Investigación de México y Reino Unido cambia la explicación de cómo se mueven los espermatozoides
(08/08/20) Antimio Cruz . Cambian las herramientas, cambian los datos y cambia la manera de ver la naturaleza. Científicos de diferentes disciplinas, que laboran en México y Reino Unido, realizaron un hallazgo que cambia la manera de entender los procesos de reproducción humana: la célula reproductiva masculina, el espermatozoide, no se mueve como se pensaba desde 1677.
Los resultados de la investigación, publicados en la revista Science Advances, muestran que cuando se mira en tercera dimensión o 3D, el flagelo o látigo que impulsa a los espermatozoides no se mueve o bate una vez a cada lado, como se pensaba cuando estas células sólo podían mirarse desde arriba, es decir en un plano 2D. Las observaciones en 3D permitieron ver que los gametos masculinos avanzan mediante un movimiento complejo. El flagelo bate hacia un solo lado y al mismo tiempo la totalidad de la célula reproductiva masculina gira, como si fuera un tirabuzón o una broca.
La dinámica se pudo registrar gracias a la unión del trabajo de tres grandes campos de conocimiento: biología celular, encabezada por el doctor Alberto Darszon; microscopía y cómputo, por el doctor Gabriel Corkidi y matemáticas y análisis de datos, por el doctor Hermes Gadelha. Los dos primeros son investigadores del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (IBt-UNAM) y el tercero es investigador de la Universidad de Bristol, en Reino Unido. También son co autores del avance Paul Hernández Herrera y Fernando Montoya, del Laboratorio de Imágenes y Visión por Computadora, del IBt-UNAM
“Resulta que en un medio acuoso el flagelo del espermatozoide bate sólo de un lado y esta severa asimetría está complementada por una rotación de la célula, que es lo que conjuntamente permite que el nado del espermatozoide sea progresivo y que cuando uno lo ve en dos dimensiones aparezca como si fuera simétrico. Pero cuando uno mira cómo bate el flagelo en tres dimensiones, se da cuenta de que no se mueve simétricamente, lo que es un cambio muy importante en la concepción que se tenía anteriormente del batido flagelar”, explicó a los lectores de Crónica el doctor Darszon.
El origen de esta investigación se remonta a 2005, cuando los doctores Darszon y Corkidi, hablaron de la posibilidades de poder analizar en microscopía objetos en tres dimensiones.
“Ahí viene la parte creativa, ingenieril, pues diseñamos un sistema en nuestro Laboratorio de Visión por Computadora que permitiera seguir a estas células en tres dimensiones. Fue un proceso largo porque hubo que conseguir dinero para poder comprar equipo pues tuvimos que usar cámaras muy caras de alta velocidad que pueden captar hasta 5 mil 500 imágenes por segundo. Una vez que tuvimos el equipo, diseñamos los programas específicos para estas fotografías microscópicas porque nada de esto es comercial. Hasta ese momento empezó el trabajo con muestras biológicas”, detalló a este diario el doctor Corkidi.
Experimentos y análisis
Los dos investigadores de la UNAM consideran que hay dos hechos afortunados que ayudaron para obtener este hallazgo: por un lado el hecho de que la tecnología en microscopios fue avanzando de manera paralela a su investigación, y por otra parte, la gran fortuna de haber conocido, en un congreso científico, al doctor Hermes Gadelha, de la Universidad de Bristol, experto en análisis matemático que había estudiado durante años el movimiento del flagelo de los espermatozoides”.
“Lo más valioso de estos logros es la colaboración multidisciplinaria. Hoy en día ya es imposible trabajar cada quien en su rincón y es sólo cuando podemos conjuntar disciplinas complementarias que podemos llegar a resultados más trascendentes”, dijo el doctor Corkidi.
El grupo implementó un dispositivo piezo-eléctrico, que intercalaron entre la lente del microscopio y la muestra con espermatozoides para hacer vibrar la lente u objetivo del microscopio 100 veces por segundo y así, cuando la lente se está moviendo, captar los diferentes planos focales microscópicos por donde se desplaza el espermatozoide. Al sumar las 5 mil 500 fotos por segundo se construye la imagen 3D. En cada experimento fotografiaron cinco segundos el nado de espermatozoides, lo que generó 27 mil imágenes por observación, las cuales fueron procesadas con herramientas matemáticas de análisis de datos del doctor Gadelha.
La noticia no sólo es importante porque explica cómo se mueve el espermatozoide sino porque abre una ventana para mirar en 3D estructuras y procesos de una de las células más fascinantes y fundamentales en el proceso de formación de una nueva vida.
Para tener una idea de la complejidad del espermatozoide y las muchas interrogantes que todavía le rodean se puede poner como ejemplo el hecho de que el aparato para mover el flagelo está constituido por más de 250 proteínas, tiene una geometría y una estructura muy particular y conservada en células ciliadas. Además recientemente se ha descubierto que este aparato tiene características de asimetría y múltiples formas de regulación.
“En las parejas en el mundo se considera que hay un 9 por ciento de infertilidad. De ese 9 por ciento de las parejas, más o menos la mitad se asocia a disfunciones del espermatozoide. De las disfunciones del espermatozoide, resulta que alrededor de un 75 por ciento de los casos de infertilidad no se ha podido identificar una razón por la que no hay la capacidad de fecundar. Eso quiere decir que nos están faltando herramientas para identificar disfunciones del espermatozoide. Con esta nueva ventana que tenemos, para poder mirar cómo nada el espermatozoide en 3D, quizá podamos identificar algunas de las razones que impiden que el espermatozoide pueda fecundar”, añadió el doctor Darszon.
