Cambios en la bioenergética espermática asociados a la capacitación: no todos los ratones son el ratón de laboratorio

Abstract

Los espermatozoides de los mamíferos adquieren la capacidad de fecundar gracias de una serie de cambios fisiológicos, morfológicos y bioquímicos que experimentan luego de ser eyaculados. Estos cambios ocurren en su totalidad dentro del tracto reproductivo femenino y conforman un síndrome denominado “capacitación”. Numerosos procesos fisiológicos cruciales para la adquisición y manutención del estado capacitado (intercambio y acumulación de iones, fosforilación de proteínas, hiperactivación) requieren de un importante aporte energético para ser llevados a cabo. Además, se ha comprobado que la ocurrencia de estos procesos se halla condicionada, de manera especie-específica, a la actividad de dos vías metabólicas principales, que en estas células se hallan estrictamente compartimentalizadas: la glicólisis anaeróbica, que ocurre asociada a la vaina fibrosa de la pieza principal y la fosforilación oxidativa (OXPHOS), que tiene lugar en las mitocondrias de la pieza media. Por lo tanto, se ha hipotetizado que las demandas metabólicas de los espermatozoides pueden modificarse durante la capacitación. En el espermatozoide de ratón, ambas vías metabólicas regulan eventos ligados a la capacitación, sin embargo, poco se conoce acerca de los cambios que dicho síndrome provoca en la bioenergética de la célula. Además, los estudios en esta área tienden a ignorar la diversidad que presentan las diferentes cepas y especies de ratón en cuanto a los caracteres espermáticos. En este trabajo, utilizamos técnicas de análisis de flujo extracelular para analizar las variaciones provocadas por la capacitación en la actividad glicolítica y respiratoria de los espermatozoides de dos especies de ratón (Mus musculus y M. spicilegus) con diferentes niveles de performance espermática. A su vez, examinamos si estas variaciones afectan la habilidad de estas células de mantener concentraciones de ATP estables. En ambas especies, la exposición a medio capacitante promovió una modificación en la proporción de uso de las vías metabólicas, favoreciendo la preponderancia de la vía glicolítica. Sin embargo, se encontraron claras diferencias entre las especies respecto a las variaciones producidas y sus consecuencias en la bioenergética de la célula. En primer lugar, el switch metabólico no parece afectar los niveles de ATP en los espermatozoides de M. musculus, mientras que los disminuye en M. spicilegus. Además, los espermatozoides de M. spicilegus son capaces de compensar la pérdida de función de cualquiera de las dos vías metabólicas elevando la función de la vía complementaria, mientras que en el caso de M. musculus sólo se produce compensación cuando se inhibe la OXPHOS. Concluimos que, en ambas especies, la probable función del cambio metabólico es la de incrementar la provisión de ATP en las regiones distales del flagelo (pieza principal) para sostener las demandas energéticas adicionales derivadas de la capacitación. Por último, las diferencias observadas entre ellos metabolismos espermáticos de ambas especies parecen estar relacionadas a las diferencias en las características de motilidad y velocidad de natación de las mismas.