O encontro do óvulo com o espermatozoide

Embora isso aconteça isso aconteça o tempo todo e em todo o mundo, a história do encontro do óvulo com o espermatozoide vale a pena ser contada. Milhões de candidatos partem em uma longa e perigosa jornada com um único objetivo final; e caso os candidatos cheguem ao objetivo, algo completamente único é criado. Mas antes de chegarmos ao desfecho, vamos analisar a jornada mais de perto.

Um zoom no óvulo (imagem superior) e no espermatozoide (imagem inferior):

Centenas de milhões de espermatozoides vivem para um único óvulo. Os espermatozoides têm um design simples para este propósito: uma longa cauda para ajudá-los a se movimentarem, uma grande quantidade de mitocôndrias para servir de energia para esse movimento, informação genética para passar adiante e proteínas enzimáticas para penetrar no óvulo. As proteínas são armazenas em uma cápsula na parte frontal do espermatozoide, conhecida como acrossomo - essa é a parte que primeiro entra em contato com óvulo. A cauda é chamada de flagelo e usa energia fornecida pelas mitocôndrias para mover o espermatozoide para a frente. Os flagelos usam muita energia, portanto eles eles ficam adormecidos até que os espermatozoides entrem na vagina. Os espermatozoides são haploides; eles contêm um conjunto de 23 cromossomos. Eles são criados pelo processo de divisão celular conhecido como meiose, o qual cria 4 espermas a partir de uma única célula germinativa. Eles também são muito pequenos e têm um comprimento de apenas 50μm, aproximadamente. Os espermatozoides são ejaculados no sêmen, um fluido básico com um pH de aproximadamente 7,4.

O alvo do espermatozoide é o óvulo. Como ele é muito maior que o espermatozoide, o óvulo é a fonte de hialoplasma e organelas, em especial mitocôndrias, para o futuro zigoto. Diferentemente do espermatozoide, o óvulo não completou a meiose - ele fica preso na fase de Metáfase II da divisão. Isso significa que o óvulo é haploide, mas ainda tem as cromátides irmãs ligadas uma a outra. Também diferentemente do espermatozoide, a divisão meiótica para criar os óvulos, a oogênese, forma apenas um óvulo viável. O óvulo é coberto por uma camada externa espessa conhecida como zona pelúcida, uma camada de proteínas cobertas por carboidratos que envolve a membrana plasmática. A zona pelúcida ajuda a proteger o óvulo e é responsável por mediar o encontro inicial entre o espermatozoide e o óvulo. Os grânulos corticais cheios de enzimas revestem o interior da membrana celular e ajudam a garantir que apenas um espermatozoide possa fertilizar o óvulo.

O óvulo e o espermatozoide se deslocam em direções opostas para se encontrarem (geralmente) nas trompas de Falópio, ou tubas uterinas. Durante a ovulação, os ovários liberam um óvulo nas trompas de Falópio e o óvulo desce pela trompa na direção do útero, o qual está preparado para uma possível implantação. Parte dessa preparação envolve elevados níveis de estrogênio e hormônio luteinizante (LH). O LH dá o sinal para os ovários liberarem o óvulo, enquanto altos níveis de estrogênio no sangue estimulam a membrana vaginal a secretar glicogênio, o qual é metabolizado em lactato. Isso diminui o pH vaginal (para menos de 3,8), criando um ambiente ácido e hostil para patógenos (como os que causam infecções sexualmente transmissíveis). Contudo, esse ambiente também pode ser tóxico para os espermatozoides, embora o sêmen (um fluido básico) possa amenizar a acidez vaginal para preservar os espermatozoides. Conforme o sêmen se mistura com as secreções vaginais, o pH atinge um ponto que não é prejudicial para os espermatozoides, e esse novo ambiente é o sinal para ativar os flagelos dos espermatozoides e aumentar sua motilidade.

