Descubren un mecanismo que ayuda a explicar la adaptación los espermatozoides de peces al medio acuático

Barcelona 24/03/2021 - Un equipo de investigadores europeos entre los que participan científicos españoles ha desvelado por primera vez un mecanismo molecular que ayuda a explicar cómo los espermatozoides de los peces se han adaptado a la fertilización en el medio acuático.

En la actualidad, como señala al respecto Joan Cerdà, director del estudio e investigador del grupo de investigación Fisiolgía Molecular Comparada del IRTA-IBB de la Universidad Autónoma de Barcelona, se sabe muy poco de los mecanismos moleculares que mantienen la motilidad de los espermatozoides en peces, lo cual, "dificulta enormemente el descubrimiento de estos marcadores”. Por eso, señala el investigador, identificar biomarcadores de calidad espermática en peces “es de gran interés por su aplicación en el control de la reproducción y en programas de selección genética en acuicultura”.

El estudio, que ha sido publicado en la prestigiosa revista Proceeding of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), presenta el descubrimiento y evolución de una nueva vía intracelular de defensa al estrés osmótico que se activa en espermatozoides de peces cuando se liberan al medio acuático. Este mecanismo, como señala al respecto Cerdà, consiste en el rápido transporte a través de un canal molecular de agua, llamado acuaporina, a la mitocondria de los espermatozoides donde actúa como canal de salida de peróxido de hidrógeno (H2O2), o peroxiporina, durante la producción de energía, manteniendo así la motilidad de los flagelos espermáticos.

De este modo, añade, el tráfico intracelular de esta peroxiporina regula directamente la velocidad y la motilidad progresiva de los espermatozoides en el medio acuático.

Sorprendentemente, señala Cerdà, se ha descubierto que la inserción de la peroxiporina en la mitocondria está contorlada por una serie de cascadas de señalización intracelular cada vez más sofisticadas.

Así, en especies de peces pertenecientes a linajes más ancestrales, como el pez cebra y el salmón del Atlántico, cuyos espermatozoides se activan en agua dulce, el transporte de la peroxiporina está controlada por una única vía activada por una elevación en la concentración del calcio intracelular. Por el contrario, en especies marinas evolutivamente más modernas, como la dorada, donde la activación de los espermatozoides ocurre en agua marina, y por tanto en un ambiente altamente hiperosmótico, la interacción entre la vía del calcio y otras vías activadas por estrés oxidativo genera un efecto multiplicador en el transporte de la peroxiporina a la mitocondria.

Los científicos han conseguido también replicar este mecanismo de transporte a la mitocondria en una línea celular humana desvelando que las diferencias en el patrón de modificación de la peroxiporina mediante fosforilación entre espermatozoides marinos y de agua dulce, es el mecanismo molecular que controla el efecto multiplicador en el transporte del canal a la mitocondria.

Estos hallazgos revelan por primera vez, por tanto, que los peces han evolucionado soluciones adaptativas cada vez más complejas para maximizar la natación de los espermatozoides en condiciones de elevado estrés osmótico y oxidativo.

Artículo de referencia: François Chauvigné, Carla Ducat, Alba Ferré, Tom Hansen, Montserrat Carrascal, Joaquín Abián, Roderick Nigel Finn, Joan Cerdà. 2021. A multiplier peroxiporin signal transduction pathway powers piscine spermatozoa. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. https://doi.org/10.1073/pnas.2019346118