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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Facultad de Medicina EFECTO DEL ESPERMOCULTIVO POSITIVO SOBRE LOS PARÁMETROS SEMINALES EN VARONES DE UN PROGRAMA DE REPRODUCCIÓN ASISITIDA T E S I S QUE PARA OBTENER EL DIPLOMA DE POSGRADO DE LA ESPECIALIDAD EN GINECOLOGÍA Y OBSTETRICIA P R E S E N T A FERNANDO FRAGOSO CUIRIZ ASESORA: M. en C. PALOMA DEL CARMEN NERI VIDAURRI COMITÉ TUTOR: DR. CLAUDIO FRANCISCO SERVIERE ZARAGOZA DR. ALEJANDRO GONZÁLEZ PEREZ CIUDAD UNIVERSITARIA, CD. MX. JULIO, 2016 Margarita Texto escrito a máquina UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. 2 ________________________________________ Dr. Claudio Francisco Serviere Zaragoza Profesor Titular del Curso de Especialización en Ginecología y Obstetricia ________________________________________ Dr. Francisco Javier Borrajo Carbajal Profesor Adjunto del Curso de Especialización en Ginecología y Obstetricia ________________________________________ Dra. María del Pilar Velázquez Sánchez Jefa de la División de Enseñanza ________________________________________ M. en C. Paloma del Carmen Neri Vidaurri Asesora de Tesis 3 AGRADECIMIENTOS Mi más sentido agradecimiento a mi asesora de tesis, M. en C. PALOMA DEL CARMEN NERI VIDAURRI por todo el apoyo brindado, pero sobre todo, la paciencia y, de alguna manera, la confianza puesta en mí. Al DR. CLAUDIO F. SERVIERE ZARAGOZA por haberme extendido la mano en la realización de este proyecto, así como a las enseñanzas de vida que de sus conversaciones emanan. Al laboratorio de Andrología del CEERH del Hospital Ángeles México, por permitirme el acceso a la información, que día a día, con gran gusto y esmero, construyen todo el personal que ahí laboran. Al Dr. FRANCISCO J. BORRAJO CARBAJAL, por confiar en mí. Y en contra de lo adverso, darme una segunda oportunidad y brindarme su mano como amigo. Finalmente a la DRA. MARÍA DEL PILAR VELÁZQUEZ SÁNCHEZ, porque a pesar de las diferencias, he recibido apoyo incondicional de ella, no sólo en cuestiones académicas, sino también de vida. A todos, gracias. 4 DEDICATORIA A LALO Y GUILLE (QEPD), POR HABERME DADO LA VIDA Y POR BRINDARME SIEMPRE SU APOYO INCONDICIONAL. A CRIS, JULIA Y PAULA, POR QUIÉN Y PARA QUIENES, INICIÉ ESTE PROYECTO LLAMADO RESIDENCIA. A SU PACIENCIA Y SU PERMANENCIA EN TODO ESTE TIEMPO A NACHO, TOÑO, MEMO Y JAVIER, POR CUIDAR DE MÍ DESDE QUE ME VIERON NACER A TODOS MIS MAESTROS, QUE SERÍA INJUSTO NO PODER NOMBRAR A TODOS, PERO DE QUIENES NO SÓLO SE APRENDE EN EL AULA, SINO TAMBIÉN ESTANDO CON LA PACIENTE, A LA CUAL NOS DEBEMOS FINALMENTE A MIS AMIGOS, COMPAÑEROS, RESIDENTES, INTERNOS, PORQUE CON ELLOS Y A TRAVÉS DE ELLOS, ES QUE SE DA ESTE PROCESO DE CONTINUO APRENDIZAJE 5 CONTENIDO Introducción…………………………………………………………………… 7 Aparato reproductor masculino…………………………………………….. 9 - Testículos……………………………………………………………… 9 - Células de Leydig…………………………………………….. 10 - Células de Sertoli…………………………………………….. 11 - Epidídimo……………………………………………………………… 14 - Conductos deferentes……………………………………………….. 14 - Vesículas seminales………………………………………………… 15 - Conductos eyaculadores…………………………………………….. 15 - Próstata……………………………………………………………….. 15 - Uretra pélvica y glándulas de Cowper……………………………... 15 - Uretra peneana y pene……………………………………………… 16 Espermatogénesis…………………………………………………………… 17 - Multiplicación………………………………………………………….. 17 - Crecimiento……………………………………………………………. 18 - Maduración……………………………………………………………. 18 - Espermiogénesis……………………………………………………… 19 - Capacitación espermática……………………………………………. 21 - Activación e hiperactivación del espermatozoide…………………. 22 - Reacción acrosomal………………………………………………….. 23 Análisis seminal……………………………………………………………….. 24 - Volumen de semen……………………………………………………. 25 - La concentración de espermatozoides…………………………….. 26 - Motilidad espermática………………………………………………… 27 - Morfología de los espermatozoides…………………………………. 27 - Leucocitos……………………………………………………………… 27 - Viscosidad……………………………………………………………… 27 Estudios especiales de semen………………………………………………. 29 - Cultivo espermático o seminal……………………………………….. 29 Infecciones genitales como causa de infertilidad masculina……………… 29 - Obstrucción parcial y/o total de los conductos…………..………… 29 - Producción de especies oxígeno-reactivas……………..…………. 31 - Estabilidad del ADN espermático………………………..…………. 33 Infecciones del Tracto Genital Masculino………………………………….. 33 - Infección humana por Chlamydia trachomatis……………………… 35 - Infección humana por Mycoplasma spp……………………………. 36 6 - Epidemiología……………..………………………………………. 36 - Taxonomía…………………………………………………………. 37 - Patogenia………………...………………………………………… 38 - Cuadro clínico………..……………………………………………. 38 - Tratamiento………………...………………………………………. 39 - Pruebas de laboratorio para detección de micoplasmas……… 40 - Mecanismo de daño en infección por Mycoplasma spp: efecto sobre la calidad espermática……….………………………………… 40 - Inducción de estrés oxidativo……………………………………. 40 - Alteraciones en la movilidad y viabilidad espermáticas………. 41 - Cambios en la estructura y organización nuclear………………. 42 - Interferencia en la interacción espermatozoide-ovocito…...….. 43 - Interacción con el sistema inmune……………………………… 44 - Mecanismo de daño vía receptores…………………………….. 45 Planteamiento del problema…………………………………………………. 46 Justificación……………………………………………………………………. 46 Objetivos………………………………………………………………………… 46 - General…………………………………………………………………. 46 - Particulares……………………………………………………………… 46 Hipótesis………………………………………………………………………… 47 Metodología……………………………………………………………………. 47 - Tipo de estudio………………………………………………………… 47 - Criterios de inclusión y exclusión….………………………………… 48 - Instrumento de investigación………………………………………... 48 Desarrollo del proyecto……………………………………………………….. 49 Estadística……………………………………………………………………… 49 Técnica de Espermatobioscopia directa…………………………………… 49 Técnica de espermocultivo………………………………………………….. 49 Resultados obtenidos y análisis de los mismos……………………………. 50 Discusión………………………………………………………………………. 57 Conclusiones…………………………………………………………………. 61 Anexo 1………………………………………………………………………… 62 Bibliografía……………………………………………………………………. 68 7 INTRODUCCIÓN La infertilidad se define como el fracaso de una pareja para concebir después de 12 meses de relaciones sexuales regulares sin el uso de métodos anticonceptivos, en mujeres de menos de 35 años de edad; y después de 6 meses en mujeres de 36 años y mayores (1). Dentro los las principales causas que ocasionan la infertilidad, el factor masculino es una alteración que afecta aproximadamente a un 15% de las parejas cada año en Europa y según la Organización Mundial de la Salud (OMS), en un estudio multicéntrico, aproximadamente 47% de casos de infertilidad son atribuidos a factores masculinos (2). Se acepta comúnmente que una de las causas potenciales de infertilidad masculina es la infección asintomática y sintomática del tracto urogenital. La infección genital puede afectar no sólo a la función espermática, sino a la espermatogénesis(3). Los microorganismos desarrollados podrían afectar la función reproductiva causando aglutinación de los espermatozoides móviles, reduciendo la capacidad de presentar reacción acrosómica y también causando alteraciones de la morfología espermática (4). La incidencia, en general de bacteriospermia en muestras seminales de varones tanto fértiles como infértiles, oscila entre el 10% al 100% en la bibliografía publicada (4). Este amplio rango refleja la prevalencia de algunos microorganismos, tanto que, la OMS aconseja que se debe tener especial precaución en la recogida de semen para evitar contaminación para cualquier protocolo de estudio o de investigación, así como también indicaciones previas al paciente, como: una higiene estricta y la conveniencia de orinar antes de recoger el eyaculado (5). Boucher, et al. (1995), publicaron una significativa reducción en el recuento bacteriano y número de especies reactivas e incremento en el porcentaje de cultivos estériles cuando se explicaba verbalmente a los pacientes el método de recogida del semen y no sólo indicaciones escritas (6). La presencia de leucocitos en el eyaculado de varones infértiles y su relación con la presencia de microorganismos está ampliamente documentada. Según criterios de la OMS, valores > 106 leucocitos/ml se considera patológico. 8 Sin embargo, hay controversia acerca del efecto y la relación entre leucospermia y bacteriospermia, es decir, si la presencia de bacterias representa únicamente contaminación o más efectos en los espermatozoides, sobre todo en varones asintomáticos (7). De manera que es importante analizar las alteraciones seminales asociadas a cultivos seminales positivos, sobre todo, concentración, movilidad y morfología espermática, en la población masculina de parejas que acuden a un Centro de Reproducción Asistida por infertilidad. 