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La motilidad de los espermatozoides recién descubierta podría ayudar a diagnosticar y tratar la infertilidad masculina

imagen: Doctor. El candidato Sushil Khanal, izquierda, y el Dr. Tomer Avidor Reis, profesor de Ciencias Biológicas, extraen muestras de semen criopreservadas de un tanque de nitrógeno líquido que se mantiene a -196 ° C … Ver Más

Crédito: Daniel Miller, Universidad de Toledo

Los científicos de la Universidad de Toledo han descubierto una motilidad novedosa en los espermatozoides que proporciona métodos de diagnóstico y estrategias terapéuticas innovadores para la infertilidad masculina.

La búsqueda fue publicada en Conexiones con la naturaleza Encontró que el centríolo atípico en el cuello de los espermatozoides actúa como un sistema de transporte que controla las sacudidas de la cabeza de los espermatozoides, sincronizando mecánicamente el movimiento de la cola de los espermatozoides con el movimiento de la nueva cabeza.

Históricamente, el centríolo se ha considerado un chasis rígido que actúa como amortiguador.

“Creemos que el centro inusual en el cuello de los espermatozoides es una innovación evolutiva cuya función es hacer que los espermatozoides se muevan mejor”, dijo el Dr. Tomer Avidor Reis, profesor de ciencias biológicas en la Facultad de Ciencias Naturales y Matemáticas de Utoledo. “El éxito reproductivo depende de la capacidad de los espermatozoides para atravesar las barreras del sistema reproductor femenino mientras superan a sus competidores en la fertilización del óvulo”.

El estudio dirigido por el Dr. El candidato Sushil Khanal se basa en el descubrimiento pionero de laboratorio anterior en esperma humano que cambió el dogma en biología reproductiva: el padre dona no uno, sino dos centriolos a través de su esperma durante la fertilización, y una estructura de esperma recientemente descubierta llamada centriolo atípico puede contribuir a la infertilidad. abortos espontáneos y defectos congénitos;

“Juntos, estos estudios exigen una revisión de nuestra comprensión de los centríolos de los espermatozoides en la motilidad de los espermatozoides y al comienzo del feto”, dijo Avidor Reis.

Avidor Reis cree que este descubrimiento podría abrir la puerta a nuevas posibilidades para ayudar a las familias a comprender por qué tienen problemas para quedar embarazadas.

Si la cabeza y la cola de los espermatozoides no se mueven juntas, los espermatozoides no se moverán lo suficientemente eficientemente como para alcanzar el óvulo.

“Si el centríolo es defectuoso, este acoplamiento entre la cola del esperma y la cabeza será defectuoso”, dijo Avidore Reiss. “En un paciente cuando no sabemos qué está mal, potencialmente podemos observar la forma en que se mueve la cola del esperma y aplicar ingeniería inversa para determinar la función del centro para determinar la esterilidad de la pareja.

También dijo que encontrar este movimiento podría usarse en el futuro para predecir qué espermatozoides tiene un buen centríolo que puede soportar la vida.

“En este momento, la gente no sabe qué arreglar”, dijo Avidor Reis. “Podemos identificar el problema. Este conocimiento nos permite identificar un subconjunto de hombres infértiles que no se ha detectado antes”.

La nueva investigación muestra que en los espermatozoides de mamíferos hay una serie de formaciones deslizantes internas en el centríolo distal atípico del cuello, el centríolo proximal típico y el material circundante que une el latido de la cola y la torsión asimétrica de la cabeza.

Usando un microscopio inmunofluorescente STORM en el Centro de Instrumentación de UToledo, los investigadores pudieron mostrar que los lados izquierdo y derecho del centríolo atípico se mueven unos 300 nanómetros entre sí. Aunque es un número pequeño, representa un movimiento interesante en la célula considerando que el diámetro promedio de la proteína es de cinco nanómetros.

Doctor. El estudiante Luke Achinger, quien recientemente se graduó de UToledo con una licenciatura en Biología, cantó en la primera banda coral de la universidad como estudiante y escribió canciones sobre el nuevo descubrimiento de su laboratorio, explicando cómo el nuevo movimiento está funcionando en el campo. Canción Se llama “contracción, balanceo y guiñada”.

“Nos gusta fomentar la ciencia y el arte, y en este caso, mostrar que el esperma late en una sola unidad. La cabeza del espermatozoide no está aislada de la cola. El cuello, incluidos los centríolos atípicos y típicos, puede funcionar como una computadora morfológica , o el cerebro de los espermatozoides, que coordina la motilidad de los espermatozoides ”, dijo Avidore Reis.

“Song es una forma creativa de dar sentido a un gran cambio. El centríolo siempre se ha visto igual durante los últimos mil millones de años. Es una de las estructuras más conservadoras de la célula. Encontramos algo diferente que funciona de manera opuesta, evolucionando de un sistema de transporte de absorción de impactos “.

El estudio fue una colaboración internacional con el laboratorio del Dr. Zvija Ze’ev Ben Mordechai de la Universidad de Utrecht en los Países Bajos, quien realizó la última microscopía electrónica del cuello de los espermatozoides, y Hermes Bloomfield-Gadelha en la Universidad de Bristol en el Reino Unido. que realizó el análisis matemático y de forma de onda.

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