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Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Espermatozoides en busca de calor

El prefijo griego termo, termo, significa calor o temperatura, mientras que la expresión, también griega, taxi, taxi señala dirección, movimiento, etcétera, por lo que termotaxis indicaría un traslado o movimiento condicionado por la temperatura, del mismo modo que en la quimiotaxis el factor responsable del cambio sería una sustancia química. Por ejemplo, sería un mecanismo de termotaxis el que disponen muchos misiles aéreos, terrestres o marítimos para que localicen y alcancen sus blancos enemigos, que se desplazan con maniobras de diversión bien en el aire, tierra o mar, respectivamente.

Pues bien, si atendiésemos al contenido de los anuncios que nos atosigan por doquier, llegaríamos a la conclusión de que los responsables de muchas campañas publicitarias opinan que los hombres se sienten fundamentalmente atraídos por las mujeres curvilíneas y cálidas. Puede ser o no verdad, pero lo cierto es que, al menos en sus espermatozoides, ello parece tener un sustrato biológico.

El éxito de un espermatozoide, el llegar a alcanzar y fertilizar un óvulo, es una tarea que supera a cualquier hazaña deportiva. Un eyaculado humano normal posee un volumen de 2 a 6 ml, y transporta entre 60 y 300 millones de espermatozoides. Aproximadamente, para fertilizar al óvulo se calcula que inicialmente han de haber más de 20 millones de espermios por ml. ya que, de todos ellos, solo alcanzan el útero unos 250, de los que uno será el vencedor. Además, el viaje a lo largo de las trompas de Falopio y del tracto genital femenino está lleno de dificultades y peligros. ¿Cómo vencerlos?

TERMOTAXIS. Parte de la respuesta acaba de llegar desde Israel. En Rehovot radica una de las instituciones científicas más prestigiosas del mundo, el Instituto Weizmann para la Ciencia, donde trabajan más de 2500 científicos, doctorandos, personal técnico y auxiliar, investigando en muy diversas áreas del saber humano, desde las Matemáticas y los Nuevos Materiales a la protección del Medio Ambiente, pasando por las variadas ramas de la Biomedicina.

Uno de los equipos investigadores está liderado por el prof. Michael Eisenbach, en el Departamento de Química Biológica, teniendo como colaboradores a los doctorandos Anat Bahat y Anna Gakamsky, al Dr. Ilan Tur-Kaspa del Centro Médico Barzilai de Ashkelon y a la científica argentina Dar. Laura C. Giojalas.

Hace ya más de diez años que el propio prof. Eisenbach publicaba una serie de artículos, el primero de ellos en los Proceedings of the National Academy of Sciences, U.S.A, sobre su descubrimiento de que el óvulo podía atraer a los espermatozoides mediante la liberación de una sustancia química, es decir, por quimiotaxis. Sin embargo, la señal química de quimiotaxis no puede recorrer grandes distancias ni vencer las sinuosidades del recorrido por lo que no podía ser la responsable del viaje total del espermatozoide.

Por otra parte, ya se conocían algunos mecanismos reproductores regulados por la temperatura en microorganismos y gusanos, pero nunca se había descrito ninguno en mamíferos. Ahora se acaba de descubrir. ¿Cómo opera esta especie de GPS biológico?

LOS DOS GRADOS. Tras atravesar el útero las células del esperma entran en las trompas de Falopio, en cuyo interior se "anclan", haciendo una pausa en el recorrido, pausa que les sirve para sufrir un proceso de maduración que facilite su papel fecundador. Tras la maduración se "desanclan", con lo que si ha tenido lugar la ovulación en las anteriores 24 horas, liberando un huevo dispuesto a ser fertilizado, sería el momento adecuado para el largo y complicado viaje del espermatozoide a lo largo del tubo, hasta el lugar del encuentro. Hay que recordar que cuando el óvulo abandona el ovario, penetra en la trompa de Falopio adyacente y es impulsado hacia el útero gracias a unas proyecciones denominadas cilios que se localizan en la superficie interna de la trompa. Y si el óvulo es fecundado en su interior, donde tienen lugar la mayoría de las fecundaciones, se suele implantar en el útero bajo condiciones óptimas.

El viaje del espermatozoide hacia el encuentro, en la trompa, puede ocurrir tan solo en unos pocos minutos gracias a la ayuda proporcionada por la existencia de una diferencia de temperatura. Los sitios de "descanso" de los espermatozoides en las trompas poseen una temperatura dos grados inferiores a la del lugar de fertilización donde se encuentra el óvulo. Y lo que sucede es que los espermatozoides maduros se siente atraídos por ese calor suplementario y viajan a su encuentro.

El equipo del Dr. Eisenbach ha realizado la comprobación construyendo un dispositivo de laboratorio simulando el sitio de "descanso" de los espermatozoides y el lugar de fertilización con una conexión tubular entre ambos. En principio, en este sistema, han investigado el comportamiento del esperma de conejos y los resultados mostraron la existencia del fenómeno de atracción desde el lugar "frío" de 37ºC hasta el lugar "caliente" de 39ºC; que la atracción disminuía cuando las temperaturas iban igualándose, aunque aún se manifestaba con solo 0,5º C de diferencia de temperatura; y lo más importante, que solo responde a este mecanismo de termotaxis el esperma maduro, el capacitado para la fertilización, mientras que no lo hace así el esperma inmaduro.


MÁS. ¿Se pueden extrapolar los resultados a humanos?. Así lo indican otras investigaciones que, con otras colaboraciones, han realizado miembros del equipo investigador, por lo que la idea actual es la de que existe una especie de complejo sistema de localización biológico para ayudar al encuentro ordenado, no caótico entre óvulo y espermatozoide adecuado. A unas determinadas distancias el mecanismo responde a un modelo de termotaxis, mientras que a distancias menores operaría un modelo de quimiotaxis.

En cuanto al modelo de quimiotaxis también es muy selectivo. Solo una fracción cercana al 10% de una determinada población de esperma suele ser la que responde quimiotácticamente, siendo coincidente con la de los espermatozoides más capacitados maduros. Además, tanto la posibilidad de respuesta quimiotáctica como la capacitación de los espermatozoides son transitorias, con vida media de 50 minutos a 4 horas. Por ello, la quimiotaxis serviría para seleccionar mejor a los espermatozoides más capacitados y para prolongar su periodo de tiempo de disponibilidad.

No se conocen aún ni la naturaleza de las sustancias quimioatractivas, que podrían ser péptidos termoestables, ni tampoco los mecanismos moleculares del proceso de termotaxis. En todo caso, estos nuevos conocimientos sobre los complejos mecanismos de la fertilización en los mamíferos serán útiles, antes o después, para la ayuda o control de los procesos de fecundación.