9 APARATO REPRODUCTOR MASCULINO El aparato reproductor masculino está constituido por dos testículos, una serie de conductos como son: el epidídimo, los deferentes y los eyaculadores así como glándulas anexas como son la próstata, las vesículas seminales, las bulbouretrales y un órgano copulador o pene (8). La espermatogénesis es el proceso biológico por el que se forman los espermatozoides desde espermatogonia hasta espermatozoide completamente maduro, se lleva a cabo en los túbulos seminíferos, localizados en los testículos y tiene una duración de 62 a 75 días (9). Testículos Los testículos son glándulas ovaladas, comprimidas lateralmente, que miden de 4 a 5 cm de longitud, 2.5 cm de ancho y 3 cm de diámetro anteroposterior. El peso de cada testículo varía entre 10.5 y 14.0 gr, que corresponde al 0.8% de su peso corporal. Estas glándulas además de formar espermatozoides secretan hormonas masculinas (10). Los testículos están cubiertos por una gruesa túnica albugínea de tejido conectivo fibroso y fibras musculares lisas. Hacia el interior tiene tejido conectivo laxo con abundantes vasos sanguíneos que forman la túnica vascular. Esta túnica albugínea protege al testículo y su capa muscular mantiene una presión interna en el testículo, que favorece la espermatogénesis. Hacia el exterior se encuentra la túnica vaginal, que es continuación del epitelio celómico que cubre tanto a la túnica albugínea como la superficie interna del escroto (10). El escroto es un saco muscular limitado por una capa de piel gruesa y rugosa. Este saco protege a los testículos, lo que favorece la formación de los espermatozoides, ya que la espermatogénesis sólo se efectúa si los testículos permanecen de 1.5º a 2.5º C menos que la temperatura corporal, lo que se consigue gracias a la acción de los músculos escrotales dartos y cremáster, los cuales acercan o alejan a los testículos de la pared del cuerpo, de acuerdo a 10 que la temperatura corporal y/o ambiental aumente o disminuya, respectivamente (11). Los túbulos seminíferos forman, en el interior de los testículos, lobulillos separados por septos incompletos, que penetran desde la túnica albugínea hacia la región medular o mediastino. Cada túbulo mide entre 50 y 80 cm, y tienen un diámetro de 150 a 250 µm (11). En un lobulillo hay de uno a cuatro túbulos, y cada testículo tiene unos 250 lobulillos. Los túbulos seminíferos desembocan en un túbulo recto, que se conecta con una red llamada rete testis; la cual a su vez, desemboca en 8 a 12 conductos eferentes que terminan en el conducto del epidídimo (11). Células de Leydig Entre los túbulos seminíferos se encuentra un estroma testicular, constituido por tejido conectivo laxo, en el que se pueden identificar las células de Leydig o intersticiales, abundantes vasos sanguíneos, fibroblastos y macrófagos; éstos últimos corresponden al 25% del tejido localizado entre los túbulos seminíferos e intersticial y son los responsables de eliminar todos los desechos de las células muertas o dañadas. En el tejido intersticial también existe una red muy compleja de vasos linfáticos que rodean los túbulos (12). Las células de Leydig o intersticiales producen testosterona u hormona masculinizante, la cual es el principal andrógeno masculino; el 95% es producida por estas células y un 5% por las glándulas suprarrenales. La testosterona se forma a partir del colesterol, que en su mayoría es sintetizado de -novo por las células de Leydig, a partir de precursores que se almacenan en su citoplasma como gotas de lípidos. Las mitocondrias transforman el colesterol, en pregnenolona y de ésta los sistemas microsomales biosintetizan la testosterona (15). La testosterona actúa principalmente traspasando a las células de Sertoli, dentro del túbulo, para regular la espermatogénesis y durante la pubertad para la expresión de los caracteres sexuales secundarios y el desarrollo de órganos sexuales del cuerpo del varón. 11 La testosterona pasa a la circulación general, en donde se une a una glucoproteína llamada globulina fijadora de hormonas sexuales, en inglés sex hormone binding globulin o SHBG; esta globulina puede influir sobre los niveles circulantes de testosterona y sobre su fijación en los órganos blancos, que son los sitios en donde actúa. El adulto produce aproximadamente 6 mg de testosterona por día (12). Los estrógenos masculinos son sintetizados en un 75% por las glándulas suprarrenales a partir de la testosterona que se metaboliza en las células grasas y en el hígado. El 25% restante, es secretado por los testículos. Los estrógenos estimulan la síntesis de varias proteínas hepáticas como SHBG. Las células de Leydig también producen β-endorfina, que inhibe las funciones de las células de Sertoli, al antagonizar las acciones de la Hormona Folículo Estimulante (FSH). Tanto las células de Leydig como las de Sertoli tienen receptores para β-endorfina, sustancias que también están presentes en el semen (12). Células de Sertoli Estas células, que son las únicas que están dentro del túbulo seminífero, corresponden a una línea celular somática, diferente a la germinal, y son muy importantes en el funcionamiento testicular (15). Las células de Sertoli se multiplican hasta la pubertad por acción de la FSH, su número permanece constante en la etapa adulta y disminuye a medida que el hombre envejece. Su multiplicación puede alterarse por factores nutricionales o de salud. Las células de Sertoli están unidas firmemente unas a otras por finas prolongaciones citoplásmicas que se diferencian al finalizar la etapa de multiplicación y por uniones estrechas, de tipo desmosomas y uniones comunicantes o de hendidura, que constituyen la barrera hematotesticular (12). 12 La barrera hematotesticular se localiza alrededor de las espermatogonias y de los espermatocitos primarios en la subfase leptoteno de la meiosis, a los que aísla delos espermatocitos primarios en cigoteno y de todas las células que derivan de estos. La barrera hematotesticular se interpone entre las sustancias provenientes de la sangre y las células germinales en diferenciación, para protegerlas, seleccionando los compuestos que debe detener y los que deben llegar (15). Las espermatogonias y los espermatocitos primarios en leptoteno corresponden al 30% de las células germinales y forman el estrato basal, que incluye al estrato intermedio y al estrato interno o adluminal (15). La barrera está ausente al nacimiento y es efectiva cuando los espermatocitos primarios inician la meiosis. El estrato basal tiene prácticamente libre acceso a los nutrientes de la linfa que rodea a los túbulos seminíferos (12). El estrato interno está formado por los espermatocitos primarios en leptoteno, que rompe las uniones estrechas para pasar al adluminal. Las uniones después se vuelven a formar para mantener la integridad de la barrera. En el estrato adluminal están las células germinales más diferenciadas, desde los espermatocitos primarios en cigoteno, hasta los espermatozoides (15). En general, la barrera hematotesticular impide el paso de algunas sustancias tóxicas, de microorganismos y células cancerosas que se originan en otros órganos del cuerpo; protege a los espermatozoides de la acción de los sistemas inmunológicos del propio individuo, ya que los espermatozoides, por ser tan especializados, tienen antígenos propios que los hacen distintos a los demás tipos celulares de su cuerpo, de ahí que no puedan ser reconocidos como una parte de este (12). Si la barrera falla o se lesiona, se desarrollan anticuerpos antiespermatozoides que provocan la autodestrucción de los espermatozoides, una condición que puede provocar infertilidad en el varón. Por lo tanto la barrera de las células de Sertoli les proporciona a las células germinales el microambiente que requieren para desarrollarse y sobrevivir (12). 13 Las células de Sertoli tienen receptores para la testosterona y para la FSH. Cuando ya actuó la FSH, las células de Sertoli forman estrógenos a partir de la testosterona, y el factor estimulante de las células de Leydig (LCSF), y ambos se difunden a través de la pared de los túbulos seminíferos hacia las células de Leydig, como un factor parácrino que no se distribuye por vía sanguínea, sino de una célula a otra (15). Para mantener niveles altos de testosterona de origen testicular, las mismas células de Sertoli forman una la proteína fijadora de andrógenos (ABP). También sintetizan la inhibina, polipéptido responsable de mandar una señal negativa o inhibitoria hacia el hipotálamo o la hipófisis para que se deje de producir la hormona liberadora de hormona luteinizante y la FSH, respectivamente (12). Las células de Sertoli funcionan como “nodrizas” de las espermatogonias, a las que incluyen en su citoplasma para nutrirlas, estimularlas y sostenerlas mientras se transforman en espermatozoides que, cuando estén maduros, son liberados a la luz de los túbulos seminíferos, por acción de la hormona luteinizante (11). En la etapa fetal, cuando aún son células indiferenciadas, las células de Sertoli secretan el facto inhibidor de los conductos de Müller. Los conductos de Müller existen en los embriones indiferenciados morfológicamente, los cuales en el hombre sólo forman el utrículo prostático u útero masculino, pequeña estructura representante del útero de la mujer, que en ella persiste por la ausencia de este factor (12). Las células que inician la espermatogénesis son las espermatogonias, localizadas cerca de la pared del túbulo. Las hay de varios tipos, las A₁ o espermatogonias oscuras, que están relativamente en reposo e irán activándose para multiplicarse a partir de la etapa prepuberal más o menos a los 12 años, aunque se presenta entra los 9.5 y 13.5 años por la acción de la FSH. En el adulto y hasta la senectud se lleva a cabo sin estímulo de la FSH (15). 