Bioenergética de la movilidad y capacitación de espermatozoides de porcino

Abstract

Los espermatozoides recién eyaculados no pueden fecundar al ovocito, sino que tienen que residir un tiempo en el tracto reproductor femenino, para adquirir la “capacidad” de fecundarlo. La capacitación espermática involucra una serie de cambios estructurales y funcionales que posibilitan el desarrollo de funciones espermáticas necesarias para una correcta fecundación, como la hiperactivación, la orientación quimiotáctica, la reacción acrosómica y la fusión con la membrana plasmática del ovocito. Desde la eyaculación hasta la fecundación, la maquinaria bioenergética del espermatozoide debe generar suficiente ATP para mantener la movilidad. La producción de ATP en espermatozoides de mamíferos se produce a partir de dos vías metabólicas principales: la glucólisis (asociada a la vaina fibrosa de la pieza principal) y la fosforilación oxidativa (OXPHOS llevada a cabo en las mitocondrias de la pieza media), existiendo diferencias interespecíficas en la utilización de una u otra vía como fuente principal de energía. Así como el metabolismo bioenergético posee un rol esencial en la movilidad de los espermatozoides de mamíferos, también es crucial en su capacitación. Los cambios bioquímicos que ocurren, como el transporte activo de iones, la activación de vías de señalización y la fosforilación intensiva de proteínas, estarían asociados a un aumento de la demanda energética. En la especie porcina, la obtención de energía para la movilidad parecería depender principalmente en la vía glucolítica y se ha demostrado que la vía respiratoria resulta clave para la capacitación. Sin embargo, existe muy poca información acerca de la asociación específica de los procesos bioquímicos que ocurren durante la capacitación con el funcionamiento de alguna de estas vías metabólicas, y por consecuencia, de las demandas bioenergéticas asociadas a los dichos procesos. En este trabajo, evaluamos el efecto de la presencia o ausencia de sustratos glucolíticos y respiratorios, y de combinaciones de estos, sobre la cinética del movimiento de espermatozoides de cerdo a lo largo de 8 h de incubación. A partir de estos resultados de movilidad se seleccionaron los medios óptimos suplementados con los diferentes sustratos y se evaluaron distintos marcadores de capacitación. Los resultados fueron analizados mediante modelos lineales generalizados mixtos con distribuciones binomiales y pruebas de medias marginales post-hoc. La movilidad de los espermatozoides que fueron agregados a un medio sin sustratos y a medios suplementados con lactato, piruvato y sus combinaciones mostraron una caída significativa luego de las primeras 2 h de incubación, mientras que los medios suplementados con glucosa, y en combinación con piruvato sostuvieron la movilidad hasta por 6 h antes de caer significativamente. Con respecto a la capacitación, los espermatozoides que fueron incubados por 4 h con diferentes concentraciones de glucosa en combinación con piruvato presentaron cambios significativos en los porcentajes de células con reacción acrosómica inducida y patrones B de tinción con CTC. Estos resultados sugieren que, tanto la motilidad como la capacitación espermática están ligadas a la disponibilidad de fuentes exógenas de sustratos respirables y glicolíticos en esta especie. Sin embargo, son necesarios más estudios para dilucidar cómo la incorporación de dichos sustratos afecta a la cinética de cada vía metabólica (OXPHOS y glicólisis) y cuáles son las demandas metabólicas de cada uno de los procesos específicos de la capacitación en esta especie.