Sensibilidad de los canales de calcio dependientes de voltaje al pH intracelular en el espermatozoide humano capacitado. Efecto modulador del AMPc

Voltage-dependent calcium channels’ sensitivity yo intracellular pH in the capacitated human sperm. cAMP mudulator effect.

Antecedentes: durante su camino hacia el ovocito, el espermatozoide aumenta su motilidad, hiperactivándola e iniciando la capacitación espermática que implica la vía AC/AMPc/PKA y, por medio de la zona pelúcida 3 del óvulo, sobreviene la reacción acrosómica. Estos fenómenos requieren mecanismos dependientes de transporte de calcio. A través de técnicas ópticas se han detectado canales de calcio dependientes de voltaje que se estimulan durante la capacitación espermática y por la acción de la progesterona, además de que su actividad se incrementa con la alcalinización del pH intracelular.

Objetivos: examinar el efecto de incrementar el AMPc intracelular con el inhibidor de fosfodiesterasas papaverina, y cuantificar el aumento de la concentración del calcio intracelular inducido con progesterona.

Material y métodos: se realizó un estudio prospectivo con muestras de semen de sujetos normoespérmicos. Se investigó el efecto del AMPc sobre los canales de calcio dependientes de voltaje y su sensibilidad al pH intracelular en el espermatozoide humano bajo dos enfoques: 1) el uso de espermatozoides no capacitados a los que se les elevó el AMPc in vitro y 2) espermatozoides capacitados que de por sí tienen el AMPc elevado. Las muestras capacitadas y no capacitadas se trataron con fura-ff (detector de calcio) o con BCECF (detector de pH intracelular). Para elevar el AMPc en espermatozoides no capacitados se usó papaverina, 0.5 mM cinco minutos.

Resultados:la cantidad de AMPc se duplicó durante la capacitación y la exposición con papaverina cuadriplicó los valores (de 1.1 ± 0.4 a 5.2 ± 0.7 pmol/10⁷) con respecto de los espermatozoides no capacitados y por arriba de la pentoxifilina. En el espermatozoide capacitado la sensibilidad aumentó alrededor de siete veces.

Conclusiones: los canales de calcio dependientes de voltaje en el espermatozoide humano son sensibles a factores asociados con la capacitación, como el pH intracelular y el AMPc, favoreciendo la permeación a calcio. Este mecanismo explica por qué sólo los espermatozoides capacitados contactan la zona pelúcida del óvulo y muestran reacción acrosomal, evento en el que los canales de calcio dependientes de voltaje juegan un papel central como mecanismo de entrada de calcio.

Palabras clave: AMPc, canales de calcio dependientes de voltaje, papaverina, pentoxifilina.

that involves the activation of the AC/cAMP/PKA pathway, and the acrosome reaction induced by egg-pellucid zone. These phenomena require calcium transport mechanisms among them; voltage-dependent calcium channels (VDCC) have been involved as calcium entry mechanism. These channels are highly stimulated during the sperm capacitation progesterone and by intracellular pH alkalization.  

Objective: To investigate the effect of increasing intracellular AMPc with phosphodiesterase inhibitor papaverin, and to quantify the increased intracellular calcium level induced by progesterone. 

Material and methods: A prospective study was done with semen samples from normosperm subjects. The effect of cAMP on VDCC was investigated, as well as their sensitivity to intracellular pH in human spermatozoid under two approaches: 1) the induction of cAMP increase in non capacitated sperm and 2) the use of capacitated sperm which naturally produces increased levels of cAMP as compared with non capacitated cells. Samples were loaded with fura ff or with BCECF (a intracellular pH detector). To increase the intracellular AMPc content in non-capacitated sperm, papaverine was used, 0.5 mM incubated 5 minutes. 

Results: cAMP content increased 2-fold during capacitation and papaverin exposure increased 4-fold (from 1.1 ± 0.4 to 5.2 ± 0.7 pmol/10⁷) with regard to non-capacitated and was higher than pentoxifiline’s. In capacitated sperm sensitivity increased near 7-fold.Conclusions: Human sperm voltage-dependent calcium channels are sensitive to regulators associated to sperm capacitation, that is, the intracellular pH alkalization and AMPc content, favoring the calcium influx. These phenomena may be physiologically relevant since only capacitated sperm is capable to undergo the acrosome reaction induced by pellucid zone 3, an event that requires the activation of voltage-dependent calcium channels as a major mechanism of calcium entry.

Key words: cAMP, voltage-dependent calcium channels, papaverine, pentoxifiline.