14 Epidídimo Es un tubo con pared muscular y epitelio ciliado, cada conducto forma asas apretadas que constituyen la cabeza, el cuerpo y la cola del epidídimo. En el hombre, cada conducto mide aproximadamente 7 metros, que son indispensables para que los espermatozoides maduren fisiológicamente, ya que en el epidídimo es en donde se vuelven móviles, se almacenan y adquieren un factor descapacitante, necesario para conservar sus enzimas acrosómicas hasta que son depositados en el tracto genital femenino y se ponen en contacto con el óvulo (10). Antes de llegar al epidídimo, los espermatozoides no tienen movimiento propio, por lo que son llevados pasivamente por las contracciones de las células mioepiteliales de las paredes de los túbulos seminíferos, los cilios de los túbulos rectos, los de la rete testis y los de los conductos deferentes (10). Los espermatozoides permanecen en el epidídimo alrededor de 12 días aunque pueden estar allí de 1 a 21 días (11). Conductos Deferentes De la cola del epidídimo salen los conductos deferentes que ascienden hasta la cavidad abdominal, giran hacia la región dorsal y se ensanchan para originar en su pared posterior la región ampular y las vesículas seminales (10). Los conductos deferentes tienen una pared gruesa que está constituida por tres capas bien definidas. Una mucosa con epitelio pseudoestratificado columnar ciliado que forma pliegues y descansa sobre una lámina basal delgada y una lámina propia densa, con fibras elásticas. Una capa muscular de 1 a 1.5 mm de espesor, constituida por tres capas, la interna y la externa longitudinales y la media circular y una adventicia formada por tejido conectivo laxo. La parte ampular tiene una luz más amplia y paredes musculares adelgazadas. Estos conductos llevan a los espermatozoides de la cola del epidídimo a los conductos eyaculadores (10). 15 Vesículas seminales Son glándulas con forma de saco que se desarrollan como evaginaciones o salientes de los conductos deferentes, localizadas antes de que estos desemboquen en el conducto eyaculador. Miden de 5 a 10 cm de longitud y en su interior el epitelio pseudoestratificado forma una gran cantidad de pliegues, que aumenta de manera importante la superficie de secreción, por esto son las responsables de la producción de la mayor cantidad de líquido seminal, que es el vehículo de los espermatozoides (12). Conductos Eyaculadores A partir de la zona de unión de las vesículas seminales con los conductos deferentes, reciben el nombre de conductos eyaculadores, que penetran en la próstata. Estos conductos miden aproximadamente 1 cm de longitud y desembocan en la uretra prostática, en unos montículos llamados colículos seminales o verumontanum. Su epitelio es pseudoestratificado o columnar simple que forma pliegues (10). Próstata. Es una glándula impar, localizada alrededor de la parte de la uretra proximal a la vejiga urinaria, que por esta razón se llama uretra prostática. Es una estructura mucoglandular compacta, con un peso aproximado de 20 gr. Consta de 30 a 50 glándulas tubulares ramificadas, que se originan en la uretra, con las que mantienen contacto y a la que desembocan sus secreciones por medio de 15 a 30 conductos. Tiene 5 grupos de ramificaciones organizadas en lóbulos, embebidos en un estroma fibromuscular. Su epitelio es columnar simple o pseudoestratificado, el cual secreta otra parte del líquido seminal. La cápsula de la próstata está formada por tejido fibroelástico y algunas fibras de músculo liso que contribuyen a expulsar sus secreciones (11). Uretra Pélvica y Glándulas de Cowper La uretra prostática se continúa con la uretra pélvica, que en su parte terminal forma dos glándulas más, productoras de líquido seminal; estas son las glándulas bulbouretrales o de Cowper, que tienen la forma de sacos 16 redondeados, deapariencia y tamaño variable, revestido por un epitelio simple. La uretra pélvica desemboca en la uretra peneana, llamada así por estar dentro del pene u órgano copulador, responsable del depósito del semen en el tracto genital femenino (10). Uretra Peneana y Pene La uretra peneana, está rodeada por un cuerpo esponjoso, y sobre este se encuentran dos cuerpos cavernosos. La uretra peneana desemboca en una estructura en forma de bellota, que es el glande (11). Los cuerpos cavernosos, son esponjosos y el glande contiene una abundante y complicada red de vasos sanguíneos, con un endotelio rodeado por tejido conectivo laxo y fibras de músculo liso. Estos vasos al llenarse de sangre provocan la erección peneana (12). Es importante reiterar que los espermatozoides maduran morfológicamente en los testículos y en el epidídimo lo hacen fisiológicamente, pues tienen la capacidad de fecundar sólo hasta que salen de la cola del epidídimo durante la eyaculación, y se reúnen con el líquido seminal producido por las vesículas seminales, las próstata y las glándulas bulbouretrales (12). Finalmente los espermatozoides y el líquido seminal forman el semen. 17 ESPERMATOGÉNESIS La espermatogénesis se puede definir como el proceso que se efectúa en el interior de los túbulos seminíferos de formación de los espermatozoides morfológicamente maduros a partir de las espermatogonias. La espermatogénesis consta de tres etapas que son: multiplicación, crecimiento y maduración (9). Multiplicación Consiste en que las espermatogonias A₁ forman primero dos espermatogonias A₂ o espermatogonias claras, que por mitosis dan origen sucesivamente a las espermatogonias A₃, A₄ y a las In o intermedias, que son semejantes a las A₂. Las In, al dividirse forman las espermatogonias B, que son las últimas que se multiplican por mitosis, y son las precursoras de los espermatocitos primarios. Figura 1 (9). Figura 1. Representación esquemática del proceso de espermatogénesis. Este proceso ocurre en el epitelio de los túbulos seminíferos en donde a partir de una espermatogonia, se llevan simultáneamente cambios morfológicos y rearreglos en sus organelos y material genético. 18 Todas estas células tienen puentes de citoplasma que las mantienen comunicadas entre sí, los cuales permiten que juntas continúen su transformación hasta que son espermátidas. Si las espermatogonias dejan de reproducirse o mueren, las espermatogénesis cesa. Todas las espermatogonias tienen 23 pares de cromosomas, por lo tanto son diploides, es decir, que tienen un número 2N de cromosomas, y su fórmula cromosómica es de 46,XY (12) Crecimiento En esta etapa, las espermatogonias B se dividen y crecen, es decir, cada célula aumenta de tamaño y se transforma en un espermatocito primario, manteniendo aun la fórmula cromosómica de 46 XY (diploide 2N) (9). Maduración Los espermatocitos primarios son las células más grandes y en estos se inicia la maduración o meiosis, que consta de dos divisiones celulares especiales exclusivas de las células reproductoras, mediante las cuales se reducen el número de cromosomas de diploides (2N) a haploides (N) (9). Los espermatocitos primarios realizan la primera división meiótica o meiosis I, y cada uno origina dos espermatocitos secundarios más pequeños, haploides, con cromosomas bivalentes, llamados así porque sus brazos son dobles. Uno de los espermatocitos secundarios tiene fórmula cromosómica 23 X y el otro 23 Y (12). Los espermatocitos secundarios efectúan la segunda división meiótica o meiosis II, casi tan pronto como termina la primera; cada uno forma dos espermátidas más pequeñas que son haploides (N) con cromosomas monovalentes por tener una cromátida. La fórmula cromosómica en dos espermátides es 23 X y en las otras dos 23 Y (12). 19 Espermiogénesis Las espermátidas son prácticamente fagocitadas por las células de Sertoli, y una vez incluidas en su citoplasma, las nutre, las sostienen, y las estimulan, mientras experimentan la espermiogénesis o espermioteliosis, que es el proceso de transformación de las espermátidas en espermatozoides. Las espermátidas sólo modifican su estructura, por lo que los espermatozoides siguen siendo haploides (N) con cromosomas monovalentes (15). Los cambios que experimenta la espermátida durante la espermiogénesis son indispensables para proporcionarle al espermatozoide la posibilidad de fecundar. Las principales modificaciones son (Figura 2) (15): La cromatina se compacta cuando las histonas son sustituidas por otras llamadas protaminas; con esto se reduce el tamaño del núcleo, que se transforma en la mayor parte de la cabeza del espermatozoide, y, de esta manera adquiere una forma que facilita su movilidad y penetración al ovocito. El complejo de Golgi sintetiza una gran cantidad de enzimas, como la hiualuronidasa, la acrocina y la neuroaminidasa, que actúan sobre la zona pelúcida y la membrana ovular, para que el espermatozoide penetre en el ovocito secundario. En centriolo proximal permanece intacto en el cuello y, asociado al centriolo distal. El centriolo distal se transforma en la pieza principal y en la terminal del flagelo y en el filamento axial de la pieza intermedia. La estructura de este filamento tiene las características típicas de los cilios y flagelos de otros tejidos. Su función es la de proporcionar movilidad a los espermatozoides cuando se dirigen hacia el ovocito, contra de la corriente, generada por los cilios de la tuba uterina que transporta al ovocito en sentido descendente. Las mitocondrias, se alargan, se ponen en contacto unas con otras, y forman una espiral alrededor del filamento axial de la pieza intermedia. 