7.3 CAPACITACIÓN
7.3.1 ENZIMAS ESPERMÁTICAS
El acrosoma es un saco membranoso que cubre el polo apical del núcleo espermático y contiene en su interior una gran variedad de enzimas hidrolíticas. La forma y el tamaño del acrosoma varía de una especie a otra, en algunos roedores alcanza formas realmente extremas, pero usualmente se moldea de acuerdo al núcleo.
El acrosoma puede realizar dos funciones principales dependientes de exocitosis:
- Servir como un sitio para el secuestro y liberación de proteínas requeridas para la unión y penetración de la zona pelúcida.
- Capacitar al espermatozoide para fusionarse con el óvulo.
Sin embargo, se ha mostrado que casi todos los espermatozoides fertilizantes han sufrido exocitosis acrosomal previo a que penetren la zona pelúcida, por lo que la exocitosis acrosomal no es un evento “todo o nada”, donde el acrosoma está “intacto” o “activado”, sino que incorpora pasos intermedios que involucran la pérdida progresiva del material de la matriz acrosomal; siendo esta última un armazón molecular que es desmantelado por un mecanismo autorregulado, manejado en parte por proteólisis (figura 7).
La hialuronidasa y la acrosina son dos de las enzimas mayormente estudiadas y mejor caracterizadas del acrosoma. Otras enzimas hidrolíticas identificadas son: la fosfatasa ácida, la arilsulfatasa, la β-N-acetilglucosaminidasa, la fosfolipasa A, y otras con actividad proteolítica (figura 8).
7.3.2 CAPACITACIÓN ESPERMÁTICA
Los espermatozoides obtenidos del epidídimo o eyaculados requieren una fase adicional de maduración en el tracto reproductor de la hembra. Este proceso se conoce como capacitación y prepara al espermatozoide para sufrir la reacción acrosomal (RA). El sitio de capacitación varía de una especie a otra; en las especies donde el semen es depositado en el útero, ocurre principalmente en la parte baja del istmo, mientras que en las especies donde los espermatozoides son depositados en la vagina, la capacitación comienza ahí y continúa en las regiones altas del tracto de la hembra.
Los eventos principales de la capacitación incluyen:
- Retiro de partículas intramembranosas del área de la membrana plasmática asociada con el acrosoma.
- Disminución de la rigidez de la membrana plasmática.
- Aumento de la concentración del calcio libre intracelular.
- Aumento del metabolismo energético y de la motilidad del gameto.
Dichos eventos son producto de cascadas de señalización que conducen a la remoción de glicoproteínas y proteínas adsorbidas en la superficie del espermatozoide eyaculado, la reorganización de moléculas de superficie y la pérdida de colesterol. Además,diversos estudios han sugerido que las especies reactivas de oxígeno como el H2O2 y el anión superóxido están involucrados en la regulación de la capacitación del espermatozoide (video 1).
Es importante señalar que durante el proceso de capacitación se da la exposición de proteínas que permiten la adhesión espermatozoide-zona pelúcida (ZP), como es el receptor de ZP3 (RZP3), el cual es un componente de la matriz acrosomal. También ocurre la hiperactivación espermática, que es un estado en el cual el espermatozoide exhibe un movimiento vigoroso y más amplio del flagelo. Se considera que la hiperactivación actúa como un mecanismo por el cual el espermatozoide se desprende del epitelio del reservorio espermático y gana acceso al sitio de fertilización. Así, la hipermotilidad del espermatozoide podría facilitar el encuentro con el óvulo, su ascenso de la región del istmo hacia la ampolla del oviducto o su habilidad para penetrar el óvulo (interactivo 2).
Por otra parte, diversos estudios han sugerido que las especies reactivas de oxígeno como el H2O2 y el anión superóxido están involucrados en la regulación de la capacitación del espermatozoide.
También se ha reportado que la progesterona afecta varias funciones espermáticas, especialmente la capacitación, motilidad y reacción acrosomal. En el espermatozoide humano, la progesterona estimula la entrada de calcio, la fosforilación de proteínas, la hiperactivación e incrementa la fluidez de la membrana plasmática.
Hipermotilidad adquidira por el espermatozoide para desprenderse del epitelio del reservorio epermático y ganar acceso al sitio de fertilización.
Ascenso de la región del istmo hacia la ampolla del oviducto.
Penetración del óvulo.
