BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE LA

CAPACITACIÓN Y REACCIÓN ACROSÓMICA EN

EL ESPERMATOZOIDE

ÍNDICE

- INTRODUCCIÓN

- DESARROLLO

o Capacitación

o Capacitación “in vitro”

o Reacción acrosómica

o Los inductores de la reacción acrosómica

Ionóforos

Zona pelúcida

Unión de la zona pelúcida: unión primaria y unión

secundaria

Penetración de la zona pelúcida y fusión de membranas

Reacción cortical

Líquido folicular, ovidutal y células del cúmulo oóforo

Paso del espermatozoide a través del cúmulus

Progesterona

Moduladores metabólicos

Efecto de la disminución térmica

o Técnicas de detección de la reacción acrosómica

- MIRAS A LA INVESTIGACIÓN. REFLEXIONES FINALES

- BIBLIOGRAFÍA

1

BIOLOGÍA MOLECULAR Y CELULAR DE LA CAPACITACIÓN Y LA

REACCIÓN ACROSÓMICA EN EL ESPERMATOZOIDE

INTRODUCCIÓN

Los seres humanos, al igual que todos los seres vivos, tenemos un periodo de

vida limitado, por lo que debe de haber un mecanismo capaz de asegurar la

perpetuación de la especie, que nos permita la creación de nuevas generaciones. Ese

mecanismo es la reproducción. Más concretamente, en nuestra especie, hablamos de

reproducción sexual o sexuada, definida por la producción de descendencia mediante la

fusión de una célula sexual femenina (oocito) y una célula sexual masculina

(espermatozoide).

Para que esta fusión se pueda llevar a término es necesario que se den

correctamente una serie de pasos:

- Gametogenia; proceso de formación y desarrollo de gametos (células

germinativas especializadas). La gametogenia prepara dichas células para la

fecundación, pasando por la reducción del número de cromosomas, que se

reducen a la mitad por meiosis, y el cambio morfológico de la célula. En

varones se denomina espermatogenia, y en mujeres ovogenia.

- Trasporte de gametos. Los gametos deberán encontrarse en la ampolla de la

trompa uterina, donde se producirá la fecundación. El ovocito secundario lo

hará a través de la ovulación, seguida de la acción de barrido de las fimbrias

y el peristaltismo de la pared de la trompa. El trasporte de los

espermatozoides, por otro lado, se puede dividir en tres fases:

o Emisión, en la que el semen llega a la parte prostática de la uretra.

o Eyaculación, en la que el semen es expulsado de la uretra y

depositado en el cuello uterino.

o Transporte en el aparato reproductor femenino, propiciado

principalmente por las contracciones musculares de las paredes de la

vagina y útero. Es en esta fase en la que se da la capacitación del

espermatozoide.

2

- Fertilización. Es el momento concreto en el que se produce la fusión de las

dos células sexuales. Engloba cuatro eventos principales:

o Contacto y reconocimiento entre espermatozoide y ovocito.

o Regulación de la entrada del espermatozoide al ovocito. Apuntar que

solo un espermatozoide podrá entrar, siendo el resto inhibidos para

tal efecto.

o Fusión del material genético de ambos gametos.

o Activación del metabolismo del ovocito para comenzar el desarrollo.

En el proceso de fertilización es donde encontraríamos nuestra segunda

materia de estudio, la reacción acrosómica, vital para que entren en

contacto espermatozoide y ovocito.

DESARROLLO

Una vez ubicados en su entorno la capacitación y la reacción acrosómica,

procederemos a explicarlas en profundidad.

Capacitación

La capacitación comienza tras la eyaculación, cuando los espermatozoides

entran en contacto con los elementos del tracto genital femenino. Los espermatozoides

recién eyaculados no reúnen las condiciones adecuadas para fecundar el ovocito; se han

de someter a un periodo de acondicionamiento en el que van a sufrir una serie de

cambios estructurales y fisiológicos que les habilitará para sufrir la reacción acrosómica.

Podría hablarse de la maduración final del gameto masculino promovida por los

elementos del tracto femenino.

En cuanto a la duración del proceso, no hay convenio entre los distintos autores,

encontrándose los que defienden las dos horas (Finn Geneser, 2005) y otros que

aseguran las siete horas (Moore Persaud, 2004).

