Efecto de la competición espermática en los mecanismos que preparan al espermatozoide para la fecundación

Esta tesis tiene embargado el acceso al texto completo hasta el 06-09-2021 fue leída en la Universidad Autónoma de Madrid, en la Facultad de Ciencias (Departamento de Biología).Los espermatozoides de mamíferos no son capaces de participar en la fecundación inmediatamente después de la eyaculación y deben experimentar una serie de cambios celulares y moleculares para poder hacerlo. Estos cambios se conocen colectivamente como capacitación. Uno de estos cambios consiste en la modificación del patrón de movimiento, llamado hiperactivación, a partir de la cual los espermatozoides se mueven de manera más irregular en una solución salina y en forma rectilínea en los fluidos de alta viscosidad. La natación de los espermatozoides consume una gran cantidad de ATP (adenosín trifosfato, un nucleótido rico en energía), el cual es producido de diversas maneras. En esta tesis se estudió cómo la capacitación y la hiperactivación influyen en el metabolismo de los espermatozoides, y el papel de la selección sexual post-cópula en la bioenergética celular, examinando tres especies de ratones del género Mus (M. musculus, M. spretus y M. spicilegus) que presentan diferentes niveles de competición espermática. En primer lugar, se caracterizaron los patrones de movimiento y el contenido de ATP que presentan los espermatozoides durante el proceso de capacitación en estas tres especies. Se observó que los espermatozoides capacitados se mueven de manera menos lineal y más lentamente, y tienen un contenido de ATP menor que los espermatozoides no capacitados. Con el fin de dilucidar si el descenso en contenido de ATP se debe a un mayor consumo o una disminución en la producción de ATP por par-te de los espermatozoides se analizaron las dos rutas metabólicas principales en los espermatozoides, la glicólisis y la fosforilación oxidativa. Los resultados mostraron que la capacitación no implica un mayor consumo de ATP en los espermatozoides, pero si una diferencia en su producción. Los espermatozoides capacitados producen menor cantidad de ATP porque priman la glicólisis, la cual genera menor energía en forma de ATP por molécula de glucosa, en comparación al rendimiento de la fosforilación oxidativa. Por último, se examinaron los cambios que se producen en los espermatozoides en condiciones de viscosidad similares a las que se observan en tracto genital de la hembra. Se observó en general que los espermatozoides capacitados en un medio de alta viscosidad se mueven de una manera más lenta, pero a su vez más rectilínea y eficiente, que los no capacitados. Además, el incremento de viscosidad condujo a una disminución en los niveles de ATP de los espermatozoides. En resumen, los procesos que preparan al espermatozoide para la fecundación conducen a una modificación de su metabolismo, favoreciendo la producción de ATP a través de glicólisis en preferencia a la fosforilación oxidativa. Los patrones observados en las tres especies, tanto en relación a la cinética de los procesos de capacitación, como a la proporción de células que experimentan estos cambios, así como a los niveles de ATP y los mecanismos de producción, fueron consistentes con las predicciones derivadas de los niveles de competición espermática de estas especies de ratones. Así, M. spicilegus, la especie con niveles mayores de competición espermática, mostró un mayor número de espermatozoides rápidos y lineales y mayores cantidades de ATP, mientras que M. musculus, la especie con los niveles más bajos de competición espermática, mostró los resulta-dos opuestos. Estos resultados son importantes para conocer el papel de la selección sexual post-cópula en la evolución de los espermatozoides y comprender mejor los mecanismos que subyacen al proceso de la fecundación en mamíferos.La investigación desarrollada durante este Tesis Doctoral ha sido financiada por la Dirección General de Investigación, Desarrollo e Innovación, del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades y por el Fondo Social Europeo, a través de los proyectos: CGL 2012-37423 (IP: Javier del Barco Trillo), CGL2011-26341 (IP: Eduardo Roldan Schuth) y CGL2016-80577-P (IP: Eduardo Roldan Schuth) y del contrato predoctoral para la formación de doctores: BES-2013-066115. Las estancias en instituciones internacionales, en la Universidad de Massachusetts (Massachusetts, EEUU) y Universidad de McGill (Montreal, Canadá), han sido financiadas por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (EEBB-I-15-10310 y EEBB-I-2017-12598, respectivamente).Peer reviewe