Efecto de la competición espermática en los mecanismos que preparan al espermatozoide para la fecundación

• Autores: Ester Sansegundo Hernando
• Directores de la Tesis: Maximiliano Tourmente Rodriguez (dir. tes.), Eduardo Roldán Schuth (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: español
• Número de páginas: 148
• Tribunal Calificador de la Tesis: Ana Josefa Soler Valls (presid.), Eduardo Rial Zueco (secret.), Carles Soler i Vázquez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen

  • La capacitación es un proceso por el cual los espermatozoides adquieren la capacidad de fecundar el/los óvulo/s. Este proceso ocurre en el tracto genital de la hembra, pero puede replicarse in vitro incubando los espermatozoides en un medio y condiciones adecuadas. Durante este proceso los espermatozoides experimentan una serie de cambios tanto en la cabeza como a lo largo de todo el flagelo, como por ejemplo, cambios en la arquitectura e hiperpolarización de la membrana plasmática, incremento de las concentraciones de Ca2+ intracelular, incremento de pH intracelular o aumento de la fosforilación en tirosina. Un rasgo característico de la capacitación es el cambio en los patrones de motilidad conocido como hiperactivación.

    Estudios anteriores indicaron que la motilidad y la velocidad de los espermatozoides están relacionadas con el contenido de ATP intracelular, el cual depende del metabolismo energético tanto en estado de supervivencia (es decir, en condiciones que no promueven la capacitación) como durante la capacitación. Así, la cantidad de ATP depende de un balance entre la producción y el consumo del mismo. Inicialmente se postuló que el proceso de capacitación, junto con la hiperactivación, ocasionaba un mayor consumo del ATP disponible y que, en consecuencia, cabría observar un menor contenido de ATP en el espermatozoide capacitado.

    Con el fin de examinar diversos aspectos del metabolismo energético de los espermatozoides, y utilizando como modelo tres especies de ratones (Mus musculus, M. spretus, M. spicilegus) que varían en la competitividad de sus espermatozoides, los objetivos de esta Tesis se centraron en: (a) análisis de niveles de ATP durante el proceso de capacitación, (b) estudio de las vías metabólicas utilizadas por los espermatozoides para generar ATP, (c) efecto de diferencias en la viscosidad sobre la capacitación y el metabolismo energético subyacente.

    Los resultados mostraron que los espermatozoides capacitados presentan unos niveles de ATP menores que los espermatozoides incubados en condiciones de supervivencia. El desarrollo de la capacitación se acompañó de un movimiento espermático más vigoroso, de hiperactivación, cuyo patrón fue diferente en las distintas especies.

    El metabolismo espermático mostró diferencias tanto entre espermatozoides no capacitados y capacitados como entre especies. La comparación de dos especies que representan los extremos inferior y superior del rango de niveles de competición espermática (M. musculus, M. spicilegus) permitió identificar una serie de diferencias en el metabolismo energético. Las dos rutas principales por las cuales los espermatozoides consiguen energía en forma de ATP son la fosforilación oxidativa, que ocurre en las mitocondrias situadas en la pieza media del espermatozoide, y la glicólisis, que ocurre a lo largo de todo el flagelo del espermatozoide. La producción de ATP en ambas especies fue menor en los espermatozoides capacitados, mientras que el consumo de ATP fue similar en ambas condiciones. Estos resultados sugieren que el proceso de capacitación no produce un mayor consumo de ATP, sino que los espermatozoides aumentan la actividad de la glicólisis a expensas de la actividad de la fosforilación oxidativa. Este cambio ocasiona una menor producción de ATP, que se refleja en el contenido de ATP de los espermatozoides.

    Cuando los espermatozoides son transferidos al tracto genital de la hembra encuentran una medio viscoelástico que puede ocasionar cambios tanto en la hiperactivación de los espermatozoides como en su metabolismo. La incubación de los espermatozoides en un medio con alta viscosidad mostró un cambio en el patrón de movimiento hiperactivado que favorece el movimiento progresivo de los espermatozoides. El aumento de la viscosidad del medio de incubación se acompañó de un descenso del contenido de ATP en los espermatozoides, tanto en los espermatozoides capacitados como en aquellos incubados en estado de supervivencia.

    Se realizó un análisis comparativo entre tres especies del genero Mus, que presentan diferentes niveles de competición espermática, para valorar si las diferencias en el proceso de capacitación, principalmente a nivel metabólico, pueden explicarse por diversidad en esta fuerza selectiva. Cuando las hembras son poliándricas, los espermatozoides de diferentes machos deben competir para fecundar el/los óvulo/s. Se ha encontrado que la competición espermática es una potente fuerza selectiva que ha modificado la conducta sexual, la producción de espermatozoides, su morfología y función. Poco se sabe sobre el efecto de la competencia espermática en los procesos funcionales relacionados con la fecundación, como es el caso de la capacitación en mamíferos. Los resultados mostraron diferencias entre las especies en relación a su metabolismo energético. Las especies con mayor nivel de competición espermática presentan mayores niveles de contenido de ATP, producción de ATP más eficiente y un mayor consumo de ATP. Estos resultados indican que el proceso de capacitación y sus modificaciones metabólicas están condicionados por la competición espermática.

    En conclusión, los resultados de esta Tesis muestran que los espermatozoides capacitados cambian su metabolismo, favoreciendo un metabolismo glicolítico frente a un metabolismo oxidativo, lo que conduce a una menor producción de ATP, y que se traduce en un menor contenido de ATP en el espermatozoide capacitado. Las diferencias encontradas entre las especies estudiadas revelan que la competición espermática es una fuerza evolutiva importante que influye en la capacitación de los espermatozoides y, más concretamente, en el metabolismo espermático.