Clinical Electrophysiology and Mathematical Modeling for Precision Diagnosis of Infertility
Fernanda Carvalho Cavalari,
Paola Sulis Mendes,
Bruna Antunes Zaniboni,
Carine Royer,
Bárbara Ogliari Martins Taques,
Karina Cesca,
Marcela Aragón,
Fátima Regina Mena Barreto Silva
Affiliations
Fernanda Carvalho Cavalari
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Paola Sulis Mendes
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Bruna Antunes Zaniboni
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Carine Royer
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Bárbara Ogliari Martins Taques
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Karina Cesca
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Marcela Aragón
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
Fátima Regina Mena Barreto Silva
Instituto de Bioeletricidade Celular (IBIOCEL): Ciência & Saúde, Departamento de Bioquímica, Centro de Ciências Biológicas, Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Universitário, Rua João Pio Duarte Silva, 241, Sala G301, Florianópolis 88037-000, SC, Brazil
How can cellular electrophysiology measurements and mathematical modeling of ionic channels help to identify pivotal targets in disease-related cell signaling? The purpose of this review is to highlight the advantages and disadvantages of using both of these complementary techniques to determine molecular targets that may be structurally or functionally altered in a specific disease. In addition, both electrophysiology measurements and mathematical modeling may improve coordinated drug development, accelerate the prediction of new drugs, and facilitate repositioning of pharmacological agents. This review focuses on the data obtained from electrophysiology and mathematical model approaches, including intracellular recording, cellular patch clamp measurements, and the Hodgkin and Huxley equation, as key precision methodologies. To this end, seminiferous tubules, the Sertoli cell line (TM4), and/or primary cultures of Sertoli cells were used to explore the role of follicle-stimulating hormone (FSH), thyroid hormones, retinol, testosterone, and 1,25(OH)2 vitamin D3 in the coordinated activation or inhibition of ionic channels essential for male fertility. Based on the discussed data, Sertoli cells precisely regulate their biological activity by coordinating channel activity according to the hormonal environment and the nutritional requirements required for germ cell development.