La importancia de la progesterona en la efectividad de los espermatozoides

Laura Giojalas, investigadora principal del CONICET, y su grupo del Instituto de Investigaciones Biológicas y Técnicas (IIByT, CONICET-UNC) estudian diversos aspectos de las funciones de los espermatozoides y de la comunicación a distancia de las gametas –células sexuales que al unirse forman un nuevo individuo- antes de la fecundación. En el caso de los animales, para que el ovocito y el espermatozoide puedan encontrarse y dar comienzo a un embrión, deben intervenir distintas moléculas. Una de éstas es la progesterona, una hormona involucrada en el ciclo menstrual femenino y el embarazo, entre otros.

“El oviducto, es decir el lugar donde ocurre la fecundación, es muy grande en comparación al tamaño de las gametas. Además, su compleja estructura y función dificultan el encuentro”, explica Giojalas. Es aquí donde interviene la progesterona, desencadenando una serie de procesos en el espermatozoide. Esta hormona es secretada, en este caso, por las células que rodean al ovocito. Pero, ¿de qué manera actúa?

La progesterona no se distribuye homogéneamente sino que la concentración de la hormona en el medio disminuye progresivamente a medida que se aleja de la fuente que lo secreta. En su laboratorio se determinó que a muy bajas cantidades, cuando existe este gradiente  que se da en la naturaleza, se inducen dos procesos muy importantes llamados orientación quimiotáctica y reacción acrosómica.

“La orientación quimiotáctica implica reconocer un gradiente de moléculas atractantes –o sea que atraen- para poder guiar el movimiento del espermatozoide hacia la fuente que las produce. Esto permite que éste encuentre al ovocito, que no tiene movilidad propia”, explica Giojalas.

Por otra parte, el espermatozoide tiene en su cabeza, adelante del núcleo, una especie de capuchón; una vesícula llamada acrosoma. Para penetrar en la última capa del ovocito, y concretar la fertilización, se liberan las enzimas allí contenidas. Esta es la denominada reacción acrosómica y la progesterona ayuda a que ocurra y que tenga lugar la fecundación.

Sin embargo, estos efectos dependen del estado fisiológico del espermatozoide. Cada muestra de esperma es heterogénea, es decir que tiene células de distintas edades que se preparan en distintos momentos para fecundar: algunas son inmaduras, otras aptas y otras viejas. “La progesterona acelera la maduración en caso que el espermatozoide aún no esté listo, ayuda a que aquellos que están preparados se orienten hacia el ovocito y precipita la reacción acrosómica de los que están envejecidas para así eliminarlas”, asevera la investigadora de CONICET.

Lo interesante, recalca Giojalas, es que cuando la concentración de progesterona es homogénea no hay respuesta. La mayor parte de los estudios no tiene en cuenta este factor y los experimentos se realizan con concentraciones uniformes, aunque en la naturaleza no se dé de esta manera. “La actividad está en bajas concentraciones y en forma de gradiente. Todos esos eventos están asociados a un patrón de calcio que también difiere según cómo se distribuya la hormona y podría estar involucrado en las respuestas biológicas”, asegura.

Esto se debería a que el calcio funciona como segundo mensajero dentro de la célula. El primero, aquí sería la progesterona que llega a la célula, interactúa con un receptor y le indica qué procesos deben ocurrir dentro. Ese mensaje tiene que traducirse para que la célula responda, en este caso, orientándose quimiotácticamente o haciendo la reacción acrosómica. Uno de esos mensajeros que operan dentro  de la célula es el calcio intercelular.

 La ciencia básica alimenta a la aplicada… y viceversa

                Este estudio se realizó utilizando un desarrollo anterior del grupo del IIByT y patentado desde CONICET, que le permitió generar un gradiente artificial de progesterona, similar al que se produce dentro de la mujer.

El dispositivo partió de un trabajo previo donde estudiaron si la quimiostáxis llevaba a los espermatozoides hacia el ovocito in vivo en conejos. Allí pudieron observar que los espermatozoides se alojan en una parte de la trompa de Falopio hasta que están preparados para fertilizar. Luego se desprenden, censan el gradiente de la progesterona producida por las células del cúmulus, se acercan y pueden fecundar.

“Intentamos imitar ese modelo y creamos un dispositivo que consta de dos cámaras interconectadas. En una se coloca la progesterona, en la otra un medio de cultivo neutro y en el conducto que los comunica se genera un gradiente similar al que se produce naturalmente”, comenta Giojalas. Al colocar los espermatozoides donde se encontraba el medio de cultivo observaron que tenían la capacidad de censar el gradiente y aquellos que estaban listos para fecundar migraron hacia donde estaba la progesterona.

Además de tener la maduración correcta, los espermatozoides que pasaron de compartimento, eran los que presentaban menor daño del ADN y menor estrés oxidativo. Estos parámetros son muy importantes en la fertilización asistida porque interfieren con la implantación y el desarrollo del embrión.

Las posibles aplicaciones están relacionadas, en primer lugar, a la mejora de los procesos de fertilización asistida ya que la calidad espermática es determinante en el éxito de los mismos. Además, esta técnica puede funcionar como un diagnóstico para determinar la calidad de los espermatozoides.

Finalmente el objetivo es realizar esta selección espermática, en animales,  en semen que ha sido previamente sexado, es decir que solo quedan los espermatozoides que originarán, por ejemplo, un embrión hembra. Esto tiene importancia económica, entre otras actividades, para el reemplazo de las vacas lecheras. El problema es que el proceso de sexado suele dañar el ADN del espermatozoide, por lo que la calidad de los embriones es menor. Seleccionando los espermatozoides de mejor calidad se mejoraría también la calidad embrionaria y, así,  el plantel lechero.

Por Mariela López Cordero

 Sobre la investigación
Diego Rafael Uñates
Héctor Alejandro Guidobaldi, investigador asistente en el IIByT
Laura Virginia Gatica
Marisa Angélica Cubilla, becaria postdoctoral en el IIBYT
María Eugenia Teves
Ayelén Moreno, becaria doctoral en el IIBYT
Laura Cecilia Giojalas, investigadora principal en el IIByT