20 A este conjunto de mitocondrias se le da el nombre de vaina mitocondrial o filamento espiral de la pieza intermedia. La función de las mitocondrias es obtener la energía necesaria para que el espermatozoide tenga movimiento propio. El citoplasma forma una vaina citoplásmica. El 75% de este se elimina, y conserva el 25%, que es la cantidad necesaria para que el espermatozoide funcione, ya que una proporción mayor es un lastre y el espermatozoide pierde la capacidad de fecundar. Figura 2. Representación esquemática del proceso de espermiogénesis. Los espermatozoides miden de 56 a 60 µm de la cabeza a la cola al ser liberados en la luz del túbulo seminífero. El proceso completo de la espermatogénesis en el hombre dura entre 64 y 74 días; es continuo desde la pubertad hasta la senectud si la persona es sana, aunque disminuye gradualmente hacia los 55 años, sin embargo, desde los 40 años se empiezan a producir un mayor número de gametos anormales lo que provoca que la fertilidad decrezca (12). La espermatogénesis, es controlada por hormonas, que se empiezan a producir desde la etapa prepuberal. El desarrollo de la espermatogonia, las células de Leydig, las de Sertoli y de sus funciones son controladas por el cromosoma Y, específicamente en el brazo largo donde se encuentra la región SRY, la cual activa a otros genes necesarios para que se inicie y mantenga la espermatogénesis, la espermiogénesis, la secreción de testosterona y el desarrollo de sus receptores (13). 21 Capacitación espermática Uno de los procesos más importantes en la fisiología del espermatozoide es la capacitación espermática. La capacitación es un proceso que comprende una serie de cambios previos a la fecundación, se lleva a cabo en el aparato reproductor femenino de los organismos de fecundación interna, y requiere de la comunicación entre el espermatozoide y el micro ambiente que recorre en su tránsito hacia el sito de la fertilización (26). Los cambios fisiológicos en el espermatozoide durante la capacitación son inducidos o facilitados por la interacción del espermatozoidecon los fluidos y las superficies epiteliales de la vagina y útero que durante el tránsito preparan al espermatozoide para la reacción acrosómica, penetrar la zona pelúcida y fusionarse con el ovocito. En los mamíferos, la capacitación es iniciada en el cérvix, con la eliminación de proteínas de superficie del espermatozoide en la medida que estos pasan a través del moco cervical. Los estados finales de la capacitación se completan en el istmo (27). Durante la capacitación espermática, ocurren cambios en las proteínas y lípidos de la membrana citoplasmática del espermatozoide, iniciando con la liberación de colesterol la cual induce la activación de los canales dependientes de voltaje y los canales de ion bicarbonato (13). La capacitación espermática involucra el aumento de la intensidad del movimiento flagelar y la aceleración del movimiento espermático al igual que la obtención de la capacidad para llevar a cabo la reacción acrosómica y permitir que la membrana nuclear del espermatozoide se una al ovocito. La capacitación de un espermatozoide normal es un evento que tarda entre dos y seis horas y depende de las concentraciones intracelulares de calcio y del adenosin-monofosfato cíclico (AMPc) (14). El fluido oviductal es rico en albúminas y lípido de alta densidad (HDL), capaces de retirar el colesterol de la membrana del espermatozoide, lo que la hace más fluida al producir la ruptura de la unión de las caveolinas con las proteínas de fusión (27). 22 Además la pérdida de colesterol favorece la translocación de algunas proteínas a la zona ecuatorial donde son necesarias para que el espermatozoide pueda adherirse al ovocito. Activación e hiperactivación del espermatozoide El espermatozoide adquiere la capacidad de mover el flagelo en su tránsito por el epidídimo, pero el movimiento como tal se da después de la eyaculación y se conoce como activación. El espermatozoide tiene un movimiento del flagelo característico y consiste en un bateo simétrico de la cola que hace que el espermatozoide se desplace en forma progresiva. El espermatozoide pasa del cérvix al útero y de aquí al istmo o reservorio del oviducto. Los espermatozoides son retenidos en las criptas del oviducto donde pierden los factores descapacitantes como proteínas y mucopolisacáridos que habían sido aportados por las glándulas anexas. Esto marca el comienzo de la capacitación que indica la capacidad del espermatozoide para hiperactivarse y lograr la reacción acrosomal (28). La movilidad del espermatozoide se da por cambios en el medio iónico extracelular, por interacción con ligandos específicos y por la glucosa presente en el líquido seminal y en el tracto reproductor femenino. La activación se desencadena cuando las señales extracelulares activan las ciclasas que son enzimas encargadas de producir un aumento de AMPc, y guanosin- monofosfato cíclico (GMPc). El calcio también ingresa a través de los canales catiónicos específicos en el espermatozoide. El espermatozoide activado y capturado por las microvellosidades del istmo oviductal desencadena el proceso de capacitación, lo que desata las señales intracelulares que indicen la hiperactivación. La activación y la hiperactivación utilizan mecanismos moleculares similares para generar el movimiento del flagelo cuyo eje funcional es el axonema y cuya proteína motora principal es la dineína. El movimiento del flagelo se da por la activación de los complejos de ensamble y de regulación de la dineína (28). El adenosin-trifosfato (ATP) aporta la energía que se requiere para el deslizamiento entre los brazos de la dineína y los microtúbulos del axonema. 23 La dineína garantiza que el movimiento continúe como reacción en cadena de los 9 pares de microtúbulos externos para general el movimiento de bateo de la cola. Reacción acrosomal Es especie específica e implica la existencia de moléculas para el reconocimiento entre los gametos masculino y femenino, para generar la respuesta fisiológica adecuada. La reacción acrosomal puede ocurrir espontáneamente o se puede inducir in vitro. La reacción acrosomal empieza con la fusión de la membrana acrosomal externa con la membrana interna del espermatozoide, en la zona apical de la cabeza, seguida de la entrada de calcio; el acrosoma se fragmenta y desaparece con la liberación de las enzimas hidrolíticas y proteasas (13). Desde el punto de vista bioquímico la reacción acrosomal se caracteriza por la activación de las enzimas acrosomales y la secreción de algunas de ellas, antes de la formación de vesículas. El calcio, principalmente el extracelular, juega un papel fundamental en todos los mecanismos de exocitosis. La entrada de calcio induce la desactivación de las ATPasas, un aumento de sodio intracelular, la salida de hidrogeniones con un aumento de pH intra-acrosomal, lo que induce la activación de enzimas como la acrosina, lo que favorece el paso a través de la zona pelúcida y la exposición de la membrana acrosomal interna como el nuevo dominio de membrana en la superficie celular. Sólo la membrana plasmática del espermatozoide que ha experimentado la reacción acrosomal es capaz de fusionarse con la membrana plasmática del ovocito (13, 29). 24 ANÁLISIS SEMINAL En los últimos años se han logrado avances notables en el conocimiento de los mecanismos de la reproducción humana, así como en los métodos de investigación y diagnóstico de los trastornos de la fertilidad. A pesar de esto, el análisis del semen sigue siendo un examen imprescindible en el estudio del hombre que acude a consulta por infertilidad; luego se realizan otros exámenes según los resultados del mismo (5) En la literatura, el análisis del semen o análisis seminal ha recibido distintos nombres, como: espermograma, espermiograma, espermatograma, espermocitograma y espermocinetograma. Se recomienda realizar al menos 2 análisis seminales, con no menos de 15 días ni más de 90 días de separación entre ambos, además es recomendable una abstinencia sexual de 3 a 5 días, que nunca debe ser menor de 2 días ni mayor de 7 días (5, 13) Los indicadores o marcadores utilizados para evaluar la calidad del semen en el espermograma "clásico, estándar o tradicional" son fundamentalmente los siguientes: Conteo de espermatozoides por mililitro (concentración o densidad), conteo total de espermatozoides Movilidad Morfología Viabilidad Características físicas del semen como su apariencia, volumen de semen eyaculado, viscosidad o consistencia y pH del semen, así como conteo de células anexas (inmaduras, leucocitos, epiteliales, eritrocitos, etc.) La OMS ha publicado sucesivas ediciones del “Manual para el Examen del Semen Humano y la Interacción Moco Semen” siendo la última en el año 2010 en el cual los límites inferiores tuvieron un drástico cambio comparado con la edición anterior. 