función de los espermatozoides
in vivo, los espermatozoides eyaculados de todos los mamíferos eutherianos no pueden fertilizarse hasta que hayan sido capacitados, lo que permite que la reacción de acrosoma (AR) tenga lugar cuando los espermatozoides se acercan o entran en contacto con el ovocito . La capacitación es un fenómeno dependiente del tiempo, con el curso absoluto del tiempo siendo específico de la especie ., Prepara los espermatozoides para someterse a la AR con la liberación acompañante de enzimas líticas y la exposición de receptores de membrana, que son necesarios para la penetración de espermatozoides a través de la zona pelúcida (ZP) y la fusión con el oolema . El transporte de espermatozoides a través del tracto genital femenino puede ocurrir con bastante rapidez (tiempos tan cortos como 15-30 min se han reportado en los seres humanos), mientras que la capacitación puede tomar de 3 h a 24 h . Se especula; por lo tanto, que la capacitación no se completa hasta después de que los espermatozoides hayan entrado en el cúmulo oóforo., Este retraso es fisiológicamente beneficioso porque los espermatozoides no responden a las señales que inducen la AR hasta que se acercan a la ZP, previniendo la AR prematura que conduce en última instancia a la incapacidad del espermatozoide para penetrar las vestiduras de los óvulos . La capacitación espermática es una modificación postejaculatoria de la membrana plasmática espermática, que implica la movilización y/o eliminación de los componentes de la superficie, incluidas las glicoproteínas, el factor de decapacitación, el factor estabilizador del acrosoma y el inhibidor de la acrosina. La capacitación espermática implica cambios bioquímicos y biofísicos importantes en el complejo de membrana y el metabolismo energético., La presencia de altas concentraciones de colesterol en el plasma seminal, que mantiene una alta concentración de colesterol en las membranas espermáticas, parece ser el factor más importante para inhibir la capacitación . La capacitación se asocia con un aumento de la fluidez de la membrana, causada por la eliminación de colesterol de la membrana plasmática de los espermatozoides a través de aceptadores de esteroles presentes en las secreciones del tracto Femenino . Un cambio marcado en la motilidad de los espermatozoides, llamado hiperactivación, también se asocia con la capacitación., Los espermatozoides hiperactivados exhiben un patrón de motilidad extremadamente vigoroso pero no progresivo, como resultado de la afluencia de Ca2+, lo que causa un aumento de la curvatura flagelar y un movimiento lateral extremo de la cabeza del espermatozoide . Proteasoma participa en la activación de los canales de calcio que también conduce a un aumento de la fluidez de la membrana, y la permeabilidad . Estos eventos son seguidos por, o ocurren simultáneamente con, (1) una disminución en la carga superficial Neta, (2) Área devoidada de proteína intramembrana y esteroles, y (3) aumento de las concentraciones de fosfolípidos aniónicos ., La motilidad hiperactivada es esencial para la penetración del esperma en los complejos oocito–cúmulo intactos tanto in vitro como in vivo .
el espermatozoide se une al ZP con su membrana plasmática intacta después de penetrar en el cúmulo oóforo. La Unión del esperma ocurre vía receptores específicos a las glicoproteínas de ZP localizadas sobre la cabeza anterior del esperma . La glicosilación de las glicoproteínas ZP es un aspecto importante de la interacción esperma–ZP., Se cree que la glicoproteína ZP-3 humana (ZP3) tiene un papel central en el inicio de la AR ; sin embargo, se ha demostrado recientemente que ZP1 y ZP4 humanos también están implicados en el proceso . El AR es un evento exocitótico acoplado estímulo-secreción en el que el acrosoma se fusiona con la membrana plasmática suprayacente . Las múltiples fusiones entre la membrana acrosomal externa y la membrana plasmática dan como resultado la liberación de enzimas hidrolíticas (principalmente acrosina) y la exposición de Nuevos dominios de membrana, los cuales son esenciales para que la fertilización continúe., Las enzimas hidrolíticas liberadas del acrosoma digieren el ZP, permitiendo que el espermatozoide penetre en el ovocito . La AR parece ser fisiológicamente inducida por estimulantes naturales como el líquido folicular (FF), progestina, progesterona e hidroxiprogesterona . El líquido folicular y las células de cúmulo contienen progesterona unida a proteínas que se ha identificado como uno de los agentes inductores de la reacción de acrosoma más importantes . El líquido folicular estimula la RA de manera dosis-dependiente ., Se describió un vínculo entre el estradiol producido localmente por espermatozoides eyaculados, AR y la capacitación espermática . Además, la evidencia indica que los estrógenos ambientales pueden estimular significativamente la capacitación de espermatozoides de mamíferos y la RA . Por lo tanto, la RA probablemente se inicia cuando los ligandos producidos por el ovocito se unen a los receptores espermáticos. Esta señal se transduce intracelularmente a través de segundos mensajeros, lo que finalmente conduce a la exocitosis ., Se han identificado varias vías de segundo mensajero en espermatozoides humanos, incluidas las que resultan en la activación del monofosfato cíclico de adenosina (cAMP), el monofosfato cíclico de guanosina (GMPc) y las proteínas quinasas dependientes de fosfolípidos . Estas quinasas se llaman, respectivamente, proteína quinasa a, proteína quinasa G y proteína quinasa C. es posible que estas vías interactúen para garantizar una respuesta óptima en el lugar y el momento correctos durante el proceso de fertilización., Aunque la concentración de cGMP en semen humano eyaculado es casi siete veces menor que cAMP, se especula que ambos nucleótidos tienen un papel similar en AR ya que sus proteínas quinasas dependientes están estrechamente relacionadas . La AR también puede ser inducida por estimulantes artificiales que causan y aumentan el calcio intracelular de los espermatozoides .