El proceso de capacitación espermática es un proceso reversible que se debe a la

habilidad de ciertas moléculas de disociarse y reasociarse con la membrana del

espermatozoide. Estas moléculas son conocidas bajo el término de “factores de

decapacitación” o “factores decapacitantes”. Están presentes en el plasma seminal

3

actuando como vesículas donadoras de colesterol y por tanto inhibiendo la capacitación.

Durante el paso del semen a través del tracto femenino, el plasma seminal se elimina, y

con él los factores decapacitantes. Los agentes que estimulan su pérdida son los

“factores capacitantes”.

Entre los cambios a nivel fisiológico se encuentran los cambios en el

metabolismo. Se produce un aumento de la glucolisis y del consumo de O2.

Antes de sumergirnos en la serie de cambios que se dan a nivel de membrana

espermática es conveniente señalar que los espermatozoides constan de una membrana

continua que queda dividida en cabeza y cola. La membrana de la porción cefálica a su

vez consta de tres regiones:

- Porción acrosomal: parte de membrana que recubre el acrosoma.

- Porción ecuatorial: donde las membranas acrosomal y plasmática se unen en

la reacción acrosómica.

- Porción post- acrosómica: la membrana que recubre la última porción de

cabeza.

En cuanto a la membrana que recubre el flagelo, distinguiremos dos dominios:

- Pieza intermedia.

- Pieza terminal.

Esta membrana está sometida a cambios tanto a su paso por el epidídimo, en el

momento de la eyaculación y en el transcurso de la capacitación. En este último se

produce un aumento de la permeabilidad, redistribución de proteínas dependientes de

calmodulina así como de otras moléculas y cambios en la composición de lípidos de la

membrana, produciéndose un descenso del colesterol con el consiguiente aumento de

fosfolípidos.

El descenso de colesterol en la membrana plasmática encuentra su razón en la

presencia de proteínas captadoras de esteroles en el tracto femenino. Diversos estudios

han comprobado la relación existente entre la concentración de fosfolípidos y colesterol

en la membrana con la concentración de albúmina en el medio. Nos encontramos en el

líquido folicular una albúmina y HDL con cierto grado de especificad, siendo capaces

de unir 2 o 3 más cantidad de colesterol que los aceptores presentes en el suero

sanguíneo. Esta afinidad se acentúa en presencia de bicarbonato, siendo este compuesto

esencial durante la capacitación. El desprendimiento de colesterol de la membrana se

produce debido a la menor concentración de colesterol en las células del útero, lo que

4

hace que los espermatozoides presenten un gradiente negativo de colesterol hacia el

exterior, induciendo así la capacitación y un aumento de la fluidez de membrana.

El incremento de la fluidez facilita el movimiento de proteínas y receptores, lo

que propicia la transducción de señales y la futura interacción entre los dos gametos. A

su vez, la migración de proteínas supone la formación de zonas precursoras de la fusión

de la membrana plasmática con la membrana acrosomal externa.

La capacitación también involucra la liberación de otras sustancias de superficie

de la membrana del espermatozoide. Entre ellas se encuentra la pérdida gradual de la

cubierta glucoproteica ubicada sobre la región cefálica que el espermatozoide recibió

durante su paso por el epidídimo y del plasma espermático. Ha sido demostrada

también, mediante inmunocitoquímica, la pérdida de los antígenos seminales de

superficie ya que se ha observado, marcando dichos antígenos con carbono, que los

espermatozoides recién eyaculados son aglutinados por los anticuerpos, mientras que

los que han permanecido previamente en el útero en condiciones capacitantes, no lo son.

La eliminación de las sustancias de la cubierta y la reorganización de elementos

conduce a la activación de receptores específicos para ligandos sobre la zona pelúcida

que antes estaban enmascarados.

En la capacitación, aumenta gradualmente la inestabilidad de la membrana,

preparándose así para su fusión. De hecho, algunos investigadores afirman que la

función de algunas de las sustancias que luego se desprenderán no es sino la de

estabilizar la membrana hasta el momento que, tras producirse el desprendimiento de las

mismas, empezará el proceso de reacción acrosómica. Un componente activo en la

desestabilización de la membrana es la fosfolipasa A2, que ha sido descrita como uno

de los mecanismos que dan comienzo a la capacitación y reación acrosómica ya que

produce lisofosfatidilcolina, que desestabiliza la membrana.

