Cauda do espermatozoide tem formato surpreendente visto só agora

Ah, o espermatozoide humano. Essa célula germinativa masculina madura é vaso microscópico crucial para a reprodução sexual. Parece muito com um pequeno girino translúcido, com cabeça, seção central e cauda que ajudam a impulsioná-lo em direção ao óvulo para fertilização. Um homem pode produzir 1.500 espermatozoides em um segundo, e uma única ejaculação pode conter mais de 250 milhões dessas células.

Apesar de tudo o que se sabe sobre a reprodução, nem todas as estruturas celulares individuais que a possibilitam foram completamente estudadas.

"Muito do que é conhecido em estudos foi observado em protozoários", diz Davide Zabeo, doutorando da Universidade de Gotemburgo, na Suécia. "Mas não se sabe muito sobre células humanas."

No entanto, essa lacuna de conhecimento pode diminuir com uma nova técnica de imagem chamada tomografia eletrônica criogênica. Também conhecida como cryo-ET, essa tecnologia inovadora pode ampliar as células para capturá-las em 3D. Zabeo e seus colegas foram os primeiros autores a produzir um estudo empregando a técnica e conseguiram analisar o espermatozoide humano.

O artigo, publicado na Scientific Reports, revela uma estrutura de hélice microscópica na ponta da cauda do espermatozoide que jamais foi vista. Essa descoberta pode fornecer dados sobre por que alguns nadadores seminais são mais bem-sucedidos que outros e também ajudar no desenvolvimento de novos medicamentos para problemas de infertilidade e contraceptivos.

Cryo se quiser

A tomografia eletrônica criogênica combina microscopia eletrônica com tomografia computadorizada. Em um estudo crio-ET, uma amostra biológica – como uma única célula, tecido ou organismo – é congelada instantaneamente. Então, a amostra é diluída e fotografada com um microscópio eletrônico. Congelar a amostra garante que ela permaneça hidratada e tão perto quanto possível de seu estado natural no momento em que é estudada por cientistas.

"Basicamente, são apenas as proteínas principais que as pessoas são capazes de isolar. Nós podemos realmente dar uma boa olhada em algo que não foi alterado por outras técnicas que usamos", diz o coautor Garry Morgan, da Universidade do Colorado em Boulder. "É nossa melhor chance de ver algo como se estivesse vivo."

O resultado? Fotografias detalhadas e de alta qualidade de objetos nanométricos que podem ser recombinados para criar renderizações 3D.

Sem serem diluídos, os corpos celulares são realmente muito grossos para o cryo-CT. Mas a cauda cônica de um espermatozoide é suficientemente fina para que possa ser investigada com a técnica. O espermatozoide foi observado pela primeira vez em 3D em 2012, revelando que, embora a maioria das células percorra um caminho reto, algumas têm trajetórias de saca-rolhas e são nadadores "hiperativos".

O flagelo ou a cauda que conduz uma célula de espermatozoide é constituído por três partes distintas: uma peça média que contém muitas mitocôndrias de conversão de energia, uma seção de "hélice" e um terminal na ponta da cauda. Os pesquisadores descobriram que o terminal, que se estende cerca de um décimo do caminho abaixo do flagelo, contém uma estrutura celular em forma de hélice que serpenteia em uma espiral para a esquerda.

Hoje, não está claro por que os espermatozoides têm essa forma de hélice, mas os cientistas têm algumas ideias. A estrutura pode atuar como cortiça para evitar que os micro túbulos dentro da célula cresçam e encolham. Também poderia ajudar a canalizar a energia do esperma para nadar em direção a um óvulo.

Tecnologia em teste

Se os pesquisadores forem capazes de descobrir mais sobre a função dessa estrutura em hélice, eles poderiam realizar mais estudos sobre os mecanismos que impulsionam as caudas dos espermatozoides. Os flagelos ainda não foram completamente compreendidos em um nível molecular.

Em última análise, isso poderia ajudar a resolver problemas de fertilidade masculina, o que pode ocorrer quando os níveis hormonais masculinos, os genes e as condições ambientais estão fora do ideal. Em mais de um terço dos casos de infertilidade, o problema é do homem.

Com mais pesquisas, os cientistas poderiam estudar as estruturas em hélice de espermatozoides em pacientes inférteis para ver se eles podem ligar a função das formas em hélice à infertilidade.

Esses resultados podem eventualmente ser usados para criar um medicamento para ajudar os homens inférteis, ou podem até mesmo ajudar a desenvolver um novo método contraceptivo. A tecnologia Cryo-ET tem um futuro promissor.