Descubren el 'interruptor' que podría revolucionar el control de natalidad masculino

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Michigan identificó un "interruptor" molecular que potencia la energía de los espermatozoides justo antes de que intenten fertilizar un óvulo. Este hallazgo no solo podría mejorar los tratamientos para la infertilidad, sino que también podría apoyar el desarrollo de opciones de control de natalidad masculino seguras y no hormonales.

La profesora asistente Melanie Balbach, quien lideró el estudio, explicó que "el metabolismo de los espermatozoides es especial, ya que se centra únicamente en generar más energía para lograr un único objetivo: la fertilización". Antes de la eyaculación, los espermatozoides de mamíferos permanecen en un estado de baja energía, pero al ingresar al tracto reproductivo femenino, experimentan una rápida transformación, nadando con más fuerza y ajustando las membranas externas que interactuarán con el óvulo. Estos cambios requieren un aumento repentino y significativo en la producción de energía.

Balbach, quien se unió a MSU en 2023, amplió su trabajo pionero sobre el metabolismo de los espermatozoides. En su carrera anterior en Weill Cornell Medicine, demostró que bloquear una enzima clave en los espermatozoides causaba infertilidad temporal en ratones, lo que abrió la puerta a la posibilidad de un control de natalidad masculino no hormonal.

A pesar de que se conocía la necesidad de grandes cantidades de energía para la fertilización, el mecanismo exacto detrás de este aumento de energía no se había comprendido completamente hasta este momento. En colaboración con el Memorial Sloan Kettering Cancer Center y el Van Andel Institute, el equipo de Balbach desarrolló un método para seguir cómo los espermatozoides procesan la glucosa, un azúcar que absorben de su entorno y utilizan como combustible.

Al mapear la ruta química de la glucosa dentro de la célula, los investigadores identificaron diferencias claras entre los espermatozoides inactivos y los activados. Balbach comparó el enfoque de su investigación con "pintar el techo de un auto de color rosa brillante y luego seguir ese auto a través del tráfico usando un dron". En los espermatozoides activados, se observó que este "auto pintado" se movía mucho más rápido por el tráfico, prefiriendo una ruta distinta y mostrando en qué intersecciones tendía a quedar atrapado.

Utilizando recursos como el Mass Spectrometry and Metabolomics Core de MSU, el equipo construyó una imagen detallada del proceso de alta energía que los espermatozoides utilizan para lograr la fertilización. El estudio reveló que una enzima conocida como aldolasa juega un papel clave en la conversión de la glucosa en energía utilizable. Además, se descubrió que los espermatozoides recurren a reservas de energía internas que ya poseen al comenzar su viaje.

Asimismo, ciertas enzimas actúan como reguladores, dirigiendo cómo se mueve la glucosa a través de las vías metabólicas e influyendo en la eficiencia de la producción de energía. Balbach planea continuar investigando cómo los espermatozoides dependen de diferentes fuentes de combustible, incluyendo glucosa y fructosa, para satisfacer sus demandas energéticas, lo que podría tener implicaciones en múltiples áreas de la salud reproductiva.

La infertilidad afecta a aproximadamente uno de cada seis individuos en todo el mundo. Balbach considera que estudiar el metabolismo de los espermatozoides podría conducir a mejores herramientas de diagnóstico y tecnologías reproductivas asistidas mejoradas. Los hallazgos también podrían respaldar el desarrollo de nuevas estrategias anticonceptivas, especialmente enfoques no hormonales.

"Entender mejor el metabolismo de la glucosa durante la activación de los espermatozoides fue un primer paso importante, y ahora nuestro objetivo es comprender cómo nuestros hallazgos se traducen a otras especies, como los espermatozoides humanos", agregó Balbach. Una de las opciones es explorar si alguna de nuestras enzimas de "control de tráfico" podría ser dirigida de manera segura como un anticonceptivo masculino o femenino no hormonal.

La mayoría de los esfuerzos para crear anticonceptivos masculinos se han centrado en detener la producción de espermatozoides, lo que presenta desventajas. Esta estrategia no proporciona infertilidad inmediata y muchas opciones dependen de hormonas que pueden causar efectos secundarios significativos. El último trabajo de Balbach sugiere una alternativa: al dirigirse al metabolismo de los espermatozoides con un enfoque basado en inhibidores y no hormonal, podría ser posible desactivar temporalmente la función de los espermatozoides cuando se desee, minimizando efectos no deseados.

"En este momento, alrededor del 50% de todos los embarazos son no planificados, y esto daría a los hombres opciones adicionales y control sobre su fertilidad", destacó Balbach. "Asimismo, crea libertad para quienes utilizan métodos anticonceptivos femeninos, que están basados en hormonas y son muy propensos a efectos secundarios. Estoy emocionada por ver qué más podemos descubrir y cómo podemos aplicar estos hallazgos".

Por qué esto es importante:

Los espermatozoides deben aumentar drásticamente sus niveles de energía para completar el exigente viaje hacia un óvulo y lograr la fertilización.

Los científicos han descubierto cómo los espermatozoides acceden a la glucosa en su entorno para impulsar este aumento de energía, revelando la fuente de combustible detrás de su rápida transformación.

Este descubrimiento profundiza nuestra comprensión de la biología reproductiva y podría abrir la puerta a mejores tratamientos para la infertilidad y opciones innovadoras de control de natalidad no hormonales.

La investigación fue publicada en las Proceedings of the National Academy of Sciences y fue respaldada por el National Institute of Child Health and Human Development.