Las modificaciones en la composición y estructura de la membrana espermática

inducen cambios en la permeabilidad de iones. Las relaciones más importantes de iones

en la capacitación se dan a nivel de Na+, K+ y Ca2+. La actividad de la enzima Na+,

K+ - ATPasa disminuye durante la capacitación permitiendo el aumento de la

concentración de Na+ intracelular, que va a ser el principal estimulador de la

capacitación. A su vez, el K+ extracelular permite la capacitación espermática de

manera secuencial. En cuanto al Ca2+, ya Loeb demostró en 1915 la necesidad del

Ca2+ extracelular para aumentar la fertilidad en estrellas de mar. En el ser humano, el

aumento de Ca2+ será necesario para que se dé la “hiperactivación”.

5

La hiperactivación es un proceso fisiológico asociado a la ovulación ya que será

necesario para que los espermatozoides atraviesen la zona pelúcida. Va precedido de las

modificaciones ocurridas en la membrana y, como se ha puntualizado, requiere de la

presencia de Ca2+. La utilización de Ca2+ ionóforo ó dibutiril AMP cíclico aceleran la

capacitación y la aparición de la HA. Es característico de este proceso un movimiento

de gran curvatura y amplitud de flagelo, así como de un aumento de la amplitud de

desplazamiento lateral de la cabeza y velocidad curvilínea, pero con una disminución

del porcentaje de linealidad y velocidad lineal. Un dato a resaltar es que siempre que

hay capacitación se da la hiperactivación, pero no siempre que hay hipercinesis se da la

capacitación ni la reacción acrosómica.

Capacitación in vitro

El estudio de la capacitación espermática de manera fisiológica en el tracto

reproductor femenino (in vivo) es de gran dificultad, por lo que se ha intentado

extrapolar dicho proceso a un laboratorio mediante técnicas, medios de cultivo y

condiciones ambientales determinadas, para reproducir con la mayor exactitud dicho

proceso. Esta técnica es la que denominamos capacitación “in vitro”. El desarrollo de

estas técnicas capaces de recuperar los espermatozoides móviles, nos permite

seleccionar aquellas células espermáticas con mayor movilidad y capacidad fecundante

para ser posteriormente aplicables en programas de inseminación intrauterina (IU) y

FIV. Estas técnicas se basan en la inducción de la capacitación espermática debido a la

eliminación del plasma seminal, y por lo tanto de los FD, activando los procesos de HA

y RA. Se puede decir que entre las técnicas de recuperación de espermatozoides móviles

más utilizadas encontramos el “swim-up”, gradientes de percoll, filtración en columnas

de Sephadex y el dextrano. Entre las distintas metodologías de capacitación “in vitro”

mencionadas anteriormente se considera la técnica de “swim up” como el método más

sencillo y barato.

Los medios de incubación utilizados en la inducción de la capacitación “in vitro”

poseen una alta fuerza iónica con el objetivo de desplazar los FD, y pH alcalino

responsable de apartar las proteínas de la superficie de la membrana plasmática,

incrementando el flujo de calcio hacia el interior de las células espermáticas y

produciendo una activación de las fosfolipasas. En la incubación de los

6

espermatozoides con el fin de inducir “in vitro” se requiere durante la capacitación

espermática condiciones ambientales definidas de humedad y dióxido de carbono.

En el día de hoy, la utilización de inductores de la reacción acrosómica junto con

técnicas de capacitación “in vitro” nos permite obtener mayor información sobre

posibles disfunciones de la capacidad fecundante del espermatozoide. De ello se

encarga el test ARIC (Acrosomal Reaction Induction Challenger) que es utilizado

actualmente con éxito como prueba diagnóstica de la capacidad fecundante de un

eyaculado en semen humano.

Reacción acrosómica

La reacción acrosómica (RA) es un proceso exocítico dependiente del calcio. El

acromosoma espermático, procedente del aparato de Golgi, forma una envoltura

acrosómica en cuyo interior existen una gran variedad de enzimas hidroliticas. Dichas

encimas, desempeñan un papel esencial durante la RA, siendo la liberación inicial de

acrosina un estimulador de la RA el responsable de la fijación del espermatozoide al

ovocito.

Debido a la posición del acrosoma en la cabeza espermática, la membrana

acrosómica se dobla, transcurriendo paralela por casi todo el territorio por el que se

extiende. Durante la RA se produce la defenestración entre la membrana plasmática y

acrosómica externa en la región apical y en el segmento principal del acrosoma por

múltiples fusiones puntuales, debido principalmente a la acción de la fosfolipasa A2,

mientras que el segmento ecuatorial permanece intacto durante todo el proceso.

