Pesquisadores da Michigan State University descobriram um “interruptor” molecular que aumenta a energia do esperma antes de ele tentar fertilizar um óvulo. A descoberta poderia melhorar o tratamento da infertilidade e apoiar o desenvolvimento de opções seguras e não hormonais de controle de natalidade masculina.
“O metabolismo do esperma é especial porque se concentra exclusivamente na geração de mais energia para atingir um único objetivo: a fertilização”, disse Melanie Balbach, professora assistente do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular e autora sênior do estudo.
Antes da ejaculação, os espermatozoides dos mamíferos permanecem em um estado de baixa energia. Uma vez dentro do trato reprodutivo feminino, eles mudam rapidamente. Eles começam a nadar com mais vigor e a ajustar suas membranas externas que eventualmente interagem com os ovos. Estas mudanças exigem aumentos repentinos e grandes na produção de energia.
“Muitos tipos de células passam por transições rápidas de um estado de baixa energia para um estado de alta energia, e os espermatozoides são uma forma ideal de estudar essa reprogramação metabólica”, disse Barbach. Ela ingressou na MSU em 2023 para expandir seu trabalho pioneiro no metabolismo do esperma.
Rastreando o combustível que alimenta a fertilização
No início de sua carreira no Weill Cornell Medical College, Barbach ajudou a mostrar que o bloqueio de uma enzima essencial do esperma causava infertilidade temporária em camundongos. A descoberta destaca a possibilidade de controle de natalidade masculino não hormonal.
Embora os cientistas saibam que os espermatozoides precisam de muita energia para se prepararem para a fertilização, o mecanismo exato por trás deste aumento permanece obscuro.
A equipe de Balbach, trabalhando com colaboradores do Memorial Sloan Kettering Cancer Center e do Van Andel Institute, desenvolveu um método para rastrear como os espermatozoides processam a glicose, um açúcar que absorvem do ambiente circundante e usam como combustível.
Ao mapear as vias químicas da glicose dentro das células, os pesquisadores descobriram diferenças claras entre espermatozoides inativos e ativados.
“Você pode pensar nessa abordagem como pintar o teto de um carro de rosa brilhante e depois usar um drone para rastrear o carro no trânsito”, explicou Balbach.
“No esperma ativado, vimos o carro pintado se mover mais rápido no trânsito, preferindo rotas diferentes, e até vimos em quais cruzamentos o carro tendia a ficar preso”, disse ela.
Usando recursos como Espectrometria de Massa e Núcleo de Metabolômica da MSU, a equipe desenvolveu uma imagem detalhada do processo de várias etapas e alta energia do qual o espermatozoide depende para obter a fertilização.
Aldolase e controle do metabolismo do esperma
A pesquisa descobriu que uma enzima chamada aldolase desempenha um papel fundamental na conversão de glicose em energia utilizável. Os investigadores também aprenderam que os espermatozoides utilizam as reservas internas de energia que já transportam no início da sua viagem.
Além disso, certas enzimas atuam como reguladores, orientando a forma como a glicose se move através das vias metabólicas e afetando a eficiência da produção de energia.
Balbach planeja continuar estudando como os espermatozoides dependem de diferentes fontes de combustível, incluindo glicose e frutose, para atender às suas necessidades energéticas. Esta linha de pesquisa pode impactar diversas áreas da saúde reprodutiva.
Efeitos na infertilidade e contracepção não hormonal
A infertilidade afeta aproximadamente uma em cada seis pessoas em todo o mundo. Balbach acredita que estudar o metabolismo do esperma pode levar a melhores ferramentas de diagnóstico e a melhores tecnologias de reprodução assistida.
As descobertas também podem apoiar o desenvolvimento de novas estratégias contraceptivas, particularmente métodos não hormonais.
“Compreender mais sobre o metabolismo da glicose durante a ativação do esperma é um primeiro passo importante, e agora pretendemos entender como nossas descobertas se traduzem em outras espécies, como o esperma humano”, disse Barbach.
“Uma opção é explorar se uma de nossas enzimas de ‘controle de fluxo’ pode ser usada com segurança como contraceptivo não hormonal masculino ou feminino”, acrescentou ela.
A maioria dos esforços para criar pílulas anticoncepcionais masculinas concentrou-se no bloqueio da produção de espermatozoides. Esta estratégia tem desvantagens. Não oferece tratamento imediato para infertilidade sob demanda e muitas opções dependem de hormônios que podem causar efeitos colaterais graves.
A última pesquisa de Balbach sugere uma alternativa. Ao direcionar o metabolismo do esperma usando uma abordagem baseada em inibidores não hormonais, a função do esperma pode ser temporariamente desativada quando necessário, minimizando os efeitos adversos.
“Atualmente, cerca de 50% das gestações não são planejadas, o que proporcionará aos homens mais opções e capacidade reprodutiva”, disse Barbach. “Da mesma forma, cria liberdade para quem usa métodos anticoncepcionais femininos, que são baseados em hormônios e propensos a efeitos colaterais.
“Estou animado para ver o que mais descobrimos e como aplicar essas descobertas.”
por que isso é importante
- Os espermatozoides devem aumentar significativamente seus níveis de energia para completar a árdua jornada até o óvulo e alcançar a fertilização.
- Os cientistas descobriram agora como os espermatozoides usam a glicose do ambiente para alimentar esse aumento, revelando a fonte de combustível por trás de sua rápida transformação.
- A descoberta aprofunda a nossa compreensão da biologia reprodutiva e pode abrir a porta para melhores tratamentos de infertilidade e opções inovadoras de controlo de natalidade não hormonal.
A pesquisa foi publicada em Anais da Academia Nacional de Ciências e é apoiado pelo Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano.
