La fecundación es un evento fundamental en los organismos de reproducción sexual, en el cual el óvulo y el espermatozoide se fusionan para comenzar el desarrollo de un nuevo individuo. Se conoce que una de cada 8 parejas tienen algún problema de concebir hijos a pesar de que ésto sea un gran su deseo. La causa de esterilidad masculina se relaciona frecuentemente con una deficiente espermatogénesis. Sin embargo, existen casos que no muestran una deficiencia aparente en el número de espermatozoides ni su morfología, pero éstos podrían tener defectos en su habilidad de responder correctamente a los estímulos que provienen del óvulo y/o de moléculas accesorias._x000D_ _x000D_ En este proyecto, estudiaremos los efectos de progesterona y prostaglandina -factores naturales que provienen de estructuras adyacentes al óvulo y/o al oviducto - sobre la movilidad del espermatozoide de mamífero, para comprender los mecanismos de acción y sus papeles fisiológicos. _x000D_ _x000D_ Para ello, utilizaremos un sistema de captación de imágenes fluorescentes con iluminación estroboscópica de LED, que nos permite, por una parte, distinguir el flagelo con alta resolución y reducir el daño causado por las especies reactivas de oxígeno normalmente generadas por los fluoróforos excitados. _x000D_ _x000D_ De la misma manera, aplicaremos compuestos fotoactivables, como progesterona fotoactivable y Ca2+ fotoactivable, para estimular a los espermatozoides sin provocar ningún movimiento artificial (artefacto) a las células, lo cual nos facilita analizar los efectos netos del estimulo biológico en la movilidad del espermatozoide con alta resolución temporal y espacial. Particularmente, queremos analizar el efecto de progesterona en un medio viscoso que simule la condición fisiológica, en la cual, la aplicación con un método convencional de adición de compuestos por perfusión con micropipeta, es poco factible debido a la baja difusión de éstos. _x000D_ _x000D_ En el caso de la prostaglandina, intentaremos desarrollar su análogo fotoactivable colaborando con expertos en síntesis para éste tipo de compuestos. De manera paralela, utilizaremos el método convencional para estimular espermatozoides en un medio no viscoso. Hasta el momento, no hay ningún reporte acerca de los efectos de la prostaglandina en la movilidad del espermatozoide, lo cual indica que cada uno de los efectos que observemos pueden aportar nuevos conocimientos._x000D_ _x000D_ En este proyecto, utilizaremos principalmente el indicador fluorescente fluo-3 para visualizar la forma del flagelo y simultáneamente medir la concentración de Ca2+ intracelular. Para visualizar la liberación de Ca2+ de pozas internas (acrosoma y envoltura nuclear redundante) usaremos fluo-5N, un indicador con baja afinidad a Ca2+. Para medir los cambios en pHi, utilizaremos un colorante de emisión dual, SNARF. Para determinar el nivel de AMP cíclico (AMPC)en el citoplasma del espermatozoide, seguiremos con el desarrollo de un indicador fluorescente con mejores características que los ya existentes. _x000D_ _x000D_ La visualización de éstos parámetros fisiológicos que no se han reportado anteriormente, nos ayudará, de manera más profunda a comprender un mecanismo integral de modulación de la movilidad del espermatozoide. Estos conocimientos nos podrían facilitar el descubrimiento de un nuevo diagnóstico en el problema de esterilidad masculina. Por otra parte, podrían contribuir al desarrollo de un nuevo contraceptivo masculino._x000D_

Debido a que la tasa de nacimiento poblacional está disminuyendo en la mayoría de países, la esterilidad es un problema social de gran importancia. La esterilidad puede presentarse en ambos sexos, aunque el factor de la edad es más significativo en el parte femenina. En la parte masculina, el problema se debe frecuentemente a una espermatogénesis deficiente, lo cual reduce el número de espermatozoides sanos, morfológica y funcionalmente. Sin embargo, estas deficiencias no siempre son tan aparentes. En ese caso, el espermatozoide puede tener defectos en su capacidad para responder correctamente a estímulos provenientes del óvulo y/o de las células adyacentes._x000D_ _x000D_ En este proyecto, estudiaremos los efectos de la progesterona y de la prostaglandina en la movilidad del espermatozoide de mamífero para dilucidar los mecanismos de acción y su papel fisiológico. Los conocimientos que obtendremos en el proyecto contribuirán a nuestra compresión sobre los procesos fisiológicos de la fecundación y apoyarán el descubrimiento de un nuevo diagnóstico de la esterilidad masculina. Por otra parte, existe la posibilidad de contribuir al desarrollo de un nuevo contraceptivo masculino. _x000D_ _x000D_ El flagelo del espermatozoide posee un citoesqueleto complejo que es responsable, junto con el axonema, de la movilidad. El axonema, estructura altamente conservada evolutivamente, se encuentra también en los cilios de las células epiteliales. Se sabe que los hombres que tienen defectos en la función del axonema padecen de esterilidad, debido a la defectuosa movilidad del espermatozoide, además de sufrir varias enfermedades asociadas a fluidos epiteliales como la bronquitis. Considerando este aspecto, el estudio de la movilidad del espermatozoide contribuirá también a entender el mecanismo general del movimiento de cilios._x000D_ _x000D_ En este proyecto pretendemos desarrollar moléculas útiles como un análogo fotoactivable de prostaglandina E1 e indicadores fluorescentes para AMPc. Estas moléculas servirán no solamente para el estudio de la función del espermatozoide, sino también para el estudio general en el campo de la fisiología y la biología celular._x000D_ _x000D_ Los estudiantes que participan en este proyecto aprenderán el manejo del sistema de imágenes de microscopía de fluorescencia, así como el análisis de imágenes. Los conocimientos y las experiencias que obtendrán durante el desarrollo de los experimentos serán útiles en estudios en otros sistemas biológicos.