Las encimas liberadas del acrosoma durante la RA facilitan el paso del

espermatozoide a través del cúmulo ooforo y zona pelúcida. La sincronía entre ambos

eventos es imprescindible para que la fecundación tenga lugar. Así una RA prematura

implica un descenso de la fertilidad debido a la adhesión de los espermatozoides que

sufren la RA después de atravesar el cúmulo ooforo son capaces de unirse a la

membrana pelúcida, dando lugar a la penetración del ovocito.

En los espermatozoides humanos es necesario que se produzca la RA, como

consecuencia de la capacitación, para que la fusión con la membrana pelúcida tega

lugar. Algunas células pueden sufrir la RA de manera espontánea, existiendo diversas

7

experiencias que muestran la necesidad de moléculas especificas con el ovocito en la

inducción de la RA.

En los mamíferos, los espermatozoides deben experimentar la RA para atravesar

la ZP del ovocito. El acromosoma es un gránulo de gran tamaño que contiene enzimas

en forma de zimógeno, fundamentalmente hialuronidasa, y que se encuentra situado en

la región apical de la cabeza del espermatozoide, bajo su membrana plasmática.

Se ha comprobado que el cúmulo expandido y la ZP de los ovocitos humanos contienen

algunos factores capaces de inducir la RA en los espermatozoides capacitados del

macho. La ZP estimula el aumento en la actividad de la adenilato ciclasa del

espermatozoide, dando lugar a un aumento en la concentración intracelular del AMPc.

Esta elevación del AMPc precede a la RA, lo que sugiere que el AMPc pueda estar

involucrado en la ruta de señales que lleva a la exocitosis del contenido acrosomal. El

AMPc, está implicado en reacciones de fosforilación de proteínas espermáticas, en las

que se está investigando para desvelar su papel dentro de la funcionalidad espermática.

Tras la interacción entre el receptor espermático y el estímulo procedente del ovocito, se

dispara la fusión de la membrana plasmática con la membrana acrosomal externa, el

influjo de calcio aumenta el pH, receptores de proteína G, y activación de segundos

mensajeros junto con la proteína Kinasa C y la fosfolipasa, desempeñan un papel

principal. Como consecuencia de estos eventos se produce un incremento en la

concentración de calcio intracelular, degradación de fosfoinositoles y formación de

diacilglicerol (DAG) que actuaría como mensajero intracelular de la fusión entre la

membrana acrosomal externa y la plasmática, produciéndose la pérdida del acrosoma.

La RA es inducida, en espermatozoides previamente capacitados, por sustancias

presentes en los fluidos próximos al ovocito tales como: líquido folecular cúmulo

ooforo y células de la granulosa. La presencia de iones K+ en el medio es necesaria para

que la RA tenga lugar, siendo las concentraciones muy altas o bajas responsables de una

mala respuesta acrosómica. Se han encontrado concentraciones de K+ entre 20 y 30

mM en fluidos procedentes del tracto de la hembra, proponiéndose una posible

regulación “in vivo” de la RA en espermatozoides.

La glucosa, puede retardar la aparición de la reacción acrosómica, mientras que

la fucosa, lactosa, L-glucosa y galactosa no ejercen esta acción sobre los

espermatozoides.

La peroxidación lipídica y los radicales libres reducen la fluidez de la membrana

plasmática, inhibiendo los procesos fusogéneticos de membrana y de la RA.

8

Las técnicas de fecundación “in vitro” (FIV) analiza la capacidad fertilizante de un

ayaculado, siendo la determinación de la RA en espermatozoides y el test de hámster las

pruebas más correlacionadas con el FIV, si bien existen detractores de esta primera

técnica como método de predicción de la fertilidad.

Los inductores de la reacción acrosómica

Existen fluidos y moléculas capaces de inducir la reacción acrosómatica “in

vivo” y/o “in vitro”, requiriendo o no de una capacitación previa, tal es el caso de la

progesterona presente en las células del cúmulo y en el fluido molecular, ionóforo

A23187 y heparina. Los cambios de temperatura así como la congelación también

inducen un aumento de la RA. La reacción acrosómica inducida (fisiológica) y no la

espontánea, tiene función biológica esencial, de ahí la importancia distinción entre RA

inducida y espontánea.

