Un relativo número alto de mujeres presentan fallos de embarazo (y en su caso, fallos con técnicas de Reproducción Asistida) a pesar de la aparente ausencia de factores masculinos o femeninos de infertilidad. Hay muchas causas de infertilidad masculina “ocultas” que podrían explicar este problema, tales como el Daño del ADN espermático, alteraciones meióticas o aneuploidías de los espermatozoides.
Se sabe que cuando los gametos maternos y paternos se unen, hay una combinación del material genético (ADN) que será compartida y heredada a los embriones resultantes, esta información genética enviará señales a la maquinaria metabólica intracelular para que se inicie el desarrollo adecuado del embrión. Un espermatozoide a pesar de presentar un daño en su ADN pueden logra la fertilización de un ovocito (1).
Los ovocitos y los embriones tienen mecanismos que logran la reparación del daño del ADN espermático, sin embargo, cuando estos mecanismos fallan, pueden ocasionar embriones defectuosos que no podrán ser implantados o que no progresarán adecuadamente en su desarrollo, se detendrán y por consiguiente, no habrá gestación (2 – 4).
Se ha postulado que la capacidad de esta reparación está basado en (5):
1. La calidad del citoplasma y la capacidad genómica del ovocito (la cual se deteriora con la edad)
2. La calidad del ADN presente en los espermatozoides (la cual se deteriora con la edad)
Mecanismos del Daño del ADN espermático
El ADN no sólo se encuentra a nivel nuclear, sino también a nivel mitocondrial, por consiguiente ese daño podría ocurrir en el núcleo o en las mitocondrias. Existen 5 mecanismos que producen daño de ese ADN:
1. Apoptosis durante el proceso de espermatogénesis
2. Ruptura de las cadenas durante el remodelamiento de la cromatina durante el proceso de la espermiogénesis
3. Fragmentación del ADN por radicales libres y óxido nítrico durante el transporte de los espermatozoides por los túbulos seminíferos y el epidídimo
4. Fragmentación inducida (enzimática como caspasas y endonucleasas, tóxicas como radioterapia o quimioterapia)
5. Fragmentación inducida por toxinas ambientales (contaminación ambiental, monóxido de carbono, mercurio, plaguicidas, etc)
Cada uno de los mecanismos ha sido estudiado en su totalidad. La literatura científica disponible presenta tratados completos explicando cada uno de ellos, pero no es el objetivo de los lectores adentrarse profundamente a los mecanismos biológicos causantes de este daño del ADN, para fines prácticos sólo mencionaré que los estudios han sugerido que el mayor causante es el daño durante el transporte de los espermatozoides antes del eyaculado (6, 7)
Diagnóstico de la Fragmentación del ADN espermático
Durante los 20 últimos años un gran número de test diagnósticos se han introducido para el análisis de la fragmentación del ADN. Estos test incluyen el TUNEL, el Comet, CM3, DBD –FISH, el test de dispersión de la cromatina (SCD) y el SCSA (8 – 13)
Es difícil decir que test tiene la mejor sensibilidad y especificidad para detectar la fragmentación del ADN, los que mayor estudios y más fidedignos se consideran a nivel mundial son el SCD, el SCSA y el TUNEL. Sin embargo, independientemente del test que utilicemos no debemos olvidar que estos no pueden proveer información concerniente a la “reparabilidad” del ADN dañado que ya comentaba con anterioridad.
Tratamiento
Si una muestra de semen tiene un alto porcentaje de fragmentación del ADN, es lógico pensar que la estrategia terapéutica estará encaminada a disminuir esa fragmentación para mejorar las tasas de embarazo. Lamentablemente no hay base científica suficiente que recomiende algún fármaco para evitar este daño al ADN espermático, sin embargo, se ha sugerido que el uso de antioxidantes puede reducir significativamente los niveles de la fragmentación del ADN espermático (6).
Considerando lo anterior y teniendo la base científica que la mayor parte del daño (sin olvidar que NO el 100%) se produce en los túbulos seminíferos es que actualmente se ha sugerido la utilización de los espermatozoides testiculares mediante biopsia testicular (6, 14), para realizar luego una Fertilización in vitro. No les podemos ofertar a las pacientes inseminación artificial puesto que el porcentaje de espermatozoides móviles y maduros es relativamente bajo cuando se realiza una biopsia testicular.
Tampoco debe olvidarse que la fragmentación del ADN también puede ocurrir luego del eyaculado, por lo que se recomienda no suspenderse, ni incubarse, y para la preparación seminal debe utilizarse una capacitación espermática con diferencia de gradientes. Otra manera de minimizar los daños en la fragmentación de la muestra es acortando el tiempo entre el procesamiento de la muestra y la inseminación artificial.
