Este avanço pode finalmente desbloquear o controle de natalidade masculino

“O metabolismo dos espermatozoides é especial, pois se concentra exclusivamente em gerar mais energia para alcançar um objetivo único: a fertilização,” disse Melanie Balbach, professora assistente no Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular e autora sênior do estudo.

Antes da ejaculação, os espermatozoides dos mamíferos permanecem em um estado de baixa energia. Uma vez dentro do trato reprodutivo feminino, eles se transformam rapidamente. Começam a nadar com mais força e ajustam as membranas externas que eventualmente interagirão com o óvulo. Essas mudanças exigem um aumento súbito e significativo na produção de energia.

“Muitos tipos de células passam por essa transição rápida de estados de baixa para alta energia, e os espermatozoides são uma maneira ideal de estudar essa reprogramação metabólica,” disse Balbach. Ela ingressou na MSU em 2023 para expandir seu trabalho pioneiro no metabolismo dos espermatozoides.

Acompanhando o Combustível que Alimenta a Fertilização

No início de sua carreira na Weill Cornell Medicine, Balbach ajudou a demonstrar que bloquear uma enzima crítica dos espermatozoides causava infertilidade temporária em camundongos. Essa descoberta destacou a possibilidade de contracepção masculina não hormonal.

Embora os cientistas soubessem que os espermatozoides requerem grandes quantidades de energia para se prepararem para a fertilização, o mecanismo exato por trás desse surto permaneceu incerto até agora.

Com a colaboração de colegas do Memorial Sloan Kettering Cancer Center e do Van Andel Institute, a equipe de Balbach desenvolveu um método para rastrear como os espermatozoides processam a glicose, um açúcar que eles absorvem do ambiente e utilizam como combustível.

Ao mapear o caminho químico da glicose dentro da célula, os pesquisadores identificaram diferenças claras entre espermatozoides inativos e aqueles que haviam sido ativados.

“Você pode pensar nessa abordagem como pintar o teto de um carro de rosa-choque e depois seguir esse carro pelo tráfego usando um drone,” explicou Balbach.

“Nos espermatozoides ativados, vimos esse carro pintado se movendo muito mais rápido pelo tráfego, preferindo uma rota distinta e conseguindo até observar em quais cruzamentos o carro costumava ficar preso,” disse ela.

A equipe montou uma imagem detalhada do processo em múltiplas etapas e de alta energia que os espermatozoides dependem para alcançar a fertilização, utilizando recursos como o Núcleo de Espectrometria de Massas e Metabolômica da MSU.

Aldolase e o Controle do Metabolismo dos Espermatozoides

O estudo descobriu que uma enzima conhecida como aldolase desempenha um papel fundamental na conversão da glicose em energia utilizável. Os pesquisadores também descobriram que os espermatozoides se utilizam de reservas internas de energia que já possuem quando a jornada começa.

Além disso, certas enzimas atuam como reguladores, direcionando como a glicose se move através das vias metabólicas e influenciando a eficiência da produção de energia.

Balbach planeja continuar investigando como os espermatozoides dependem de diferentes fontes de combustível, incluindo glicose e frutose, para atender às suas demandas energéticas. Essa linha de pesquisa pode impactar diversas áreas da saúde reprodutiva.

Implicações para Infertilidade e Contracepção Não Hormonal

A infertilidade afeta cerca de um em cada seis indivíduos em todo o mundo. Balbach acredita que estudar o metabolismo dos espermatozoides pode levar a melhores ferramentas de diagnóstico e aprimoramento das tecnologias de reprodução assistida.

As descobertas também podem dar suporte ao desenvolvimento de novas estratégias contraceptivas, em especial abordagens não hormonais.

“Entender melhor o metabolismo da glicose durante a ativação dos espermatozoides foi um passo importante, e agora estamos buscando entender como nossos achados se traduzem em outras espécies, como os espermatozoides humanos,” disse Balbach.

“Uma opção é explorar se uma das nossas enzimas ‘de controle de tráfego’ poderia ser alvo seguro como um contraceptivo não hormonal para homens ou mulheres,” acrescentou.

A maioria dos esforços para criar contraceptivos masculinos tem se concentrado em interromper a produção de espermatozoides. Essa estratégia possui desvantagens. Ela não oferece infertilidade imediata sob demanda e muitas opções dependem de hormônios que podem causar efeitos colaterais significativos.

O trabalho recente de Balbach sugere uma alternativa. Ao direcionar o metabolismo dos espermatozoides com uma abordagem baseada em inibidores não hormonais, pode ser possível desativar temporariamente a função dos espermatozoides quando desejado, minimizando os efeitos indesejados.

“Atualmente, cerca de 50% de todas as gravidezes são não planejadas, e isso daria aos homens opções adicionais e autonomia em relação à sua fertilidade,” disse Balbach. “Além disso, proporciona liberdade para aqueles que utilizam contraceptivos femininos, que são baseados em hormônios e propensos a efeitos colaterais.”

“Estou animada para ver o que mais podemos descobrir e como podemos aplicar essas descobertas.”

Por Que Isso É Importante

• Os espermatozoides devem aumentar dramaticamente seus níveis de energia para completar a jornada exigente até um óvulo e alcançar a fertilização.
• Cientistas agora descobriram como os espermatozoides utilizam a glicose ao seu redor para impulsionar esse surto, revelando a fonte de combustível por trás de sua rápida transformação.
• Essa descoberta aprofunda nossa compreensão da biologia reprodutiva e pode abrir portas para melhores tratamentos para infertilidade e opções inovadoras de contracepção não hormonal.

A pesquisa foi publicada nos Anais da Academia Nacional de Ciências e contou com o apoio do Instituto Nacional de Saúde Infantil e Desenvolvimento Humano.