25 Los siguientes parámetros representan los aceptados a la percentila 5 (límites de referencia inferior y los intervalos de confianza del 95% entre paréntesis), derivados de un estudio de más de 1900 hombres cuyas parejas tuvieron un embarazo en un lapso menor de 12 meses (Tabla1). Volumen: > 1,5 ml (95% IC 1.4 a 1.7) Concentración de espermatozoides: >15 millones de espermatozoides / ml (95% CI 12-16) Número de espermatozoides Total: 39 millones de espermatozoides por eyaculado (95% CI 33-46) Morfología: formas normales >4% (95% CI 3-4), el uso de "estricto" método Tygerberg Vitalidad: >58% (IC 95%: 55-63) Movilidad progresiva: > 32% (95% CI 31-34) Tabla 1. Valores del límite de referencia inferior OMS 1999 y OMS 2010 Volumen de semen - El volumen medio de semen en el último manual de la OMS fue de 3,7 ml y el límite inferior de referencia se estableció en 1,5 ml. Un bajo volumen en presencia de azoospermia (ausencia deespermatozoides) u oligozoospermia severa (muy baja concentración de espermatozoides) sugiere obstrucción del tracto genital (por ejemplo, ausencia congénita de los conductos deferentes y vesículas seminales o la obstrucción del conducto eyaculador). OMS-1999 (4ta Edición) OMS-2010 (5ta. Edición) Valor de referencia LIR pH 7,2 – 7,8 ≥7.2 Volumen 2 ml 1.5 ml (1,4-1,7) Concentración espermática 20 x 10⁶ /mL 15 x 10⁶/ml (12-15) Concentración total 40 x 10 ⁶ 39 x 10 (33-46) Motilidad total (progresivos + no progresivos) 40 % (38-42) Motilidad progresiva 50 % 32 % (31-34) Viabilidad 75 % 58 % (55-63) Formas normales 15 % 4 % (3-4) Leucocitos < 1 x 10⁶/ mL < 1 x 10⁶ /mL 26 La ausencia congénita de los conductos deferentes se diagnostica mediante un examen físico y un bajo pH del semen, mientras que la obstrucción del conducto eyaculador se diagnostica mediante el hallazgo de vesículas seminales dilatadas en la ecografía transrectal. Bajo volumen de semen con concentración normal de espermatozoides es debido muy probablemente a los problemas de recolección de esperma (pérdida de una parte de la eyaculación) y la eyaculación retrógrada parcial. La deficiencia de andrógenos también se asocia con un bajo volumen de semen y baja concentración de espermatozoides (5). La concentración de espermatozoides - El límite de referencia inferior de la concentración de espermatozoides es de 15 millones/ml (IC del 95%: 12-16). Sin embargo, algunos hombres con recuentos de esperma que se consideran bajos pueden ser fértiles, mientras que otros por encima del límite inferior de la normalidad pueden ser subfértiles y para los efectos de la fertilización in vitro, 10 millones/ml o incluso menos puede ser satisfactoria (5). En caso de no encontrar espermatozoides, el semen se debe centrifugar y todo el sedimento debe analizado en un portaobjetos para detectar la presencia de espermatozoides antes de que el diagnóstico de azoospermia se establezca. La identificación incluso de unos pocos espermatozoides en el eyaculado es útil porque indica que el paciente puede tener la espermatogénesis en pocos túbulos seminíferos e incluso en un testículo atrófico (5, 13). Las células redondas observadas en el frotis de semen pueden ser los leucocitos, células germinales inmaduras o células epiteliales. La presencia de células germinales inmaduras en el semen generalmente indica trastornos de la espermatogénesis. Los leucocitos también se pueden ver al microscopio y contarse con el hemocitómetro. La aglutinación sugiere autoinmunidad, que debe ser confirmado por pruebas de detección de anticuerpos de superficie de los espermatozoides (5). 27 Motilidad Espermática - Se evalúa al microscopio y se clasifica como la motilidad progresiva, la motilidad no progresiva y los espermatozoides inmóviles. Al menos 40 por ciento de los espermatozoides deben ser móviles y al menos 32 por ciento debe tener motilidad progresiva. Si la motilidad de los espermatozoides es pobre, la vitalidad de los espermatozoides debe ser evaluado para determinar si la mayoría de los espermatozoides inmóviles están muertos. La distinción entre la vitalidad, los espermatozoides no móviles, y espermatozoides muertos influye en el tipo de tratamiento de reproducción asistida que puede ser utilizado para la inducción del embarazo (13). Morfología de los espermatozoides - Los criterios de morfología normal anteriormente se basaban en la forma en como se observa al microscopio. Ahora también incluyen la longitud, anchura, área ocupada por el acrosoma, y los defectos del cuello y la cola. Estos criterios se denominan criterios "estrictos" y tienen un buen valor predictivo en cuanto a la fertilización in vitro y en las tasas de embarazo después de la fecundación in vitro (FIV). Sobre la base de estas correlaciones entre "criterios estrictos", morfología del esperma y la tasa de embarazo de FIV, se estimó el límite inferior de la morfología normal de espermatozoides en alrededor de un 4 % de los espermatozoides (5, 13). Los leucocitos - Los glóbulos blancos, principalmente los leucocitos polimorfonucleares, se presentan con frecuencia en el líquido seminal. La presencia de un aumento de glóbulos blancos en el eyaculado puede ser un marcador de infección/inflamación de genitales y puede ser asociado con la mala calidad debido a la liberación de especies reactivas de oxígeno de los leucocitos del semen. La línea de corte sugerida para el diagnóstico de una posible infección es un millón de leucocitos/mL de eyaculado. Sin embargo, este límite no está basado en la evidencia (5). Viscosidad - La viscosidad puede interferir con el análisis de semen, en particular, con la evaluación de la motilidad espermática. Las muestras con hiperviscosidad deben ser tratadas en el laboratorio para reducir la viscosidad pasando la muestra a través de una aguja de calibre grande, diluir con una 28 solución fisiológica o el uso de la digestión enzimática antes de realizar la prueba para los parámetros de esperma en el laboratorio. Aunque la causa de la hiperviscosidad no está clara, se cree que es debido a la inflamación del tracto genitourinario (5). 29 ESTUDIOS ESPECIALES DE SEMEN Pruebas más especializadas de semen no se realizan rutinariamente, pero pueden ser utilizados para ayudar a determinar la causa de la infertilidad masculina en determinadas circunstancias, como pueden ser anticuerpos antiespermatozoides, análisis bioquímico del semen, interacción esperma/moco cervical y cultivo seminal. Cultivo espermático o seminal El cultivo seminal se realiza con frecuencia en los hombres cuyas muestras de semen contienen células inflamatorias, pero los resultados no suelen ser de diagnóstico. Si se lleva a cabo el cultivo seminal, se deben tomar precauciones, por parte del paciente, durante la recolección de la muestra para evitar la contaminación con la piel. INFECCIONES GENITALES COMO CAUSA DE INFERTILIDAD MASCULINA Los mecanismos fisiopatológicos por los que las infecciones genitales en hombres podrían causar infertilidad son: Obstrucción parcial o total de los conductos generación de anticuerpos antiespermáticos Producción de Especies Reactivas de Oxigeno. Alteraciones en la estabilidad del ADN espermático. Infección propiamente dicha (efecto sobre el espermograma) Obstrucción parcial y/o total de los conductos. Las infecciones agudas o crónicas y las inflamaciones, especialmente del epidídimo, podrían causar una obstrucción parcial o completa del transporte espermático con la respectiva oligozoospermia o azoospermia (4). La presión producida en los segmentos distales del epidídimo y en los conductos deferentes podría generar lesiones. 30 A nivel testicular puede destruir parcialmente la barrera hemato-testicular (podría seccionarse), activando el sistema inmunitario de defensa y la producción de anticuerpos antiespermáticos se iniciaría (30). La oligozoospermia ha sido considerada en todos los casos como resultado de una espermatogénesis deficiente, hoy, la existencia de oligozoospermia obstructiva es aceptada (6). La oligozoospermia obstructiva es una condición frecuente causada por un obstáculo parcial del recorrido de los espermatozoides en los conductos eyaculadores. Un análisis cuantitativo de la biopsia testicular es el único método de diagnóstico (6). La obstrucción parcial es definida como la presencia de oligozoospermia con normal o casi normal producción espermática en los túbulos seminíferos. Los posibles sitios anatómicos de obstrucción son el epidídimo y los conductos deferentes y eyaculadores. El diagnóstico de oligozoospermia obstructiva es apoyado por dos hallazgos: uno; lesiones epididimales en el examen físico posiblemente causandoobstrucción; y dos, la falta correlación entre espermátides maduras en la biopsia testicular y la concentración espermática en el análisis seminal (30). La frecuencia de oligozoospermia obstructiva es alta y se estima que ocurre en aproximadamente el 20% de pacientes con una concentración espermática <5 x 106 espermatozoides/ml o en un 10% de los pacientes con una concentración espermática < 10 x 106 espermatozoides/ml. La oligozoospermia obstructiva constituye una condición con gran importancia clínica, no solo por su frecuencia sino por su tratamiento e implicaciones pronosticas. Hay muchas situaciones clínicas que la causan: epididimitis subclínica, obstrucción completa unilateral del canal seminal, obstrucción parcial de los conductos eyaculadores, epididimarios, vesículas seminales, o quistes prostáticos. Otras: anterior cirugía inguino-escrotal o testicular, agenesia unilateral de los vasos deferentes escrotales, etc. (4,6). 31 El diagnóstico de la obstrucción unilateral de los vasos deferentes no es fácil, está basado en datos clínicos, examen físico, ecografía testicular, ecografía transrectal, dosaje hormonal y biopsia testicular. El testículo obstruido es de tamaño normal, con epidídimo aumentado de tamaño o quistes, con determinaciones hormonales normales (4,6). La obstrucción parcial del conducto eyaculador debe ser sospechada en pacientes con anormalidades importantes en el recuento de espermatozoides, su concentración, motilidad o morfología. En estos casos una ecografía prostática transrectal es útil para ambos: el diagnóstico y el tratamiento. (33). La oligozoospermia obstructiva también es encontrada en pacientes que han sido sometidos a una microcirugía reconstructiva de las partes seminales, las consecuencias son lesiones estenóticas de la anastomosis u obstrucciones secundarias del epidídimo. Los quistes epididimarios, cuando son múltiples o de un gran tamaño, también pueden causar severa oligozoospermia (33). La relación entre varicocele y obstrucción seminal fue establecida hace varios años; el mecanismo patogénico es la compresión del túbulo recto y conducto eferente por venas dilatadas en el testículo. Dicha obstrucción es incompleta e intermitente, dependiendo del grado de dilatación venosa en cada momento. La existencia, en la biopsia testicular, de venas dilatadas, hialinosis de las paredes venosas, distribución parcheada de las alteraciones tubulares, túbulos dilatados y un alto número de espermatozoides maduros confirman esta teoría obstructiva (13,33). En un 24% de los casos la posible causa del proceso obstructivo es desconocida. Producción de especies reactivas de oxígeno. Una causa definida de alteración de la función espermática es el estrés oxidativo creado por la excesiva generación de especies reactivas de oxígeno (ROS) por el semen y/o la alteración del sistema de defensa antioxidante en el tracto genital masculino (32). 