La fertilizaci\u00f3n es un proceso que involucra la interacci\u00f3n de las gametas femenina y masculina para dar origen a un nuevo individuo. Las c\u00e9lulas sexuales humanas, ovocito \u2013femenina- y espermatozoide \u2013masculina- son producidas en las g\u00f3nadas: ovarios y test\u00edculos, respectivamente. El espermatozoide que sale del test\u00edculo no puede fertilizar al ovocito a pesar de estar estructuralmente completo porque carece de la capacidad de reconocerlo. Esta capacidad la adquiere a medida que transita por el epid\u00eddimo, un \u00f3rgano ubicado en el borde posterior del test\u00edculo que consiste en un largo t\u00fabulo. Cuando el espermatozoide termina de pasar por \u00e9l, adquiere la motilidad necesaria para dirigirse al ovocito y la capacidad de reconocerlo y fertilizarlo.<\/p>\n
El ovocito, adem\u00e1s de poseer la membrana plasm\u00e1tica que tiene cualquier c\u00e9lula, est\u00e1 rodeado por una capa llamada zona pel\u00facida y por otra envoltura denominada cumulus oophorus. Durante la fertilizaci\u00f3n, el espermatozoide deber penetrar estas dos envolturas para luego fusionarse con la membrana plasm\u00e1tica, entrar al citoplasma y depositar el material gen\u00e9tico. Un grupo de cient\u00edficos del Instituto de Biolog\u00eda y Medicina Experimental (IBYME, FYBIME-CONICET) estudia los mecanismos moleculares que ocurren en este proceso. La investigaci\u00f3n en este aspecto permitir\u00e1 el desarrollo de nuevas t\u00e9cnicas para un mejor diagn\u00f3stico y tratamiento de los problemas de infertilidad humana.<\/p>\n
\u201cAun se conoce poco acerca de lo que pasa dentro de esta caja negra que es el epid\u00eddimo. Trabajamos para dilucidar qu\u00e9 hace este \u00f3rgano para conferirle al espermatozoide la capacidad de reconocer al ovocito, utilizando como modelo las prote\u00ednas CRISP (del ingl\u00e9s Prote\u00ednas Secretorias Ricas en Ciste\u00ednas). Esta es una familia de prote\u00ednas evolutivamente muy conservadas desde los hongos hasta el humano, esto indica que cumplen una funci\u00f3n importante. Encontramos que la prote\u00edna epididimaria CRISP1, primer miembro descripto de esta familia e identificado por nuestro grupo, se une a la superficie del espermatozoide a medida que el mismo transita por el epid\u00eddimo y le confiere la capacidad de reconocer a un sitio complementario en el ovocito\u201d, explica Patricia Cuasnic\u00fa, investigadora principal del CONICET en el IBYME.<\/p>\n
El equipo de Cuasnic\u00fa estudia la participaci\u00f3n de prote\u00ednas CRISP en el proceso de interacci\u00f3n de gametas. En un estudio reciente publicado en la prestigiosa revista The Journal of Cell Biology (JCB) demostraron la presencia de CRISP1 en todo el tracto femenino, incluyendo las c\u00e9lulas del cumulus oophorus. \u201cExiste una prote\u00edna en anfibios llamada alurina que es muy parecida a CRISP1, es secretada por el oviducto, se une a una capa que rodea al ovocito equivalente al cumulus de mam\u00edferos y, adem\u00e1s, es quimioatractante de espermatozoides, lo cual es sumamente importante para especies de fertilizaci\u00f3n externa. Pensamos entonces que quiz\u00e1 exist\u00eda una CRISP femenina en mam\u00edferos con esas propiedades, que es lo que en este trabajo se demuestra\u201d, aclara la investigadora.<\/p>\n
