajudar a confirmar se os espermatozóides estão de facto a usar este mecanismo para navegar através do corpo, diz ele.

Possíveis avanços na inseminação artificial

Não só melhoraria a nossa compreensão da reprodução humana, como também poderia um dia permitir-nos conceber novas ferramentas de diagnóstico e técnicas de inseminação artificial mais eficientes, afirmam os investigadores. Os especialistas em reprodução poderiam colher amostras de esperma e recriar artificialmente as condições dentro do corpo para identificar as células que são os melhores nadadores, numa tentativa de pré-selecionar as mais prováveis de sucesso, diz Dunkel.

Os pesquisadores também podem experimentar diferentes viscosidades de fluido dentro dos micro-canais, para determinar quais resultam no mais forte efeito de natação a montante, diz ele. “Então a idéia seria afinar as propriedades do meio fluido em que as células do esperma estão contidas, antes de inseri-lo no corpo, para que você saiba que as células podem atingir o melhor natação a montante”

Jackson Kirkman-Brown, leitor honorário em ciência reprodutiva na Universidade de Birmingham e líder científico do Centro de Fertilidade Feminina de Birmingham, ambos no Reino Unido, diz que a pesquisa nos dá uma nova e importante visão de um mecanismo que os espermatozóides podem estar usando para navegar dentro do corpo humano.

“Nós realmente não sabemos nada sobre como as células espermáticas navegam, então isso nos dá mais informações sobre um mecanismo potencial que pode ser importante”, diz ele. “Está nos dizendo que os espermatozóides humanos parecem se mover de forma diferente para outras coisas que se impulsionam com uma cauda”.

No entanto, muito mais trabalho será necessário para determinar se os espermatozóides se comportam da mesma forma no terreno muito mais complexo dentro do próprio oviduto. “Este é um enorme passo para entender o que pode influenciar o esperma naquele ambiente, mas está longe de explicar o que os influencia”, diz Kirkman-Brown. “As pessoas certamente tentarão encontrar esse mecanismo acontecendo , mas será uma perseguição complicada”

Entretanto, os pesquisadores planejam começar a investigar se as células espermáticas podem trabalhar juntas para alcançar o óvulo. “É uma crença comum que há competição entre as células espermáticas, com o mais apto a chegar primeiro ao óvulo”, diz Dunkel. “Mas estudos recentes de nossa equipe e outros mostram que os espermatozóides praticamente sempre se acumulam na superfície de um tubo, e você pode acabar com uma alta concentração local de espermatozóides, de modo que poderia haver realmente uma cooperação entre essas células que lhes permitisse nadar mais rápido coletivamente”.

A pesquisa foi apoiada pelo Conselho Europeu de Pesquisa.

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