32 Las consecuencias de dicho estrés oxidativo incluyen: pérdida de la motilidad espermática, disminución del potencial fértil del semen y la inducción del daño del ácido desoxirribonucleico (ADN) en el núcleo espermático (32). Los microorganismos patógenos y el daño tisular atraen células sanguíneas de la serie blanca (WBC) o sea leucocitos y los polimorfonucleares (PMN) los cuales, contiene una enzima llamada peroxidasa que puede generar gran cantidad del especies oxígeno reactivas. Estos radicales tiene la función esencial de destruir el patógeno dentro del PMN, pero existe el peligro de que estos radicales, saliendo hacia el medio extracelular, causen daño del tejido circundante (7). Los ROS son combatidos por antioxidantes que están normalmente presentes en el plasma seminal y en fluidos secretados a lo largo del tracto genital. En circunstancias normales hay un equilibrio entre la generación de ROS y los antioxidantes. En caso de activación de los leucocitos (infección) o por su infiltración en los tejidos, la cantidad de ROS generado aumenta y no puede ser contrarrestada por los antioxidantes de los fluidos genitales. La sobre-generación de ROS produce más destrucción en ambos: la membrana espermática y el ADN espermático (32). La membrana espermática es rica en ácidos grasos poliinsaturados, necesarios para una óptima motilidad y fluidez, que la hacen muy sensible a los ROS. Además, los sistemas químicos que generan ROS cambian la composición de la membrana, disminuyendo la concentración de ácidos grasos poliinsaturados y aumentando los ácidos grasos saturados que reducen la fluidez y función de la membrana (6,7). De todo lo anterior se desprende la trascendencia de detectar infecciones y junto a ella la gran producción de especies oxígeno reactivas que producen el daño. 33 Estabilidad del ADN espermático. Otra consecuencia del alto estrés oxidativo es la inducción del daño en el ADN del núcleo espermático. Las especies oxígeno reactivas son conocidas por afectar los lípidos, proteínas y ADN. Los espermatozoides maduros no tiene citoplasma y esto los hace particularmente sensibles a los efectos deletéreos del ROS sobre su ADN; fragmentándolo. La extensión de dicho daño depende del grado de estrés oxidativo, y puede ser estimado determinando el nivel de 8- OH-2-dG en el ADN. La apoptosis, o muerte celular programada debido a la fragmentación del ADN, está caracterizada por una serie de cambios morfológicos y químicos que resultan en la eliminación de las células de los tejidos sin desencadenar una respuesta inflamatoria. Un proceso apoptótico alterado se ha visto relacionado con la infertilidad masculina, pero pocos estudios han reportado apoptosis en el semen eyaculado (33). Las causas y las consecuencias por las que el estrés oxidativo daña el ADN espermático son todavía poco claras; la evidencia disponible sugiere que sumado a una disminución de la chance de embarazo espontáneo y a una disminución de las posibilidades del nacimiento de un niño vivo luego de IVF/ICSI (fertilización in vitro/inyección intracitoplasmática de esperma); la pérdida temprana del embarazo y un aumento de la morbilidad, incluyendo cáncer en el bebé, podrían incluso estar asociadas con dicho daño (32). INFECCIONES DEL TRACTO GENITAL MASCULINO Aunque la prevalencia de infección de las glándulas accesorias masculinas (MAGI) en hombres con calidad anormal del semen varía en distintas regiones del mundo, es generalmente aceptado que sea una causa de infertilidad de la pareja (30). El daño tisular causado por infección e inflamación puede perjudicar la función secretoria de las glándulas sexuales accesorias (próstata y vesículas seminales) y del epidídimo. 34 La deficiencia funcional del epidídimo podría provocar una menor motilidad espermática (astenozoospermia), y ello podría ser evidenciado midiendo los productos de secreción de ésta glándula en plasma seminal (30). El deterioro en la secreción de las vesículas seminales resulta en un menor volumen eyaculado (<2ml), disminución de la concentración de fructosa en plasma seminal y descenso del pH del semen. La próstata es frecuentemente afectada en las infecciones generando un aumento de la viscosidad o la no- licuefacción del plasma seminal. El semen de hombres con infecciones contiene baja concentración de iones bivalentes del calcio y zinc, que están relacionados en la estabilidad cromática y la condensación del ADN (34). Cuando de etiología se habla, los gérmenes del tracto urinario más comúnmente encontrados son: E.Coli, Klebsiella y Estreptococo. En cambio, la infección por Chlamydia trachomatis es la infección bacteriana de transmisión sexual más hallada alrededor del mundo. De acuerdo con la OMS, 90 millones de infecciones por Chlamydia trachomatis son detectadas anualmente. La prevalencia de la infección por Chlamydia en hombres dependede la edad, número de parejas sexuales y factores socioeconómicos. En hombres la infección por Chlamydia trachomatis generalmente es asintomática; aunque a veces puede dar algunos síntomas. La manifestación clínica más común es la uretritis no gonocócica, sus síntomas pueden desarrollarse luego de un periodo de incubación de 7 a 21 días e incluye disuria y leve o moderada secreción uretral clara (4). Otros síndromes clínicos en hombres incluyen: epididimitis, proctitis, proctocolitis, conjuntivitis, síndrome Reiter, etc. Infertilidad masculina, prostatitis crónica y estrecheces uretrales son posibles secuelas de la infección (4). Las infecciones asintomáticas son particularmente importantes por el riesgo de transmisión a la mujer resultando en enfermedad inflamatoria pélvica (PID), infertilidad o embarazo ectópico. Además de la transmisión sexual, la transmisión de Chlamydia trachomatis por medio de inseminación artificial ha sido demostrada (31). 35 La verdadera participación de la Chlamydia trachomatis en la infertilidad de la pareja es aún tema de debate. La infección por Chlamydia podría ejercer una gran influencia en la fertilidad masculina como causa de uretritis e infección de las glándulas sexuales accesorias en hombres. Las secuelas de la infección ascendente podrían ser: oclusión del sistema canalicular del tracto genital, daño de las células epiteliales involucradas en la espermatogénesis, e inmunoreacciones con la producción de anticuerpos antiespermáticos (31). Infección humana por Chlamydia trachomatis Es una bacteria intracelular obligada que afecta tanto a hombres como mujeres. Es considerada uno de los patógenos de transmisión sexual más prevalentes en el mundo debido a que la mayoría de las infecciones son asintomáticas (75 a 85% en mujeres y de 50 a 90% en hombres), por lo que un gran porcentaje de personas pueden estar infectados sin saberlo (22). C. trachomatis posee un ciclo de crecimiento de dos fases, la primera cuando se encuentra como cuerpo elemental infectivo (CE) y la segunda, como cuerpo reticulado no infectivo (CR). Al ocurrir la inclusión la clamidia se desplaza hacia el aparato de Golgi mediante un mecanismo dependiente de dineína y donde el CE comienza a multiplicarse por fisión binaria. Las infecciones causadas por C. trachomatis pueden ocasionar daños graves tales como enfermedades pélvicas inflamatorias (EPI), infertilidad tubárica, embarazo ectópico, dolor abdominal en mujeres y en hombres prostatitis y epididimitis (22). La mayor parte de los estudios in vitro en hombres, buscan esclarecer el efecto que causa la bacteria en el espermatozoide, como se adhiere a él y como se propaga por el aparato reproductor femenino y masculino. Gran parte de los estudios en C. trachomatis utilizan microscopía electrónica o anticuerpos monoclonales para visualizar la adherencia del patógeno a los espermatozoides humanos, demostrado que C. trachomatis puede adherirse tanto a la superficie de la cabeza del espermatozoide como al flagelo o incluso se pueden encontrar en muestras de uretra y orina de primer chorro. 