Se lleg\u00f3 a estos resultados mediante estudios de fertilizaci\u00f3n en un modelo de ratones llamados knockout en los que no est\u00e1 presente el gen que codifica para la prote\u00edna que se investiga, en este caso CRISP1. Cuasnic\u00fa destaca que si bien los ratones knockout para CRISP1 eran f\u00e9rtiles, los espermatozoides carentes de CRISP1 ten\u00edan una menor capacidad de fertilizar al ovocito mientras que los ovocitos que no ten\u00edan CRISP1 en el cumulus eran menos penetrados que los que la ten\u00edan, lo que indica que CRISP1 es importante para la funci\u00f3n de ambas gametas.<\/p>\n
El trabajo publicado en JCB muestra un novedoso mecanismo donde CRISP1 tiene un rol quimioatractante de espermatozoides que logra modulando una motilidad muy vigorosa que desarrolla el espermatozoide llamada hiperactividad. Esta motilidad le da la fuerza para penetrar las envolturas que rodean al ovocito. Cuando el espermatozoide contacta con CRISP1 presente en el cumulus durante la fertilizaci\u00f3n, pierde la hiperactividad para ganar direccionalidad y ser quimioatra\u00eddo hacia el ovocito.<\/p>\n
\u201cSabiendo que CRISP1 orienta a los espermatozoides, y que tanto la orientaci\u00f3n como la hiperactividad son eventos calcio-dependientes, nos preguntamos si CRISP1 estar\u00eda regulando a CatSper, el principal canal por el cual entra el calcio a los espermatozoides. A trav\u00e9s de una t\u00e9cnica espec\u00edfica que se llama patch clamp, pudimos confirmar que, efectivamente, lo regulaba. \u00bfC\u00f3mo? Inhibi\u00e9ndolo. CatSper es esencial para la fertilidad porque el espermatozoide que no la tiene no sufre hiperactivaci\u00f3n y el individuo es inf\u00e9rtil tanto en roedores como en humano\u201d, aclara la investigadora.<\/p>\n
Los cient\u00edficos aseguran que es importante destacar que estos resultados se obtuvieron en el modelo murino por lo que aun deben estudiar si estos fen\u00f3menos se repiten en humanos. Hasta el momento, se sabe que hay una prote\u00edna equivalente a CRISP1 en los espermatozoides humanos que cumple los mismos roles que en el rat\u00f3n, pero se desconoce si est\u00e1 presente en el tracto reproductivo de la mujer y sus propiedades. En caso de que as\u00ed fuera, una posible aplicaci\u00f3n ser\u00eda utilizarla como un seleccionador de los mejores espermatozoides. Aquellos que respondan mejor a la quimioatracci\u00f3n ejercida por CRISP1, ser\u00edan los mejores para un posterior uso en fertilizaci\u00f3n in vitro o ICSI (por el ingl\u00e9s Inyecci\u00f3n Instracitoplasm\u00e1tica de Espermatozoide).<\/p>\n
En cuanto a las aplicaciones de CRISP1, tambi\u00e9n desde hace muchos a\u00f1os se estudia en el laboratorio la posibilidad de utilizarla para el desarrollo de un anticonceptivo.<\/p>\n
\u201cSiempre se pens\u00f3 en anticoncepci\u00f3n masculina porque es lo que m\u00e1s falta en el mercado. Para los hombres s\u00f3lo est\u00e1 disponible el preservativo ya que la vasectom\u00eda se considera una esterilizaci\u00f3n. Como la prote\u00edna CRISP1 bloquea CatSper, que es indispensable para la fertilidad, se podr\u00eda pensar en modificarla de forma tal que, al unirse al espermatozoide, lo haga irreversiblemente y eso genere un m\u00e9todo anticonceptivo aplicable a ambos sexos\u201d, asegura Mariana Weigel Mu\u00f1oz, becaria posdoctoral del CONICET en el IBYME.