Los indultos son utilizados “in vitro” con el fin de aumentar el porcentaje de

espermatozoides potencialmente capaces de fecundar un ovocito. Dichas sustancias son

utilizadas en pruebas diagnósticas de la capacidad fecundante de un eyaculado.

IONÓFOROS:

Moléculas capaces de estimular la RA en espermatozoides capacitados mediante la

inducción de un flujo de calcio hacia el interior del espermatozoide 1) son moléculas

potencialmente citotóxicas; y 2) ejercen una acción negativa sobre la movilidad y

viabilidad espermáica.

El ionóforo A23187 el más utilizado en la inducción de la RA. El efecto, ejercidos sobre

los espermatozoides varía dependiendo de la concentración espermática y del nivel de

proteínas presentes en el medio. Por lo tanto la concentración de ionóforo y el tiempo de

exposición, varía dependiendo de la especie y del medio utilizado, por lo que no existe

uniformidad en el método utilizado por los diversos autores.

ZONA PELÚCIDA:

La membrana pelúcida. Está compuesta por tres glicoproteínas (en algunas especies 4):

ZP1, ZP2 y ZP3. (Zp2 y ZP3), son moléculas de aspecto filamentoso unidas por ZP1,

más globular, dando lugar a la formación de una retícula tridimensional. ZP1 y ZP2 son

glicoproteínas estructurales, mientras que la glicoproteína ZP3 es la encargada del

9

reconocimiento e inducción de la reacción acrosomática del espermatozoide. El

reconocimiento entre ambos gametos esta mediado por un carbohidrato de la

glicoproteína ZP3, presente en la zona pelúcida del ovocito, y por una enzima

galactosil-transferasa localizada en la zona plasmática del espermatozoide.

Por lo tanto hay que tener en cuenta que la membrana pelúcida es altamente específica.

UNIÓN DE LA ZONA PELÚCIDA: UNIÓN PRIMARÍA Y

SECUNDARÍA:

La zona pelúcida presente en el momento de la fecundación, desempeña funciones

básicas en dicho proceso, tales como la unión del espermatozoide, la de la reacción

acrosómica, el bloqueo de la poliespermia y la protección frente a fundaciones

interespecíficas : además de desempeñar una función protectora del ovocito y del

embrión temprano.

Antes de atravesar la zona pelúcida, el espermatozoide se ha de unir a la ZP de ovocito,

unión mediada por la interacción entre moléculas con gran afinidad presentes en la

superficie de ambos gametos. Los espermatozoides que no son capaces de reconocer y

unirse a las glicoproteínas de la ZP o responder a la ZP sufriendo la reacción

acrosómatica no fecundarán al ovocito. En la unión primaria del espermatozoide a la

ZP, anterior a la RA (reacción acrosómica), está involucrada la glicoproteína

espermática ZP3; mientras que en la unión secundaria, que acontece tras la RA,

intervienen la glicoproteína ZP2 y la proteína PH2. El papel que tiene la unión

secundaria dentro del proceso de la fecundación es desconocido, hasta la fecha, parece

ser que el papel que desempeña le ZP1 es solamente estructural.

PENETRACIÓN DE LA ZONA PELÚCIDA Y FUSIÓN DE

MEMBRANAS:

Tras la RA y la unión a la ZP3, el espermatozoide atraviesa el espesor de la ZP para

alcanzar el espacio perivitelino. Según la hipótesis propuesta por O´Rand et al. La

presentación de la ZP se conseguiría mediante la acción coordinada de las enzimas

acrosomales liberadas en la RA y la potente fuerza de empuje desarrollada por el

movimiento del espermatozoide, que agita la cola de lado a lado y la cabeza de delante a

atrás.

Una vez en el espacio perivitelino, la membrana plasmática de la cabeza del

espermatozoide localizada sobre el segmento ecuatorial se une a la membrana

10

plasmática del ovocito, y se inicia en ese punto la fusión de ambas membranas. En el

proceso de fusión está implicada una proteína presente en la membrana plasmática del

espermatozoide, la bindina, que ha quedado liberada tras desprenderse el acrosoma y

que se unirá a la membrana del ovocito creando un canal por donde pasará el

espermatozoide al interior del ovocito. La entrada de la cabeza del espermatozoide en el

citoplasma del ovocito va acompañada de la incorporación gradual de su cola. Las

mitocondrias maternas pasarán a la siguiente generación. La fusión de membranas

desencadena la activación del ovocito.