36 Asimismo, el CE de C. trachomatis es capaz de penetrar la cabeza del espermatozoide, siendo éste, otro mecanismo de anclaje de la bacteria al espermatozoide. En hombres diagnosticados con prostatitis y C. trachomatis positiva, existe una asociación con la disminución de la fertilidad, considerando la baja concentración de espermatozoides, motilidad espermática, alta fragmentación de ADN, incremento de la reacción acrosómica y morfología anormal en estos pacientes. Estudios in vitro de C. trachomatis en co-infección con espermatozoides humanos han evidenciado la prematura perdida de vitalidad de espermatozoides, esto como respuesta a los lipopolisacáridos presentes en C. trachomatis que resultan ser espermicida en comparación a otras formas de lipopolisacáridos. También existen niveles elevados de interleucina 8 (IL-8), lo que hace sugerir a IL-8 como un potencial marcador para infecciones por C. trachomatis y una relación entre la infección por este microorganismo y las alteraciones en parámetros de la calidad del semen (22). Infección humana por Mycoplasma spp. Epidemiología. En México, se ha reportado la presencia de M. hominis en 24.2% de varones infértiles, en los que se ha observado una disminución de hasta 87.5% en la motilidad espermática y con 98.8% de alteraciones morfológicas. En un estudio realizado entre enero de 2001 a noviembre de 2005 en México, por Facundo R. y Sánchez A., se analizaron 8, 731 muestras seminales, de las cuales 1,751 fueron positivas para cepas de M. hominis, U. urealyticum o ambos microorganismos. M. hominis se aisló en 81 muestras (5%), U. urealyticum en 1,535 (88%) y ambos microorganismos en 135 muestras (8%), demostrando la incidencia que tiene este microorganismo en esa población de estudio con edades comprendidas entre 17 y 71 años de edad. (21). Ponce G, et al, (61), realizó 3,114 cultivos genitales a una población mexicana, de los cuales 1,947 fueron cultivos genitales generales, 523 cultivos para Mycoplasma spp y 644 cultivos para Chlamydia. De los pacientes a los que se les realizó cultivos generales 444 (22.8%) resultaron positivos para agentes patógenos diferentes de Mycoplasma y Chlamydia; de los pacientes a los que 37 se les realizo cultivo de Mycoplasma spp, resultaron positivos 182 (34.7) y a los de Chlamydia, resultaron positivos 188 (29.1%) respectivamente (21). En los últimos 15 años, el Instituto Nacional de Perinatología en México ha observado que la infección por Mycoplasma, en pacientes con infertilidad está presente en 19.4% de los casos y 6.9% de Chlamydia; así mismo, Ureaplasma. urealyticum y Mycoplasma. hominis fueron identificados en muestras de semen y exudado endocervical provenientes de parejas con problemas de infertilidad (36). Taxonomía Los micoplasmas conforman una clase taxonómica independiente designada con el nombre de Mollicutes. Se divide en cuatro familias principales, una de las cuales es la familia Mycoplasmataceae, la cual a su vez está compuesta por dos géneros responsables de los casos de infección en humanos: Mycoplasma y Ureaplasma. Los micoplasmas son los microorganismos autorreplicables más pequeños conocidos que se encuentran desprovistos de pared celular o precursores químicos del péptidoglucano, lo que impide que se tiñan con la tinción de Gram y solamente están limitados por una membrana plasmática que contiene esteroles y que les confiere pleomorfismo, lo que los hace susceptibles a la deshidratación y los limita a una existencia parasitaria en las células eucarióticas de sus huéspedes. Son resistentes a los antibióticos betalactámicos (36). Su genoma es muy pequeño (8 a 10 veces menor que E. coli (37) lo que explica que su capacidad biosintética sea limitada fundamentalmente para la biosíntesis de aminoácidos y vitaminas. Dependen totalmente de células eucariotas en las que viven adheridos o, incluso, en ocasiones en su interior, lo que dificulta su cultivo (37). 38 Patogenia. Los Mollicutes residen en las superficies epiteliales de la mucosa del tracto urogenital (38). Poseen estructuras polares especializadas en sus extremos, que median su adherencia a las células huéspedes ocasionando inflamación y ciliostasis (39,40). Por tal motivo, el factor de mayor virulencia de los micoplasmas es su capacidad de adhesión e invasión a las células de los tejidos el hospedero; su variabilidad en la generación de proteínas de superficie, que contribuyen a su supervivencia al evadir la respuesta inmunológica, explica por qué estos organismos son patógeno exitosos, a pesar del reducido tamaño de su genoma. En particular Ureaplasma urealyticum libera amonio (NH3) a través de la hidrólisis de la urea. Este proceso es mediado poruna ureasa muy potente. La hidrolisis de la urea es el medio predominante por el cual estos microorganismos generan ATP. La liberación de amonio en el tracto urinario puede causar un incremento en el pH urinario y la precipitación de fosfatos amónico y magnésico, también conocida como estruvitas, que dan lugar a la producción de cálculos renales y lesiones tisulares (41). Además, se ha demostrado que el micoplasma inhibe la actividad de la catalasa de la célula huésped, con lo que se aumentan las concentraciones del peróxido (41). Asimismo, la citotoxicidad directa a través de la generación de peróxido y radicales superóxido, la citólisis mediada por reacciones antígeno-anticuerpo, la acción de las células mononucleares y la competencia por nutrientes y/o agotamiento de estos son otras de las afecciones o daños provocados en el organismo por las infecciones con micoplasmas (21). Cuadro clínico. M. hominis y U. urealyticum son parte de la flora genital normal y la colonización por los mismos se produce con frecuencia al nacer mientras el feto atraviesa el canal del parto. Sin embargo, a lo largo de los meses y de los siguientes años su presencia disminuye, de modo que, al llegar a la pubertad, menos del 5% de los varones y menos del 10% de las mujeres están colonizados. Después de la pubertad, el porcentaje de personas colonizadas 39 aumenta sustancialmente como consecuencia de la actividad sexual; aproximadamente el 15% se recolonizan con M. hominis y entre el 45% y 75% con U. urealyticum (40), de modo que los dos gérmenes son habituales en los adultos sanos y sexualmente activos y de ambos sexos, aunque su presencia en las mujeres es algo mayor que en los hombres, produciendo infecciones urinarias y genitales de tipo inespecífico y con poca sintomatología clínica (40). En la mujer, la infección se relaciona con abortos sépticos, bajo peso de los productos al nacer, fiebre puerperal, infección u obstrucción tubárica, enfermedad pélvica inflamatoria e infertilidad de causa desconocida. En el hombre, el síntoma más común disuria, prurito en el meato y presencia de exudado de aspecto mucoide. Tanto M. hominis como U. urealyticum son una de las mayores causas de uretritis no gonocócica y epididimitis; asimismo, son capaces de adherirse e internalizarse en los espermatozoides, produciendo alteraciones morfológicas en las colas y la pieza intermedia mismos, alterando la movilidad y generando dificultades en el proceso de fecundación y, por consiguiente, reflejándose en problemas de infertilidad en la pareja (38) La naturaleza de la cronicidad de la infección por micoplasma y su evolución primordialmente asintomática, aunado a la poca disponibilidad de los recursos de laboratorio en la mayoría de los centros que atienden a mujeres en edad reproductiva, dificultan el diagnóstico clínico (38). Tratamiento. La ausencia de pared celular en los micoplasmas, les confiere resistencia contra todos los antibióticos betalactámicos, como las penicilinas y las cefalosporinas, pero si susceptibles a macrólidos, tetraciclinas, rifampicina y lincosamidas. También son susceptibles a antibióticos como las fluoroquinolonas, que actúan inhibiendo la cadena de ADN (topoisomerasa). Otra de sus particularidades es que no sintetizan el ácido fólico, lo que los hace resistentes al trimetoprim-sulfametoxazol (42). En México, se ha reportado que M. hominis posee mayor sensibilidad para la doxiciclina, cuando se trata de aislamientos puros. Sin embargo, aunque la doxiciclina es un antibiótico de amplio uso en la población mexicana para el 40 tratamiento de uretritis y cervicitis no gonocócica, se demostró (por el centro de control y prevención de enfermedades de Estados Unidos de América), que este antibiótico no es suficiente para la erradicación de los micoplasmas genitales, considerando el tratamiento más efectivo es a base de azitromicina, lo cual concuerda con los resultados obtenidos en los aislamientos de U. urealyticum (43). Pruebas de laboratorio para detección de micoplasmas. El cultivo de Mycoplasma spp en el laboratorio es muy exigente, ya que estos organismos son uno de los grupos bacterianos de mayores requerimientos nutritivos debido a que carecen de las vías enzimáticas que sintetizan purinas y pirimidinas y requieren, además, colesterol para su crecimiento y la síntesis de membrana (41). Algunas otras opciones para el diagnóstico de la infección por Mollicutes mediante pruebas de laboratorio, incluyen el Ensayo inmuno-enzimático (ELISA) y la reacción en cadena de la polimerasa (PCR). Esta última ha demostrado ser el método más sensible que los cultivos bacteriológicos, mejorando la detección de micoplasmas genitales en un 24% (40). MECANISMOS DE DAÑO EN INFECCIÓN POR MYCOPLASMA SPP. EFECTOS DE LA INFECCIÓN SOBRE LA CALIDAD ESPERMÁTICA. Debido a que la adherencia de los micoplasmas a las células del hospedero es un prerrequisito para la colonización e invasión subsecuente, las interacciones entre micoplasmas y espermatozoides humanos debiera ser indicativa de un riesgo para la función adecuada de los gametos masculinos (21). En los últimos años, ha aumentado el número de casos de infertilidad causados por infecciones de agentes patógenos como Mycoplasma spp. Algunos de estos mecanismos de daño, son (21): - Inducción de estrés oxidativo: El estrés oxidativo se ha asociado con alteraciones en la movilidad espermática, principalmente como resultado de la peroxidación lipídica y el agotamiento de los niveles de ATP. 41 Además, los altos niveles de actividad redox por los espermatozoides se han correlacionado con la inhibición de la reacción acrosómica y de la fusión esperma-ovocito (46). Los espermatozoides pueden generar niveles bajos de ROS, las cuales participan en el proceso de capacitación y culminan en la fertilización. Otras condiciones anormales como leucocitospermia e infecciones bacterianas pueden generar una concentración elevada de ROS en el semen. Se sabe que los micoplasmas adheridos a las células hospederas pueden liberar