Este texto é parte da palestra apresentada por Richard Pursley, no X Curso de Novos Enfoques na Reprodução e Produção de Bovinos, realizado em Uberlândia em março de 2006.

O interesse na manipulação do sexo da progênie levou os pesquisadores a estudarem as sobre diferenças entre espermatozóides X e Y, métodos para detectar estas diferenças e métodos para separar os espermatozóides com base nestas diferenças.

Os espermatozóides são os gametas masculinos e são responsáveis pela metade da informação genética da progênie. Cada espermatozóide contém 29 cromossomos autossômicos e um cromossomo sexual. O espermatozóide que traz o cromossomo X (espermatozóide X) produz fêmea e o espermatozóide que traz o cromossomo Y (espermatozóide Y) produz macho.

Os espermatozóides são introduzidos no trato reprodutivo feminino, ou na vagina na monta natural ou no útero durante a inseminação artificial; depois de introduzidos, os espermatozóides precisam percorrer o trato reprodutivo inferior até o oviduto, onde formam um reservatório no istmo e aguardam a ovulação. Os espermatozóides são liberados do reservatório espermático em resposta a secreções do oviduto ao redor do momento da ovulação. Uma vez ocorrida a ovulação, um espermatozóide precisa penetrar no oócito para que ocorra a fertilização.

Diferenças entre os espermatozóides com cromossomo X e com cromossomo Y

As diferenças entre os espermatozóides X e Y estão divididos em duas categorias: cromossomos diferentes e expressões genéticas diferentes. As diferenças nos cromossomos estão ligadas a diferenças no conteúdo do DNA e os tipos e números de genes. Estas diferenças podem ser manifestadas por diferentes expressões genéticas, que poderiam resultar em diferenças na estrutura e função do espermatozóide ou em ambas.

Os estudos focaram nas diferenças de superfície celular, morfologia, quantidade de DNA, motilidade e taxas de sobrevivência ou capacitação.

O espermatozóide humano apresenta uma sobrevida funcional diferente entre o espermatozóide X e o Y, com o espermatozóide Y sobrevivendo por mais tempo em condições in vitro. O oposto parece ser verdadeiro em bovinos. Quando os espermatozóides foram pré-incubados antes da fertilização in vitro, a eclosão de blastocistos femininos foi maior em relação aos espermatozóides frescos .

Os espermatozóides no trato reprodutivo feminino

Para fertilizar um oócito, o espermatozóide precisa percorrer todo o trajeto desde o ponto da inseminação até o local da fertilização no trato reprodutivo feminino. A fertilização ocorre na junção ampola-istmo da tuba uterina. O espermatozóide precisa passar pelo colo do útero (em animais com cobertura natural), pelo útero, pela junção útero-tubária chegando até a tuba. Apenas uma pequena porcentagem dos espermatozóides inseminados chega até o local da fertilização.

O processo de transporte do espermatozóide no trato reprodutivo feminino não é apenas uma simples migração do local da inseminação até o local da fertilização. É um processo complexo e dinâmico, que inclui fases de distribuição dos espermatozóides, formação de reservatórios espermáticos, modulação da fisiologia do espermatozóide e aquisição de competência para a fertilização, a ascensão do espermatozóide competente até o local da fertilização e a eliminação da população de espermatozóides não fertilizantes.

Transporte dos espermatozóides pelo trato reprodutivo feminino

O transporte do espermatozóide pelo trato reprodutivo feminino inicia-se com a inseminação. Quando ocorre a monta natural, milhões a bilhões de espermatozóides são colocados na vagina da fêmea e precisam passar pela cérvix. Quando a inseminação artificial é usada, os espermatozóides são colocados diretamente no útero. Tanto na monta natural como na IA, a maioria dos espermatozóides são perdidos por causa do movimento retrógrado da vagina. Partindo do local de deposição, o espermatozóide precisa chegar até a tuba uterina para fertilizar um oócito.

O transporte do espermatozóide ocorre em duas fases: fase de transporte rápido e fase de transporte prolongado. Na fase de transporte rápido, o espermatozóide chega aos ovidutos em questão de minutos, mas estes espermatozóides geralmente estão moribundos, mortos ou rompidos, e não contribuem para a população fertilizante. Na fase de transporte prolongado, o espermatozóide migra para o oviduto ao longo de um período de seis a doze horas. Uma vez no istmo da tuba, o espermatozóide competente para a fertilização não prossegue sua trajetória antes do período peri-ovulatório.

