Proyectos Universitarios
Canales de CA2+, K+ y de CL- que participan en la capacitación del espermatozoide de ratón y humano
Alberto Darszon Israel
Instituto de Biotecnología
Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

Datos curatoriales

Nombre de la colección

Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT)

Responsables de la colección

Ing. César Núñez Hernández; L.I. Ivonne García Vázquez

Colección asociada

@collection_name_full1@

Responsables de la colección asociada

@collection_responsible@

Dependencia

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)

Institución

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)

Identificador único (URN)

DGAPA:PAPIIT:IN202312

Datos del proyecto

Nombre del proyecto

Canales de CA2+, K+ y de CL- que participan en la capacitación del espermatozoide de ratón y humano

Responsables

Alberto Darszon Israel

Año de convocatoria

2012

Clave del proyecto

IN202312

Dependencia participante

Instituto de Biotecnología

Palabras clave

@keywords@

Área

Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

Disciplina

Fisiología

Especialidad

Fisiología de la reproducción

Modalidad

a) Proyectos de investigación

Síntesis

La reproducción es clave para preservar muchas especies y fundamental para la salud humana, la ganadería y la pesca. La comunicación entre gametos, y entre ellos y su medio ambiente, es esencial para que ocurra la fecundación. Esta comunicación involucra la regulación de las permeabilidades iónicas de los gametos. Los canales iónicos participan importantemente en la movilidad y en la maduración del espermatozoide de mamífero que ocurre en el tracto genital femenino llamada capacitación. Vale la pena resaltar que nuestro grupo, y otros, considera que el cambio de movilidad activada a hiperactivada que le ocurre al espermatozoide en el tracto femenino es parte del proceso de capacitación. Este proceso de maduración del espermatozoide de mamífero lo prepara para fecundar exitosamente al óvulo. Durante la capacitación aumenta el: [Ca2+]i, [Na+]i, [Cl-]i y el pHi, cambia el potencial eléctrico (Em) del espermatozoide y varias proteínas cambian su estado de fosforilación. Estamos interesados en comprender los procesos involucrados en la capacitación. Sabemos que la capacitación se inhibe en ausencia de Ca2+, Na+ y Cl-, de modo que estos iones y sus transportadores son clave para dicho proceso. En el ratón y algunas otras especies la capacitación se acompaña de una hiperpolarización del Em y varios canales parecen contribuir. Sin embargo no se sabe si esta hiperpolarización ocurre en el espermatozoide de humano. Hay evidencia de que varios tipos de canales participan en los cambios del Em que acompañan a la capacitación: 1) canales de la familia de los rectificadores entrantes de K+ (Kirs) como el KATP, 2) canales de la familia Slo de K+, el Slo3, denominado así por la abreviación de la palabra del inglés “Slow”), 3) canales epiteliales de Na+ (ENaC, del inglés “Epithelial Na+ channels”) y 4) el regulador de la conductancia transmembranal de fibrosis cística (CFTR), involucrado en la regulación negativa de los ENaCs durante la capacitación. Tomando en cuenta la importancia que tienen los canales iónicos en la capacitación queremos: 1) determinar que canales de Ca2+ contribuyen al aumento de [Ca2+]i que ocurre durante la capacitación tanto en el espermatozoide de ratón cómo en el de humano, 2) avanzar en la comprensión del papel del Slo3 en la fisiología del espermatozoide de ratón y humano, 3) caracterizar su participación en la fisiología del espermatozoide de humano (hipeactivación y capacitación), 4) identificar un antagonista específico para este canal y 5) establecer qué canales de Cl- participan en la capacitación del espermatozoide de ratón y de humano. En el proyecto utilizaremos espermatozoides de ratones silvestres y nulos del canal Slo3 y del canal CatSper. Tanto en espermatozoides de ratón como de humano combinaremos principalmente estrategias electrofisiológicas y de fluorescencia para estudiar los cambios iónicos fundamentales que acompañan a la capacitación. Utilizaremos la estrategia de “cell sorting” para separar de la población heterogénea de espermatozoides que se ponen a capacitar, aquellos que efectivamente se capacitan. Tanto en ratón como en humano solo se capacitan entre el 10-30 % de los espermatozoides. La capacitación es esencial para que el gameto masculino de mamíferos pueda fecundar al óvulo. Profundizar en el conocimiento de este proceso contribuirá a que entendamos mejor la reproducción y a desarrollar mejores herramientas para controlarla.