REACCIÓN CORTICAL:

La activación del ovocito da lugar a la liberación hacia el espacio perivitelino del

contenido de los gránulos corticales (GC), situados al final del periodo de maduración

en posición periférica bajo la membrana plasmática del ovocito. Las enzimas

hidroliticas y glicoproteínas liberadas modifican las características fisicoquímicas de la

ZP de manera que se impide la entrada de nuevos espermatozoides y, por tanto, la

poliespermia. Este proceso se conoce como reacción cortical o de zona. La exocitosis de

los GC provoca la inactivación por hidrólisis de la glicoproteína ZP3 (responsable de la

unión primaria a la ZP y de la inducción de la RA de espermatozoide), estableciendo la

reacción cortical en esta especie.

Aunque la exocitosis de la mayoría de los GC se produce de forma explosiva tras la

fusión de membranas, algunos son liberados mientras el ovocito se encuentra en el

folículo ovárico y una vez maduro antes de ser fecundado esta exocitosis prematura

contribuye a la formación del espacio perivitelino, que permite el libre movimiento del

espermatozoide una vez atraviesa la zona pelúcida, favoreciendo su fusión con la

membrana del ovocito; y por otra a la modificación de las características fisicoquímicas

de la zona pelúcida y de la membrana plasmática del ovocito, de modo que solo un

espermatozoide con un movimiento vigoroso pudiera penetrarlo. Tras la fecundación los

gránulos corticales desaparecen del ovocito, liberando su contenido al exterior

impidiendo así que otro espermatozoide pueda penetrar en el ovocito.

LÍQUIDO FOLICULAR, OVIDUCTAL Y CELULAS DEL

CÚMULO OOFORO:

11

Del fluido folicular ha mostrado la presencia de proteasas, inhibidores de proteasas,

péctido natriurético auricular (PNA), antithrombina III, además de una amplia variedad

de esteroides.

El fluido oviductal desempeña un papel decisivo al final de la capacitación “in vivo”,

induciendo la RA. El fluido oviductal es mejor que el folicular para el mantenimiento de

la movilidad “in vitro”. Presentando unos buenos resultados de capacitación y RA.

También es importante la acción del cumulo ooforo como potenciador de la RA, siendo

su acción similar a la encontrada en el liquido folecular.

PASO DEL ESPERMATOZOIDE A TRAVÉS DEL CÚMULUS:

Los ovocitos están rodeados por unas cubiertas, la zona pelúcida y el cúmulus, que el

espermatozoide debe atravesar antes de penetrar al ovocito. El cúmulus, está constituido

por las células del cúmulus y por una matriz extracelular, cuyo principal componente es

el ácido hialurónico que se inserta a la ZP por su región fenestrada exterior.

Los espermatozoides deben estar capacitados y con el acrosoma intacto para atravesar el

cúmulus, pues se ha observado en varias especies que aquéllos no capacitados y los que

ya han sufrido la reacción acrosómica, aunque pueden unirse a la superficie de las

células del cúmulus, no pueden atravesarlo. Este hecho es contradictorio con la creencia

inicial que suponía que el espermatozoide utilizaría las enzimas hidroliticas de su

acrosoma, liberadas tras la reacción acrosómica, para digerir el ácido hidráulico de la

matriz extracelular del cúmulus.

Una proteína de superficie del espermatozoide denominada PH-20 es capaz de

hidrolizar el ácido hialurónico y permitir al espermatozoide atravesar la densa capa de

células del cúmulus, ayudado por su movimiento hiperactivo. Además, las células

expandidas del cúmulus de ovocitos maduros mejoran la movilidad del espermatozoide.

Así los espermatozoides capacitados y con el acrosoma intacto son capaces de atravesar

el cúmulus.

PROGESTERONA:

La progesterona induce el influjo de calcio hacia el interior del espermatozoide, lo que

resulta en un incremento de la RA.

Parece existir un receptor no genómico en la superficie del espermatozoide.

La progesterona estimula la exocitosis de manera dosis-dependiente, siendo utilizado en

casos de infertilidad masculina como potenciador de la capacidad fecundante. El flujo

12

de iones NA+ y la acción de una tripsin-proteasa parecen estar implicados en el

mecanismo de acción de la progesterona.

MODULADORES METABÓLICOS:

La capacitación, hiperactivación como la reacción acrosómica son procesos

dependientes de AMP cíclico (AMP-c).