Aplicaciones reales en la consulta de infertilidad
La fertilización de los ovocitos con espermatozoides con ADN dañado pueden producir defectos en el desarrollo embrionario, fallos de implantación o incrementar el número de abortos (15 – 17). Los ovocitos con mecanismos de reparación del ADN tienen la habilidad de reparar el daño presente en el gameto masculino, sin embargo, los ovocitos con estos mecanismos alterados o disfuncionales no podrán repararle.
A mi título personal, le envío este test a las parejas infértiles que presentan una infertilidad clínica con historia de esterilidad de larga data o con fallos repetidos de fertilización in vitro sin una aparente causa, y como le comentaba a una paciente hace poco, no hay que olvidar que un seminograma solo nos indica el estado de la producción espermática, por lo que podríamos tener un espermatograma excelente pero todos los espermatozoides que se están produciendo podrían tener todo (o parte) el ADN dañado, que me producirá como ya había mencionado, embriones alterados y de mala calidad.
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Referencias
1. Lopes S et al. Sperm deoxyribonucleic acid fragmentation is increased in poor-quality semen samples and correlates with failed fertilization in intracytoplasmic sperm injection. Fertil Steril 1998;69: 528–32.
2. Fatehi AN et al. Colenbrander B, Gadella BM. DNA damage in bovine sperm does not block fertilization and early embryonic development but induces apoptosis after the first cleavages. J Androl 2006;27:176–88.
3. Harrouk W, et al. Paternal exposure to cyclophosphamide induces DNA damage and alters the expression of DNA repair genes in the rat preimplantation embryo. Mutat Res 2000;461:229–41.
4. Wells D, et al. Expression of genes regulating chromosome segregation, the cell cycle and apoptosis during human preimplantation development. Hum Reprod 2005;20: 1339–48.
5. Wyrobek AJ, et al.. Advancing age has differential effects on DNA damage, chromatin integrity, gene mutations, and aneuploidies in sperm. PNAS 2006;103:9601–6.
6. Greco E, et al. Efficient treatment of infertility due to sperm DNA damage by ICSI with testicular spermatozoa. Hum Reprod 2005;20: 226–30.
7. Suganuma R, Yanagimachi R, Meistrich ML. Decline in fertility of mouse sperm with abnormal chromatin during epididymal passage as revealed by ICSI. Hum Reprod 2005;20:3101–8.
8. Gorczyca W, Traganos F, Jesionowska H, Darzynkiewicz Z. Presence of DNA strand breaks
and increased sensitivity of DNA in situ to denaturation in abnormal human sperm cells: analogy to apoptosis of somatic cells. Exp Cell Res 1993;207: 202–5.
9. Hughes C, Lewis S, McKelvey-Martin V, Thompson W. A comparison of baseline and induced DNA damage in human spermatozoa from fertile and infertile men, using a modified comet assay. Mol Hum Reprod 1996;2:613–9.
10. Manicardi GC, et al. Presence of endogenous nicks in DNA of ejaculated human spermatozoa and its relationship to chromomycin A3 accessibility. Biol Reprod 1995;52:864–7.
11. Fernandez JL, Muriel L, Rivero MT, Goyanes V, Vazquez R, Alvarez JG. The sperm chromatin dispersión test: a simple method for the determination of sperm DNA fragmentation. J Androl 2003;24: 59–66.
12. Evenson DP, Larson KL, Jost LK. Sperm chromatin structure assay: its clinical use for detecting sperm DNA fragmentation in male infertility and comparisons with other techniques. J Androl 2002;23: 25–43.
13. Fernandez JL, et al. DNA breakage detection-FISH (DBD-FISH) in human spermatozoa: technical variants evidence different structural features. Mutat Res 2000;453:77–82.
14. Alvarez J. Aplicaciones clínicas del estudio de fragmentación del DNA espermático. Revista Argentina de Andrología 2008;5.
15. Borini A, et al. Sperm DNA fragmentation: paternal effect on early post-implantation embryo development in ART. Hum Reprod 2006;21: 2876–81.
16. Seli E, Gardner DK, Schoolcraft WB, Moffatt O, Sakkas D. Extent of nuclear DNA damage in ejaculated spermatozoa impacts on blastocyst development after in vitro fertilization. Fertil Steril
2004;82:378–83.
17. Genesca A, Caballin MR, Miro R, Benet J, Germa JR, Egozcue J. Repair of human sperm chromosome aberrations in the hamster egg. Hum Genet 1992;89:181–6.
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