Contribución

El propósito central de este proyecto es estudiar la identidad molecular y regulación de los canales de Ca2+, K+ y de Cl- que participan en la capacitación del espermatozoide de ratón y humano. Los resultados de esta investigación pueden contribuir a entender las bases moleculares de uno de los procesos críticos que le permiten al espermatozoide fecundar al óvulo. Comprender cómo se regulan estos eventos ayudará a resolver problemas de fertilidad, incrementar la eficiencia en la ganadería, así como diseñar anticonceptivos masculinos más seguros. Recientemente se reportó que el 15% de las parejas en el mundo son infértiles. La mitad de estos casos se debe a infertilidad masculina cuyas causas se desconocen en el 50 % de los casos (Vicdan et al., 2004). _x000D_ _x000D_ Planteamiento:_x000D_ Los cambios en el [Ca2+]i, Em, [Cl-]i, pHi, y los nucleótidos cíclicos están íntimamente relacionados en la capacitación y la hiperactivacion del espermatozoide. Ya hemos discutido cómo la ausencia de CatSper o Slo3 resulta en infertilidad masculina en el ratón. En el caso del ratón nulo de Slo3, los espermatozoides no se hiperpolarizan y son incapaces de capacitarse y sufrir la RA, incluso cuando se tratan con un ionóforo de Ca2+ (Santi et al., 2010). Además, ratones que carecen del intercambiador sNa+/H+ específico espermatozoide son infértiles debido a una movilidad anormal. Esta movilidad anormal se elimina agregando análogos permeables de cAMP (Wang et al., 2003). La ausencia de la sAC resulta en infertilidad masculina y problemas de motilidad espermática (Esposito et al., 2004; Wutke et al., 2001). Los ratones nulos para la Ca2+-ATPasa (PMCA-4) membranal también son infértiles e incapaces de mostrar hiperactivación (Okunade et al., 2004). _x000D_ Sabemos que tanto el ratón nulo de CatSper como el de Slo3 pueden llevar a cabo la fosforilación de tirosinas asociada a la capacitación. Sin embargo, en el nulo de CatSper la zona pelúcida induce la RA. Lo anterior sugiere que el CatSper no es fundamental para la capacitación y que al menos hay otro(s) canal o transportador(es) de Ca2+ responsable(s) del aumento de [Ca2+]i que ocurre durante la capacitación (Visconti el al., 2011)._x000D_ Estamos interesados en comprender los procesos involucrados en la capacitación. Sabemos que la capacitación se inhiben en ausencia de Ca2+, Na+ y Cl-, de modo que estos iones y sus transportadores son clave para dicho proceso (Visconti el al., 2011). Estos flujos resultan en una hiperpolarización del Em del espermatozoide de ratón y otras especies, que también es esencial para la capacitación. Aun cuando el Slo3 parece estar presente en el espermatozoide de humano, no se ha podido demostrar que ocurre una hiperpolarización en esta especie, por lo que no se sabe cuál es su papel en la capacitación. _x000D_ La [Cl-]i en espermatozoides de ratón no capacitados es de ~30 mM y aumenta a ~40 mM durante la capacitación. Considerando que el potencial de equilibrio del Cl- (-35 mV) está cercano al de reposo (-40 mV), la apertura de un canal de Cl- no hiperpolarizaría al espermatozoide de ratón. Por otra parte, la activación de la ACs regulada por [HCO3-]i y el aumento de AMPc que esto genera, son clave para la capacitación. Considerando que la [HCO3-]i, la de [Cl-]i y él pHi están relacionados a través de diversos canales, cotransportadores e intercambiadores, es fundamental entender la regulación de los flujos de Cl- en el espermatozoide. _x000D_ El regulador de la conductancia transmembranal de fibrosis cística (CFTR), es un canal de Cl- que está presente en el espermatozoide de ratón y de humano, y participa en la capacitación, quizá regulando el transporte de HCO3- (Xu et al., 2007; Hernández-Gonzalez et al., 2007). Es posible que otros canales que se encuentran distribuidos a lo largo de flagelo como los Kir, CFTR y el canal de Cl- regulado por Ca2+ (Espinosa et al., 1998), recientemente identificado molecularmente (TMEM16 o anoctamina), CNGs, TRPs o CCVDs, influyan sobre la hiperactivación y la capacitación (Castellano et al., 2003; Trevino et al., 2004; Trevino et al., 2001; Wiesner et al., 1998)._x000D_ El CFTR es un canal que funciona en diversos tipos celulares como un regulador global del transporte de electrolitos y juega un papel crucial en la secreción de HCO3- en células epiteliales. Este canal se regula por fosforilación, Cl-, ATP, Em (Reddy y Quinton, 2006) así como por interacciones proteína-proteína con los ENaCs, que están presentes en el espermatozoide de mamífero (Hernandez-Gonzales et al., 2006), y los intercambiadores Cl-/HCO3-, Na+/HCO3-, así como al cotransportador Na+/HCO3-. Nosotros hemos propuesto que durante la capacitación los ENaCs se regulan directa o indirectamente por el CFTR, sin descartar a otros transportadores de Cl- desconocidos hasta ahora. _x000D_ Los canales de Cl- participan también en: la regulación del volumen, la transducción de señales y la acidificación de organelos celulares, entre otras. Además del CFTR, a la fecha se han identificado varias familias de canales de Cl-, entre las que están: la ClC (ClC0-ClC7, ClC-Ka, ClC-Kb), los regulados por GABA y los activados por Ca2+ (CaCC). Por otra parte, existen las familias de cotransportadores e intercambiadores Slc4 (Slc4a1-Slc4a10), Slc6 (Slc6a1-Slca16), Slc12 (Slc12a1-Slc12a9), Slc26 (Slc26a1-Slc26a11) que coexisten con los canales de Cl- y que juegan un importante papel en la homeostasis del Cl- (Gamba, 2005)._x000D_

Información general

Cómo citar esta página

Dirección de Desarrollo Académico, Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). %%Canales de CA2+, K+ y de CL- que participan en la capacitación del espermatozoide de ratón y humano%%, Proyectos Universitarios PAPIIT (PAPIIT). En %%Portal de datos abiertos UNAM%% (en línea), México, Universidad Nacional Autónoma de México.
Disponible en: http://datosabiertos.unam.mx/DGAPA:PAPIIT:IN202312
Fecha de actualización: 2017-03-13 00:00:00.0
Fecha de consulta:

Políticas de uso de los datos

@publication_policy@

Contacto de la colección

Para más información sobre los Proyectos PAPIIT, favor de escribir a: Dra. Claudia Cristina Mendoza Rosales, directora de Desarrollo Académico (DGAPA). Correo: ccmendoza #para# dgapa.unam.mx



* Descripción:



Correo electrónico: