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Nueva fórmula matemática describe el movimiento de los espermatozoides

Podría ayudar a tratar la infertilidad masculina


Un equipo internacional de investigadores ha conseguido desarrollar una fórmula matemática que describe el movimiento rítmico de la cabeza y la cola del espermatozoide. La fórmula reduce significativamente la complejidad de este movimiento, por lo que podría ayudar a entender y predecir cómo los espermatozoides hacen su difícil viaje hacia el óvulo que deben fecundar. El avance podría además proporcionar nuevas ideas para el tratamiento de la infertilidad masculina.





Fuente: Universidad de York.
Fuente: Universidad de York.
En general, el éxito de la fertilidad de los espermatozoides depende de cómo estos se mueven a través de un fluido, para alcanzar el óvulo y fecundarlo. Sin embargo, capturar los detalles de los movimientos que hacen estas células siempre ha sido algo complicado.

Ahora, un equipo de investigadores ha conseguido desarrollar una fórmula matemática que describe el movimiento rítmico de la cabeza y la cola del espermatozoide. La fórmula reduce significativamente la complejidad de este movimiento, por lo que podría ayudar a entender y predecir cómo los espermatozoides hacen su difícil viaje.

Por ejemplo, gracias a ella, los científicos, de las universidades británicas de York, Birmingham y Oxford, y de la Universidad de Kyoto, en Japón, han descubierto que la cola del espermatozoide crea un ritmo característico que lo empuja hacia delante, pero también tira de su cabeza hacia atrás y hacia los lados, de manera coordinada.

El equipo espera poder utilizar dicha fórmula para comprender cómo se comportan e interactúan los grupos grandes de espermatozoides, una tarea que sería imposible incluso con las técnicas más modernas de observación. En última instancia, su trabajo podría proporcionar nuevas ideas para el tratamiento de la infertilidad masculina.

Buscando la razón del éxito

Ya se habían introducido en modelos computacionales mediciones del latido de la cola de los espermatozoides, tratando de entender los patrones de flujo que resultan de este movimiento, en el fluido alrededor de estas células.

Estas simulaciones numéricas "se utilizan para identificar el flujo alrededor del espermatozoide, pero como estas estructuras son tan complejas, los datos han sido particularmente difíciles de entender y utilizar", explica al respecto el Dr. Hermes Gadêlha, del Departamento de Matemáticas de la Universidad de York.

Hay que tener en cuenta que, en una sola muestra de semen hay alrededor de 55 millones de espermatozoides, lo que hace muy difícil modelar sus movimientos simultáneos. 

Por eso, "queríamos crear una fórmula matemática que simplificara la manera en que abordamos este problema y que nos ayudara a comprender por qué algunos espermatozoides tienen éxito y otros fracasan" (en alcanzar el óvulo).

Desarrollo de la fórmula

Analizando los movimientos de la cabeza y la cola del espermatozoide, Gadêlha y su equipo descubrieron que estas células mueven el fluido a su alrededor de una manera rítmica y coordinada, que puede ser capturada para formar una fórmula matemática relativamente simple.

Esto supone que las complejas y costosas simulaciones por ordenador ya no serían necesarias para entender cómo se mueve este fluido cuando los espermatozoides nadan por él. 

La investigación demostró, además, que el espermatozoide tiene que hacer múltiples movimientos contradictorios, como moverse hacia atrás, para propulsarse hacia el óvulo. Su cola tiene un ritmo particular que tira de la cabeza hacia atrás y hacia los lados para crear un flujo de líquido que contrarresta parte de la fricción intensa que se crea alrededor de estas células.

Según Gadêlha, el cuerpo humano tiene un sistema muy sofisticado para asegurarse de que los espermatozoides y el óvulo se unan. Para ello, en su movimiento hacia el óvulo, los espermatozoides crean patrones bien definidos en el líquido, a su alrededor, que los ayudan a avanzar. Por tanto, entre todos agitan el fluido que los rodea, gracias a una forma de locomoción muy coordinada, similar a cómo forman los campos magnéticos alrededor de los imanes.

Así que, aunque la fricción del fluido hace que sea muy difícil que los espermatozoides avancen, la coordinación de sus movimientos rítmicos asegura que algunos de ellos (normalmente uno) se propulsen adelante y alcancen su objetivo.

Ahora que existe una fórmula matemática que puede predecir el movimiento de los espermatozoides, el siguiente paso que dará el equipo será utilizarla para hacer predicciones sobre un mayor número de células. Como hemos dicho, los investigadores creen que esto a la larga podría impulsar innovaciones en el tratamiento de la infertilidad masculina.

Referencia bibliográfica:

Kenta Ishimoto, Hermes Gadêlha, Eamonn A. Gaffney, David J. Smith, and Jackson Kirkman-Brown. Coarse-graining the fluid flow around a human spermPhysical Review Letters (2017). 


Martes, 21 de Marzo 2017
Redacción T21
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