Os mecanismos primários do transporte do espermatozóide são as contrações do músculo liso do trato reprodutivo feminino, batidas dos cílios, correntes de fluidos e o movimento do espermatozóide por atividade flagelar. Quando comparadas com outras fases do ciclo estral, as contrações do músculo liso são maiores e mais fortes durante o estro. Estas contrações são as principais responsáveis pela movimentação do espermatozóide pelo do útero.

Apenas os espermatozóides móveis podem cruzar a cérvix e o muco cervical, e a motilidade pode ser necessária também para cruzar a junção útero-tubária. As interações funcionais entre o espermatozóide e os fluidos da luz e superfícies epiteliais do trato reprodutivo feminino promovem a seleção de espermatozóides fisiologicamente normais.

Durante o transporte, os espermatozóides se acumulam e são retidos em algumas regiões do trato reprodutivo por períodos de tempo prolongado. Estas regiões são denominadas reservatórios espermáticos. Ainda que durante muitos anos o corpo do útero tivesse sido considerado como um reservatório espermático, porque muitos espermatozóides são nele encontrados durante a fase de transporte prolongado, o reservatório funcional está no istmo da tuba uterina. Este é considerado como o reservatório funcional porque é o acionado no momento da ovulação. O espermatozóide que irá interagir com o oócito provém deste reservatório.

Efeito do tempo sobre a proporção entre os sexos

Os possíveis mecanismos que podem ser responsáveis pelo efeito do momento da inseminação sobre a proporção entre os sexos incluem transporte diferencial de espermatozóide pelo trato feminino, diferenças nos tempos de capacitação ou sobrevida funcional entre os espermatozóides X e Y, seleção preferencial de espermatozóides, ou morte embrionária relacionada ao sexo.
No homem, mais espermatozóides Y permaneceram funcionais depois de uma incubação prolongada in vitro a 37ºC. Foi demonstrado que o método de capacitação pode ter um efeito sobre a prevalência de espermatozóides X e Y, in vitro. Tempos de capacitação mais longos favorecem o espermatozóide humano Y, enquanto que os tempos mais curtos favorecem o X. Estes achados indicam que, no homem, os espermatozóides Y têm uma sobrevida funcional mais longa, possivelmente devido a diferentes taxas de capacitação entre espermatozóides X e Y.

A incubação prolongada in vitro de espermatozóides de touro produziu uma eclosão maior de blastocistos femininos, indicando que, nos bovinos, o espermatozóide X tem uma sobrevida funcional mais longa ou uma capacitação tardia em comparação com o espermatozóide Y.

Outros estudos in vitro indiretamente apoiam a idéia de que espermatozóides X e Y têm sobrevidas funcionais ou taxas de capacitação diferentes. Quando os oócitos bovinos foram inseminados imediatamente após a maturação foram detectadas mais fêmeas, enquanto que mais machos foram produzidos quando a inseminação foi retardada. Foi sugerido que estas diferenças podem ter sido devidas ao oócito ter uma capacidade diferente para processar o espermatozóide X ou Y dependendo de seu status de maturação.

Um estudo mais recente, contudo, mostrou que os oócitos não são seletivos em relação ao espermatozóide X ou Y. Uma outra explicação possível é que o espermatozóide Y responde mais cedo e atinge primeiro a habilidade fertilizante. Assim, quando a fertilização in vitro é retardada os espermatozóides Y são favorecidos.

Quando a fertilização in vitro é imediata, entretanto, o oócito ainda não é capaz de ser fertilizado, de modo que a resposta mais precoce do espermatozóide Y leva à perda de sua capacidade fertilizante antes que o oócito se torne receptivo, deixando o espermatozóide X de resposta mais lenta em uma posição vantajosa.

Em outro estudo, uma co-incubação espermatozóide-oócito por tempo curto durante a fertilização in vitro produziu mais machos, ao passo que o prolongamento do tempo de incubação fez com que a proporção entre os sexos fosse igualada. Isto apóia a idéia de que o espermatozóide Y tem uma vantagem em capacidade fertilizante precoce e perde esta capacidade ao longo do tempo, quando o espermatozóide X passa a ter vantagem.

Muitos estudos ainda serão feitos até que se determinem com exatidão os mecanismos que podem auxiliar na escolha do gênero da progênie.