ROS, principalmente peróxido de hidrógeno y radicales superóxido que dañan directamente la membrana celular (46). Se puede especular que los micoplasmas adheridos a los espermatozoides pueden inducir la hiperproducción de ROS. Tal exposición en los espermatozoides a niveles de ROS mayores a los fisiológicos pueden resultar en una reducción significativa de la fluidez membranal y alteración de la capacidad de fertilización (44,45,46,47) al causar peroxidación lipídica, disminución de la fluidez de la membrana y de los organelos del espermatozoide, así como cambios en la reacción acrosómica y en las actividades enzimáticas que afectan la concentración la morfología del gameto masculino (40). - Alteración de la movilidad y de la viabilidad de los espermatozoides: El contacto de los micoplasmas con las membranas celulares del huésped puede provocar la fusión de las dos membranas o el intercambio de componentes de membrana y, con ello, la inyección directa de su contenido citoplasmático, afectando la fertilidad humana a través de la fragmentación del ADN, ya que las potentes nucleasas del microorganismo, combinadas con los radicales superóxidos pueden causar alteraciones cromosómicas, morfológicas y transformaciones celulares (32). Los micoplasmas liberan nucleasas que degradan los ácidos nucleicos del huésped. La endonucleasa del micoplasma induce la fragmentación del ADN y provoca efectos nocivos en la estructura de los cromosomas, alterando las líneas celulares y, por consiguiente, la viabilidad, motilidad y morfología de los espermatozoides (48). 42 A partir de ensayos de interacción in vitro entre Ureaplasma spp y espermatozoides humanos, se han observado efectos contradictorios sobre la movilidad espermática. Mientras que unainteracción a muy corto plazo (45 minutos) parece incrementar la movilidad (49), un periodo de incubación más largo (4 a 18 horas) induce a una inhibición significativa (50). La explicación a tal discrepancia parece depender de las condiciones experimentales, ya que cuando la producción energética del espermatozoide se basa en la fosforilación oxidativa (a pH ácido), U. urealyticum compite por el ATP mitocondrial, lo cual reduce tanto la movilidad como la viabilidad; por el contrario, cuando la vía glucolítica es la responsable de la producción de energía en los espermatozoides (a pH alcalino), el metabolismo de los ureaplasmas promueve un efecto sinérgico sobre la glicólisis, que en última instancia estimula la movilidad de los espermatozoides (51). Otro estudio con M. hominis mostró citoadherencia e invasión de los espermatozoides; sin embargo, no se observaron efectos perjudiciales sobre la viabilidad durante el periodo de 24 horas que duró el estudio (52). Teniendo en cuenta que la carga de micoplasmas en la uretra del individuo sano puede ser inferior a 1x104 Unidades Cambiantes de Color (UCC) por ml, es posible que los espermatozoides solo queden expuestos a la infección por micoplasmas en el momento de la eyaculación (53). Si esto es cierto, el tiempo de exposición puede ser insuficiente para que el análisis de semen pueda detectar cualquier influencia real de los micoplasmas sobre la movilidad y viabilidad espermática (53). Por el contrario, si hay una infección con alta concentración bacteriana (prostatitis, uretritis, epididimitis, orquitis), entonces se asegura un tiempo de contacto prolongado entre los espermatozoides y las bacterias (38). - Cambios en la estructura celular y la organización nuclear: en los años 70´s, Toth et al (54), en su trabajo sobre la infección del semen humano por ureaplasma, describe algunas alteraciones morfológicas de los espermatozoides en individuos infectados por U. urealyticum, los cuales incluían enrollamiento de las colas en diversos grados y 43 presencia de recubrimiento granular de las colas. Después del periodo de 24 horas pos infección, aproximadamente el 1% de los espermatozoides infectados por M. hominis mostraron engrosamiento de la pieza intermedia, o bien en espiral o de las colas dobladas. Alteraciones similares se han descrito en muestras de esperma de hombres infectados de forma natural o en espermatozoides infectados in vitro. Pero a diferencia de estos informes, la presencia de M. hominis se observó en todos los espermatozoides morfológicamente alterados y en muchas células de apariencia normal. En el caso de infección espermática por micoplasmas varios autores han sugerido la inducción de fragmentación del ADN de los espermatozoides, la cual puede tener impacto a largo plazo sobre la fertilidad masculina, ya que no solo puede afectar la fecundación, sino que puede representar una amenaza para eventos posteriores, como el desarrollo del embrión, su implantación y la resolución el embarazo (52). Otro autores evaluaron, mediante análisis de dispersión de la cromatina, la integridad del ADN espermático en 143 hombres infértiles con diferentes infecciones genitourinarias; estos autores encontraron que los varones infectados con C. trachomatis y Mycoplasma spp mostraron mayor fragmentación del ADN espermático en comparación con sujetos fértiles sanos, y que tal fragmentación fue significativamente revertida después del tratamiento con antimicrobianos (55). En modelos celulares la infección a largo plazo con micoplasmas indujo fragmentación internucleosomal del ADN y efectos deletéreos sobre la estructura cromosómica (44). - Interferencia en la interacción espermatozoide-ovocito: Se ha sugerido que la capacidad citoadherente de los micoplasmas sobre la superficie de los espermatozoides humanos, además de los efectos ya descritos anteriormente, provoca un efecto de enmascaramiento de los receptores espermáticos involucrados en la comunicación química y el reconocimiento del ovocito (50). La proteína inmovilizante de sulfolípidos (SLIP), una proteína superficialmente expuesta tanto en células germinales masculinas como en el ovocito, se enlaza específicamente con residuos de 44 sulfogalactoglicerolípido (SGG) en los procesos fisiológicos de maduración espermática y en el reconocimiento de espermatozoide- ovocito (56). De hecho, tal especificidad de unión a SGG también es compartida por las moléculas de proteínas de choque térmico, e incluso de micoplasmas. Tomando en consideración que la unión entre SLIP y SGG es crucial para el proceso de fertilización, es posible que los micoplasmas que han infectado previamente a los espermatozoides puedan inhibir este proceso mediante unión competitiva hacia los residuos de SGG en la región acrosómica del espermatozoide (52). Debido a que solo los espermatozoides capacitados pueden llevar a cabo la reacción acrosómica con el objetivo de penetrar la zona pelúcida del ovocito, tal proceso de maduración posteyaculatorio es clave para una fertilización exitosa (57). Puede argumentarse que las deficiencias en la movilidad espermática o la reducida capacidad de penetración hacia los ovocitos, presumiblemente atribuibles a la infección seminal con micoplasmas, pudiera ser consecuencia del bloqueo físico por la presencia de bacterias adheridas a la superficie espermática, de manera que pueden tornar al espermatozoide errático en sus movimientos y no responsivo a la comunicación química cruzada con las células circundantes (52). - Interacción con el sistema inmune: Es claro que para que un patógeno bacteriano pueda sobrevivir dentro de su hospedero, este requiere desplegar mecanismos que le permitan evadir mecanismos inmunes hacia la infección. En el caso de los micoplasmas patógenos de mamíferos, los mecanismos bacterianos de mimetismo molecular y plasticidad fenotípica redundan en un reconocimiento inmune inapropiado o ineficiente por parte del hospedero (58). Se ha establecido que los espermatozoides humanos exhiben antígenos que cruzan inmunológicamente con algunos antígenos bacterianos. El mimetismo molecular entre los antígenos ureaplásmicos y los del espermatozoide humano pueden estar involucrados en la generación del epítopo inmunodominante de la proteína espermática autoantigénica humana, además de que pudiera tener un papel clave en la inducción de anticuerpos antiesperma. 45 Dada la existencia de la barrera hemato-testicular, las respuestas inflamatorias en contra de la infección genital masculina con micoplasmas, con daño directo a las membranas espermáticas por la liberación de productos tóxicos secundarios del metabolismo micoplásmico, pueden provocar la exposición de “nuevos” antígenos espermáticos a las células inmunes efectoras locales, induciendo respuestas autoinmunes hacia los espermatozoides (59). Los micoplasmas también exhiben una gran plasticidad fenotípica, la cual les permite cambiar su mosaico antigénico para generar más de una forma alternativa en términos de morfología, estado fisiológico y comportamiento, en respuesta a las condiciones microambientales. De esta manera, la capacidad de los micoplasmas para modificar rápidamente su repertorio antigénico superficial, con la consecuente variación en la inmunogenicidad de tales antígenos, permite a estas bacterias evadir las respuestas inmunes primarias del hospedero (58). Estas bacterias son capaces de producir efectos diametralmente opuestos, ya sea supresión o estimulación policlonal de los linfocitos T o B, inducción de las respuestas con citosinas proinflamatorias o inhibitorias, así como alterar la expresión de los receptores del hospedero, cuya consecuencia final es el establecimiento de infecciones crónicas o persistentes (59). Por lo anterior, los marcadores inmunológicos de infección
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