La utilización de xantina, cafeína, teofilina y pentoxifilina produce un aumento de la

concentración de AMP-c debido a la inhibición de la fosfodiesterasa, existiendo una

posible acción sobre la fluidez de la membrana espermática mediante su interacción con

receptores adenosínicos. La cafeína muestra efectos negativos sobre la viabilidad

espermática debido a su acción como inhibidor de los mecanismos de reparación del

DNA y su potencial mutagénico. La pentoxifilina incrementa el porcentaje de RA y la

movilidad espermática siendo su uso recomendado en eyaculados de baja movilidad.

Los análogos del AMP-c estimulan la actividad de la protein-kinasa, incrementando el

porcentaje de espermatozoides reaccionados.

EFECTO DE DISMINUCIÓN TÉRMICA:

Estudios recientes muestran un aumento del porcentaje de RA, correlacionado

positivamente con el FIV. Como consecuencia probablemente las bajas temperaturas

inactivan la bomba de calcio, encargada de mantener los niveles de calcio intracelular

bajos, permitiendo un flujo de calcio e incrementando la RA.

Técnicas de detección de la reacción acrosómica.

El análisis de los cambios ocurridos en el espermatozoide durante la reacción

acrosómica bajo condiciones “in vivo” o “in vitro”, requiere la utilización de diversos

métodos de detección del estado del espermatozoide. La mayoría de estos estudios se

basan en la utilización de técnicas de microscopía electrónica y de fluorescencia. El

problema de esta metodología es el requerimiento de equipos costosos y un

entrenamiento del personal técnico que imposibilita su uso rutinario y se restringe a

determinados estudios.

La utilización de la microscopía de fluorescencia suele ir asociada a lectinas

vegetales o anticuerpos unidos normalmente a marcadores fluorescentes que se pueden

13

dirigir contra el contenido acrosómico o contra la membrana del cromosoma. Las

lectinas determinan la presencia y distribución de determinados azúcares en la

membrana plasmática o en la membrana acrosomal interna. Entre las más utilizadas en

la detección de los procesos de capacitación encontramos: Pisum Sativum(PSA),

Canavalia Ensiformis(ConA), Maclura pomífera(MPA), Arachis hypogaea(PNA),

Glycine ax(SBA) y Tricitum vulgaris(WGA). Por lo tanto, el uso de lectinas suele ir

asociado a test vitales o a test de permeabilidad de membrana con el fin de diferenciar el

estado del acrosoma en células viables y no viables. Como se ha dicho anteriormente

también es frecuente el uso de anticuerpos monoclonales o policlonales. Los anticuerpos

tienen la capacidad de unirse a receptores específicos presentes en la superficie de la

membrana determinando la presencia o no del acrosoma. El uso de esta técnica permite

la posibilidad de identificar el estado del acrosoma en presencia de glicoconjugados ,

capacidad limitada con el uso de lectinas.

Por lo tanto debido a la complejidad de las técnicas anteriormente citadas la

evaluación de la presencia o ausencia del acrosoma mediante tinciones para

microscopía óptica de campo claro, es actualmente, una de las técnicas de mayor

difusión entre los diversos equipos investigadores. Cabe resaltar entre las tinciones más

utilizadas la triple tinción, descrita por primera vez por Talbot y Chacon en 1981 para

semen humano. Dicha técnica mediante el empleo de azul Tripán, marrón Bismark y

rosa de Bengala es capaz de clasificar los espermatozoides en cuatro categorías: vivos

con acrosoma intacto; vivos reaccionados; muertos con acrosoma intacto y muertos

reaccionados. Con el tiempo se ha descrito una variante de esta tinción en la que se ha

omitido el azul Tripán debido al tiempo que requiere su realización.