Apenas cerca de 1 em 1 milhão de espermatozoides que são ejaculados na vagina vão chegar ao local de fertilização. O estrogênio também relaxa o colo do útero, faz o muco cervical se tornar aquoso e mais alcalino e estimula as contrações uterinas – tudo isso ajuda o espermatozoide a penetrar e navegar pelo sistema reprodutor feminino. O relaxamento do colo do útero permite que o espermatozoide passe da vagina para o útero e reduz uma barreira física em potencial. O muco cervical pode impedir o espermatozoide de chegar ao útero, mas durante a ovulação, quando o óvulo é liberado pelos ovários, o muco se torna mais fino e com um pH menor. Essas alterações fazem do muco um ótimo meio de transporte para o espermatozoide e o ajudam a continuar sua jornada. As contrações uterinas, na verdade, ajudam a empurrar o espermatozoide na direção da tuba uterina correta (a que contém o óvulo), e estudos recentes sugerem que essas contrações são mais responsáveis pelo movimento do espermatozoide do que seus próprios mecanismos de propulsão!

Como podemos observar, o progresso do espermatozoide é realmente influenciado pela fase do ciclo menstrual em que a fêmea está. Quanto mais próximo da ovulação, mais fácil é para o espermatozoide entrar. Os cientistas acreditam que isso possa acontecer para conservar energia e recursos - se a fêmea não estiver ovulando, então não há um alvo para os espermatozoides, logo faz sentido priorizar a proteção contra patógenos. A vagina e o útero são muito suscetíveis a infecções, portanto o corpo precisa de um equilíbrio entre proteger essas áreas e permitir a entrada de espermatozoides.

Vamos considerar que, apesar da jornada perigosa, alguns espermatozoides de fato encontraram o óvulo e estão preparados para iniciar sua aproximação. A tarefa continua árdua – ainda há barreiras físicas e químicas para superar. Conforme o espermatozoide se aproxima do óvulo, ele se liga à zona pelúcida em um processo conhecido como ligação do espermatozoide. Isso dispara a reação do acrossomo, na qual as enzimas do acrossomo são liberadas. Essas enzimas, então, começam a digerir a zona pelúcida e permitem que o espermatozoide se dirija na direção da membrana plasmática do óvulo. Quando o espermatozoide por fim chegar até o óvulo, as membranas plasmáticas das duas células se fundem e o espermatozoide libera seu material genético dentro do óvulo. Nesse ponto, a fertilização ocorreu, mas nossa história ainda não acabou!

Essa fusão também libera a reação cortical. Quando o espermatozoide e o óvulo se fundem, há a liberação de íons de cálcio, os quais fazem os grânulos corticais de dentro do óvulo se fundirem com a membrana plasmática. Quando isso acontece, esses grânulos liberam seu conteúdo fora da célula, na direção do que sobrou da zona pelúcida. As enzimas dos grânulos corticais digerem ainda mais a zona pelúcida, tornando-a inapta a se ligar a mais espermatozoides, enquanto outras moléculas contidas nos grânulos criam uma nova barreira ao redor do óvulo fertilizado. Ao criar uma nova barreira e destruir a interface inicial entre o espermatozoide e o óvulo, a reação cortical impede a polispermia, isto é, a fertilização de um único óvulo por diversos espermatozoides. É como entrar em um templo secreto escondido e ativar armadilhas no caminho, tornando impossível que mais alguém consiga entrar. Os demais espermatozoides que chegarem ao óvulo depois disso são simplesmente afastados.

Os dispositivos intrauterinos de cobre, os chamados DIUs, aproveitam-se das propriedades dos espermatozoides para impedir a fertilização. O cobre liberado por esses contraceptivos é um espermicida e ovicida natural, embora afete principalmente os espermatozoides. Estudos mostram que os íons de cobre reduzem a motilidade dos espermatozoides, a capacidade de liberar a reação acrossômica e a viabilidade de modo geral. Embora os dispositivos liberem menos cobre do que o que pode ser encontrado em nossa dieta, o acúmulo de cobre no muco do colo uterino e do útero é suficiente para interromper o movimento dos espermatozoides. Os DIUs geralmente também causam uma leve reação inflamatória que traz células do sistema imunológico que tornam a jornada dos espermatozoides ainda mais difícil. Recentemente, alguns estudos descobriram que o DIU pode afetar até mesmo a forma como o útero se contrai, enviando os espermatozoides para a direção errada! Assim, os DIUs impedem o encontro entre o espermatozoide e o óvulo, inibindo a fertilização.