\nEn este sentido, Cuasnic\u00fa explica que hay escasas investigaciones sobre anticoncepci\u00f3n masculina y su objetivo es lograr un m\u00e9todo farmacol\u00f3gico y no hormonal, que permita en el futuro un planeamiento familiar compartido. \u201cTener un eyaculado con espermatozoides bloqueados espec\u00edficamente en su capacidad de reconocer al ovocito es una idea muy atractiva y es por eso que el epid\u00eddimo es ideal como target anticonceptivo. Cuanto m\u00e1s se sepa del proceso de fertilizaci\u00f3n, m\u00e1s conocimiento se podr\u00e1 volcar a la fertilizaci\u00f3n asistida y al desarrollo de anticonceptivos masculinos, pero todav\u00eda falta. Es muy lindo trabajar con gametas porque es el inicio de la vida y es algo que nunca nos deja de sorprender, nos seguimos emocionando con cada experimento\u201d, concluye.<\/p>\n
Adem\u00e1s de su l\u00ednea de investigaci\u00f3n hist\u00f3rica en el estudio de CRISP1 en la interacci\u00f3n de gametas, el equipo de Cuasnic\u00fa recientemente public\u00f3 un trabajo en la revista The FASEB Journal en colaboraci\u00f3n con Gabriel Rabinovich, investigador superior del CONICET en el IBYME, en el que analizaron la acci\u00f3n de otra prote\u00edna, Galectina 1 (Gal-1), en este proceso.<\/p>\n
\u201cLas galectinas, que son las prote\u00ednas con las que trabaja Rabinovich, y las CRISP tienen muchos puntos en com\u00fan. Las dos son familias de prote\u00ednas secretorias y est\u00e1n presentes en el tracto femenino y masculino y en c\u00e9lulas inmunes. La idea de estudiar la participaci\u00f3n de Gal-1 en la fertilizaci\u00f3n surgi\u00f3 porque las galectinas son prote\u00ednas unidoras de hidratos de carbonos y se sabe que la interacci\u00f3n prote\u00edna-az\u00facar cumple un rol muy importante en la interacci\u00f3n de gametas\u201d, destaca Cuasnic\u00fa.<\/p>\n
A pesar de las similitudes entre las CRISP1 y las Galectinas, los investigadores advierten que las galectinas son m\u00e1s ubicuas, mientras que las CRISP est\u00e1n principalmente en el aparato reproductor. Asimismo, explican que si bien al igual que CRISP1, Gal-1 tambi\u00e9n est\u00e1 presente en ambas gametas, la prote\u00edna Gal-1 del espermatozoide resulta relevante para la fertilizaci\u00f3n mientras que la presente en el cumulus no incide en los porcentajes de fertilizaci\u00f3n como lo hace CRISP1.<\/p>\n
\u201cCuando los espermatozoides salen del test\u00edculo, su ADN queda comprimido de tal manera que no se puede leer. Todas las prote\u00ednas que el espermatozoide tiene est\u00e1n muy modificadas para que una sola pueda cumplir distintos roles. Una de esas modificaciones que se cre\u00edan eran \u2018decorados\u2019 es muy importante para la funci\u00f3n que estudiamos y es la glicosilaci\u00f3n, un proceso en el que las prote\u00ednas se unen a los hidratos de carbono. Hay muchas prote\u00ednas \u2018decoradas\u2019 con hidratos de carbono, Gal-1 las organiza y les indica si tienen que modificarse o no en la funci\u00f3n que tienen. Ese rol que tiene en muchos sistemas, en el espermatozoide es muy importante para que pueda expresar su capacidad de fertilizar\u201d, agrega Gustavo Vasen, becario doctoral del CONICET.<\/p>\n
En este sentido, Vasen agrega que es probable que Gal-1 act\u00fae sobre un canal de potasio llamado Slo3 que es clave para la regulaci\u00f3n tanto de la motilidad del espermatozoide como del potencial de membrana, es decir, la distribuci\u00f3n de cargas en las membranas de las c\u00e9lulas. Este canal est\u00e1 \u2018decorado\u2019 con glicosilaciones, los animales que no lo tienen son inf\u00e9rtiles.<\/p>\n
Los cient\u00edficos explican que las dificultades en la fertilizaci\u00f3n podr\u00edan revertirse, al menos parcialmente, si se agregan cualquiera de las dos prote\u00ednas para producir una \u201cmaduraci\u00f3n artificial\u201d del espermatozoide in vitro. Cuasnic\u00fa destaca que esto ser\u00eda de gran utilidad para las personas que padecen Esterilidad Sin Causa Aparente (ESCA), es decir aquellas en que todo lo estudiado no explica su infertilidad, ya que algunos de estos casos podr\u00eda deberse a la falta de estas prote\u00ednas en las gametas.<\/p>\n
\u201cSi bien los espermatozoides que no tienen CRISP1 o Gal-1 tienen menor capacidad fertilizante, los mecanismos \u00faltimos que llevan a dichas deficiencias son diferentes, ya que cada prote\u00edna regula un canal diferente. Dado que se apunta cada vez m\u00e1s a una medicina personalizada, la identificaci\u00f3n de estas prote\u00ednas involucradas en el proceso de fertilizaci\u00f3n podr\u00eda ayudar a brindar un tratamiento m\u00e1s espec\u00edfico a cada paciente\u201d, concluye D\u00e9bora Cohen, investigadora adjunta del CONICET en el IBYME.<\/p>\n