Pesquisadores da Michigan State University identificaram um “interruptor” molecular que aumenta a energia dos espermatozoides pouco antes da tentativa de fertilização do óvulo. A descoberta pode melhorar tratamentos contra a infertilidade e impulsionar o desenvolvimento de métodos anticoncepcionais masculinos seguros e não hormonais.
“O metabolismo do espermatozoide é especial, pois está focado apenas em gerar mais energia para atingir um único objetivo: a fertilização”, afirmou Melanie Balbach, professora assistente do Departamento de Bioquímica e Biologia Molecular e autora sênior do estudo.
Antes da ejaculação, os espermatozoides de mamíferos permanecem em um estado de baixa energia. Ao entrarem no trato reprodutivo feminino, passam por uma rápida transformação: começam a nadar com mais força e ajustam as membranas externas que, posteriormente, interagem com o óvulo. Essas mudanças exigem um aumento súbito e significativo na produção de energia.
“Muitos tipos de células passam por essa rápida transição de estados de baixa para alta energia, e os espermatozoides são uma maneira ideal de estudar essa reprogramação metabólica”, disse Balbach, que ingressou na universidade em 2023 para expandir seu trabalho pioneiro sobre metabolismo espermático.
Rastreando o combustível da fertilização
Em pesquisa anterior, conduzida na Weill Cornell Medicine, Balbach ajudou a demonstrar que bloquear uma enzima crítica dos espermatozoides causava infertilidade temporária em camundongos — um achado que apontou para a possibilidade de um anticoncepcional masculino não hormonal.
Embora já se soubesse que os espermatozoides precisam de grandes quantidades de energia para se preparar para a fertilização, o mecanismo exato por trás desse aumento permanecia desconhecido até agora.
Em colaboração com pesquisadores do Memorial Sloan Kettering Cancer Center e do Van Andel Institute, a equipe desenvolveu um método para acompanhar como os espermatozoides processam a glicose, açúcar absorvido do ambiente e usado como combustível.
Ao mapear o caminho químico da glicose dentro da célula, os cientistas identificaram diferenças claras entre espermatozoides inativos e aqueles ativados.
“Você pode pensar nessa abordagem como pintar o teto de um carro de rosa-choque e depois seguir esse carro no trânsito usando um drone”, explicou Balbach.
“Nos espermatozoides ativados, vimos esse carro pintado se mover muito mais rápido pelo trânsito, preferindo uma rota distinta e até conseguimos ver em quais cruzamentos o carro tendia a ficar preso”, disse.
Com o apoio de estruturas como o núcleo de Espectrometria de Massa e Metabolômica da própria universidade, o grupo montou um panorama detalhado do processo em múltiplas etapas e de alta demanda energética que os espermatozoides utilizam para alcançar a fertilização.
Novas estratégias
O estudo revelou que uma enzima chamada aldolase desempenha papel central na conversão da glicose em energia utilizável. Os pesquisadores também descobriram que os espermatozoides recorrem a reservas internas de energia já presentes quando iniciam sua jornada.
Além disso, determinadas enzimas atuam como reguladoras, direcionando o fluxo da glicose pelas vias metabólicas e influenciando a eficiência da produção energética.
A infertilidade afeta cerca de uma em cada seis pessoas no mundo. Para Balbach, investigar o metabolismo dos espermatozoides pode levar a melhores ferramentas de diagnóstico e a avanços nas tecnologias de reprodução assistida.
Os resultados também reforçam o potencial de novas estratégias contraceptivas, especialmente abordagens não hormonais.
“Compreender melhor o metabolismo da glicose durante a ativação do espermatozoide foi um primeiro passo importante, e agora buscamos entender como nossas descobertas se traduzem para outras espécies, como os espermatozoides humanos”, afirmou Balbach.
“Uma opção é explorar se uma de nossas enzimas de ‘controle de tráfego’ poderia ser alvo com segurança como anticoncepcional masculino ou feminino não hormonal”, acrescentou.
A maior parte das tentativas de criar anticoncepcionais masculinos tem se concentrado em interromper a produção de espermatozoides — estratégia que apresenta limitações, como a ausência de efeito imediato e a dependência de hormônios, frequentemente associados a efeitos colaterais relevantes.
O novo estudo sugere um caminho alternativo: ao atingir o metabolismo do espermatozoide com uma abordagem baseada em inibidores e não hormonal, seria possível desativar temporariamente sua função quando desejado, minimizando efeitos indesejados.
“No momento, cerca de 50% de todas as gestações não são planejadas, e isso daria aos homens opções adicionais e maior autonomia sobre sua fertilidade”, disse Balbach. “Da mesma forma, cria liberdade para quem utiliza anticoncepcionais femininos, que são baseados em hormônios e altamente propensos a efeitos colaterais.
“Estou animada para ver o que mais podemos descobrir e como podemos aplicar essas descobertas., afirma.