la integridad del acrosoma es crucial para la fertilización. Una alta proporción de espermatozoides con acrosomas intactos se ve en los eyaculados de los hombres normales. En tales individuos, sin embargo, las células espermáticas del 5 5-20% pueden exhibir ARS espontáneos que no son de ninguna significación clínica ., Por el contrario, varias condiciones anormales que afectan el acrosoma espermático pueden conducir a una disminución de la capacidad de fertilización. Los espermatozoides sin cabeza redonda (espermatozoides globozoospermicos) no pueden fertilizar los ovocitos, y el aumento de los porcentajes de acrosomas morfológicamente anormales se relacionó con el fracaso de la fertilización en la tecnología de reproducción asistida (ART) utilizando la fertilización in vitro convencional (FIV). Porque la RA es un fenómeno dependiente del tiempo, no puede ocurrir prematuramente o demasiado tarde ., Tanto la AR prematura como la incapacidad de los espermatozoides para liberar el contenido acrosomal en respuesta a estímulos adecuados (conocida como insuficiencia AR) se han asociado con infertilidad masculina inexplicable . Aunque se desconoce la causa de la RA prematura, el inicio prematuro (independiente del estímulo) de la exocitosis acrosomal parece estar relacionado con una perturbación de la estabilidad de la membrana plasmática. En esta situación, la RA puede no implicar una activación prematura del proceso mediado por el receptor, sino que refleja una fragilidad inherente de la membrana espermática, lo que lleva a una pérdida acrosomal independiente del receptor ., Los anticuerpos antiespumantes (AAS) pueden afectar negativamente la capacidad de los espermatozoides para someterse a la capacitación y AR . Chang et al. reportó una reducción en la tasa de fertilización ya sea por IgG directamente unido a los espermatozoides o IgM presente en el suero Femenino. La combinación de IgG e IgA puede tener un efecto negativo sinérgico en la fertilización . Las sustancias tóxicas para los espermatozoides también pueden afectar la RA. Las altas concentraciones de fitoquímicos dietéticos, como la genisteína, la isoflavona y la β-lapacona, mostraron suprimir la AR de una manera dependiente de la dosis y el tiempo en el modelo de rata ., La inhibición de la AR por la genisteína parece implicar la vía de la proteína quinasa C, mientras que la β-lapacona tiene un efecto citotóxico directo sobre la membrana de los espermatozoides. Se sugiere que la genisteína y la β-lapacona podrían tener un impacto en la fertilidad masculina a través de la supresión de AR en dosis altas y la inducción de AR en dosis bajas . Los bloqueadores de los canales de calcio también pueden interferir con el evento exocitótico de AR., La incubación de espermatozoides con bloqueadores del calcio, como la Trifluoperazina (inhibidor de la calmodulina), el verapamilo (inhibidor del Canal Ca2+) y la nifedipina (inhibidor del canal Ca2+ dependiente del voltaje) redujeron significativamente la capacidad de los espermatozoides de hámster para someterse a la RA .
Las publicaciones recientes sobre RA se han centrado en los aspectos bioquímicos y funcionales de la fusión espermatozoide–ovocito. Se ha demostrado que en humanos, ZP1 además de ZP3 y ZP4 se une a espermatozoides capacitados e induce exocitosis acrosomal ., La AR inducida por ZP3 implica la activación de canales de calcio operados por voltaje de tipo T (Voc), mientras que ZP1 y ZP4 involucran Voc de Tipo T y L. Chiu et al. informó que la glicodelina-A, una glicoproteína presente en el tracto reproductivo femenino, sensibiliza a los espermatozoides a la AR inducida por ZP en un mecanismo específico de glicosilación que involucra la activación de la vía adenilil ciclasa/PKA, la supresión de la activación de la quinasa regulada por señal extracelular y la regulación ascendente de la afluencia de calcio inducida por ZP., Estos hallazgos sugieren que la glicodelina-A puede ser importante, in vivo, para garantizar la plena respuesta de los espermatozoides humanos a la ZP.