El tiempo de capacitación varía en las especies: alrededor de 5 horas en la coneja, 3 horas en rata y hámster, 1.5 horas en la oveja y unas 7 horas en el ser humano. Ya que el promedio de vida del espermatozoide capacitado es limitado, lo más conveniente es que el proceso se sincronice tanto temporal como espacialmente con la ovulación.
También se sabe que la capacitación puede ser revertida por la exposición de los espermatozoides capacitados al fluido seminal. Por ello, se postula que proteínas del fluido seminal se unen a la superficie de la membrana plasmática del espermatozoide evitando la entrada de calcio y que la pérdida de estas proteínas podría permitir al espermatozoide la acumulación de calcio. Estas proteínas reciben el nombre de factores discapacitantes (FDs) y se originan principalmente en el epidídimo y glándulas accesorias.
7.3.3 REACCIÓN ACROSOMAL
La reacción acrosomal (RA) es un proceso de exocitosis regulada y es absolutamente requerida para la fecundación. De hecho se considera como un indicador de que la capacitación espermática ha ocurrido. Se inicia inmediatamente después de la unión primaria del espermatozoide con la zona pelúcida (ZP) del óvulo. A la fecha, docenas de espermatozoides han sido caracterizados como poseedores de propiedades adhesivas a la ZP.
Solo los espermatozoides con reacción acrosomal son capaces de atravesar la ZP, unirse a la membrana plasmática del óvulo y fusionarse con el óvulo.
Para alcanzar la ZP, con pocas excepciones como en la vaca y borrega, los espermatozoides deben atravesar la matriz del complejo ovocito-células del cumulus (COC). En general, las células del cumulus aseguran la fertilización, controlando el encuentro espermatozoide-ZP; sin embargo, la matriz del cumulus puede prevenir la entrada del espermatozoide hasta que no se lleve a cabo la expansión de la misma. La RA no es un evento obligatorio que deba ocurrir en el espermatozoide para penetrar el COC.
La ZP induce la reacción acrosomal a través de una de sus glicoproteínas como es la ZP3; la progesterona secretada por las células del cumulus y presente en el fluido folicular también induce este proceso de exocitosis. Una característica importante de la RA mediada por la ZP es que es una especie específica. El receptor de ZP3 (RZP3, inicialmente llamado sp56), fue identificado como una de las moléculas mediadora principales de la unión espermatozoide–ZP, más tarde fueron implicados el receptor de manosa, el receptor de la β-galactosiltransferasa, al igual que otra proteína con actividad de tirosina-cinasa propia.
Tanto la ZP como la progesterona estimulan la reacción acrosomal al aumentar el Ca2+, cuyo origen puede ser externo o interno (de los almacenes celulares: acrosoma y mitocondrias); sin embargo, el Ca2+ externo es un requerimiento absolutamente necesario para que ocurra la RA. Si bien se acepta que inmediatamente después de la unión del espermatozoide (receptor) a la ZP3 (ligando), la membrana plasmática que cubre al acrosoma y la membrana acrosomal externa se fusionan en múltiples puntos y forman una serie de vesículas, existen cada vez más evidencias de que otras proteínas regulan la RA, apoyando la idea de que la RA ligando-inducida no es esencial pero apoya la fertilización.
Como resultado de la reacción acrosomal, las vesículas derivadas de la fusión de ambas membranas y el contenido del acrosoma que contiene una gran variedad de enzimas hidrolíticas y proteolíticas, principalmente la hialuronidasa y la acrosina, son liberadas al ambiente que las rodea. El segmento ecuatorial del acrosoma no se ve involucrado en la vesiculación de membranas; a este nivel, la membrana plasmática y la membrana acrosomal se fusionan para mantener una membrana continua que delimita el contenido del espermatozoide (figuras 9 y 10). El ápice y mucho del aspecto lateral de la cabeza espermática queda delimitado por la membrana acrosomal interna.
La reacción acrosomal es un requisito absoluto para la fusión espermatozoide-óvulo. Se sugiere que, como resultado o concomitantemente con la reacción acrosomal la membrana plasmática a nivel del segmento ecuatorial (SE) sufre un cambio fisiológico que vuelve al espermatozoide competente para fusionarse. De las proteínas que se exponen sobre la membrana del segmento ecuatorial después de la RA, se encuentra una llamada IZUMO, importante en la unión célula-célula.