MIRAS A LA INVESTIGACIÓN. REFLEXIONES FINALES

La capacitación y la reacción acrosómica es una parte esencial en la

fecundación. El estudio de estos dos procesos abre nuevas vías de investigación en el

campo de la fecundación, un área cada vez más solicitada ante el crecimiento de la

infertilidad. La eminente crecida de este problema en la sociedad moderna propiciada a

su vez por agentes externos (móviles, tabaco, estrés, ropa ajustada,…), ha exigido una

respuesta por parte del mundo científico. Esto se refleja en el desarrollo de técnicas

14

como la fecundación in vitro (FIV), inseminación artificial, microeyección

citoplasmática ICSI, diagnóstico prenatal, fish, implantación asistida,…

Para llevar a la práctica dichas técnicas es necesario inducir la capacitación

acrosómica en el laboratorio mediante técnicas de cultivo y en condiciones ambientales

determinadas. La capacitación in vitro mejora la calidad de los estudios realizados y

potencia la capacidad fecundante de un eyaculado. Puntualizando, la reproducción de la

capacitación en un laboratorio facilita a los investigadores información más rigurosa

sobre las condiciones fisiológicas que se dan en el aparato reproductor femenino. En

resumen, podemos decir que el estudio de la capacitación y de la reacción acrosómica

ha supuesto el desarrollo de nuevas técnicas que facilitan actualmente la fecundación.

La capacitación espermática se lleva a cabo en el tracto reproductor femenino.

Para que se produzca con éxito el macho y la hembra deben ser del mismo sexo, debido

a que los receptores específicos de esta última no reconocen a los espermatozoides

ajenos. Este hecho nos muestra una vez más la sabiduría de la naturaleza, en este caso

para garantizar la perpetuación de la especie. No obstante, el ser humano tiende a

romper las leyes de la naturaleza como en el experimento del “Test de Hámster”

Test de Hámster

En este estudio se puede determinar la capacidad fecundante de los espermatozoides

“in vitro”. Dicho nombre proviene del hámster dorado dada la capacidad de su ovocito

de, tras eliminar su zona pelúcida, fusionarse con espermatozoides humanos después de

ser capacitados “in vitro” y haber sufrido la reacción acrosómica. La fecundación in

vitro heteróloga no implica que los espermatozoides puedan fecundar in vivo.

Aunque la fecundación entre distintas especies aun no sea viable, esto supone un desafío

a la naturaleza.

El espermatozoide recorre una larga distancia desde que es depositado en el trato

cervical hasta que penetra en la zona pelúcida. ¿Cómo sabe el espermatozoide cuál es su

destino? Una de las hipótesis es la quimiotaxis, basada en la tendencia de los

espermatozoides a moverse en una dirección determinada (ovocito) por la influencia de

estímulos químicos. La quimiotaxis está documentada en numerosas especies marinas

(moluscos, quinodermos,…) cuyo esperma es atraído por una sustancia química hasta

los huevos. En una especie marina, Arbacia punctulata, se ha conseguido aislar una

15

sustancia quimiotáctica, “resact”. El “resact” difunde rápidamente en agua marina y

tiene un gran efecto a bajas concentraciones cuando es añadida a una suspensión de

esperma de Arbacia. Cuando una gota de agua de mar junto al esperma es añadida al

portaobjetos y le es inyectada el resact, se observa cómo el esperma migra hacia donde

el resact ha sido inyectado, confirmando así su naturaleza quimiotáctica. La quimiotaxis

en el ser humano se encuentra por el momento en el campo de la especulación,

hipotetizándo algunos autores que el ovocito secreta sustancias quimiotácticas en las

últimas etapas de la migración del esperma ( Hunter 1989). En 1991 Ralt y compañeros

suyos intentaron simular el experimento antes expuesto con esperma humano, pero no

funcionó ya que solo la mitad de las microinyecciones del supuesto factor quimiotáctico

derivó al desplazamiento del esperma a esa zona. Sin embargo, se mostró un hecho

sorprendente, y es que, en la mayoría de los casos, solo era fecundante el óvulo del que

provenía fluido que había causado una reacción quimiotáctica.

Aun con todo lo avanzado en los últimos tiempos, todavía queda mucho campo

por descubrir, y entre esto se encuentra la capacitación y la reacción acrosómica.

BIBLIOGRAFÍA

- Scott F.Gilbert, Developmental Biology 6th edition. Sinauer

Associates. Sunderland, 2000. Páginas 185, 186, 187, 191, 192,

193, 194, 195, 196, 198, 204.

- Moore Persaud, Embriología clínica 7ª edición. Elsevier. Madrid

2004. Páginas 16, 29, 30, 31, 32, 33.

- Finn Geneser, Histología 3ª edición. Panamericana. Buenos Aires,

2005. Páginas 613, 663, 664, 665.

- http://www.anatomohistologia.uns.edu.ar/plantilla.asp?

zona=modrepro

- http://www.ucm.es/BUCM/tesis/19972000/X/3/X3050301.pdf

16