Fragmentación del ADN espermático

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una molécula que contiene la información genética empleada en el desarrollo y funcionamiento de los organismos y está presente en todas las células humanas, con excepción de los glóbulos rojos.

En el caso del espermatozoide humano, la información genética se encuentra almacenada en la cabeza, y para que quepa en un espacio tan pequeño es necesario llevar a cabo mecanismos sofisticados que requieren la sustitución de unas moléculas por otras (en concreto, las histonas se reemplazan por protaminas). De este modo, se obtiene un ADN altamente condensado, fácil de proteger y transportar.

En los últimos años, ha crecido el interés acerca de la integridad del ADN de los espermatozoides y su papel en aquellos casos de esterilidad que frecuentemente cumplen con los valores de calidad establecidos como normales. De hecho, se ha tratado de postular este parámetro como una nueva herramienta para predecir la capacidad reproductiva del varón y así profundizar, junto con el seminograma convencional, en el estudio del factor masculino.

¿Cómo se genera la fragmentación en el ADN espermático?

Durante la formación de los espermatozoides –espermatogénesis-, se pueden inducir roturas de la cadena del ADN. Asimismo, los espermatozoides pueden acumular daño en su ADN durante la maduración y el almacenamiento en el epidídimo previo a la eyaculación. Se ha descrito que la edad avanzada en el varón, algunas patologías a nivel orgánico de su aparato reproductor (varicocele, cáncer testicular, leucospermia, etc.), así como los hábitos tóxicos, podrían generar un aumento del daño del ADN debido a una producción excesiva de especies reactivas de oxígeno (ROS) o una disminución de los antioxidantes seminales.

¿Qué técnicas diagnostican la fragmentación espermática?

Existen multitud de técnicas capaces de evaluar la fragmentación del ADN en los espermatozoides, aunque presentan diferencias fundamentales en cuanto a la sensibilidad y el tipo de daño que pueden detectar. Las principales técnicas en la práctica clínica son:

• Test Cometa (COMET): en caso de que existan pequeñas porciones de ADN fragmentado, la muestra presenta una imagen similar a la cola de un cometa. Es una prueba de alta sensibilidad capaz de detectar pequeños niveles de ADN dañado y que no necesita gran cantidad de células, aunque es incapaz de discernir entre roturas de cadena simple y doble.

• SCSA seminal: el ADN dañado es más vulnerable al calor y la desnaturalización ácida en comparación con los espermatozoides intactos. Su mayor ventaja es que puede evaluar un gran número de células por citometría de flujo. Presenta la limitación de que sólo detecta daños en cadena simple y constituye un método de análisis indirecto, ya que necesita de una exposición previa a condiciones ácidas.

• TUNEL seminal: La técnica TUNEL se basa en la detección real de fragmentos de ADN de cadena simple o cadena doble, donde la señal aumenta según lo hace el grado de fragmentación. El análisis se puede realizar subjetivamente bajo el microscopio de fluorescencia u objetivamente por citometría de flujo.

• SCD: la prueba Sperm Chromatin Dispersion (SCD) estima el nivel de fragmentación del ADN indirectamente mediante la cuantificación de la dispersión nuclear presente en la muestra. Se trata de un kit comercial rápido, aunque con un alto grado de subjetividad.

¿En qué casos es aconsejable realizar un estudio de fragmentación espermática?

La integridad del material genético de los espermatozoides es considerada vital para una fecundación normal, un desarrollo embrionario adecuado y para alcanzar el éxito en la implantación y el embarazo, tanto en reproducción natural como asistida. De hecho, el daño en cadena sencilla supone múltiples puntos de rotura en todas las regiones del genoma, estando relacionado con el estrés oxidativo, donde en el ámbito reproductivo dificultaría el embarazo clínico y, en consecuencia, un aumento del tiempo hasta la concepción. Por el contrario, las roturas de doble cadena del ADN estarían relacionadas con la falta de reparación del ADN en la meiosis celular, favoreciendo un mayor riesgo de aborto espontáneo, baja calidad embrionaria y  fallo de implantación en los tratamientos [1].

Por tanto, el grado y naturaleza del daño en el ADN podría afectar negativamente a los resultados reproductivos en base a los estudios que avalan que las muestras de varones infértiles presentan un daño del ADN sustancialmente mayor que los de los fértiles [2].

¿Cuáles son los valores normales de fragmentación de ADN espermático?

Actualmente, no se ha alcanzado un consenso global acerca del valor umbral de referencia en cuanto al nivel de fragmentación del ADN espermático como indicativo del potencial de fertilidad de un varón. De hecho, se han propuestos varios valores discriminantes según los diferentes ensayos que estudian la integridad de este material genético. Por ejemplo, TUNEL requiere de valores inferiores al 20 % en semen fresco e inferiores al 15 % en semen capacitado para considerar una muestra seminal dentro de la normalidad, mientras que la técnica SCSA requiere de un valor inferior al 30%.

¿Se puede mejorar la fragmentación del ADN espermático?

El tratamiento terapéutico para disminuir la fragmentación de ADN en casos de infertilidad masculina requeriría de la ingesta de antioxidantes orales, eliminación de hábitos tóxicos (tabaco, alcohol, drogas, etc.) así como de factores ambientales (exposición a pesticidas, contaminación, etc.) que aumenten las ROS.

En el caso de un tratamiento de FIV, sería imprescindible una selección espermática lo más precisa y eficiente posible para emplear únicamente aquellos espermatozoides que no posean su material genético dañado mediante: columnas de anexina V (MACS), chips de microfluídica, etc. Además, existen estudios que avalan la posibilidad de obtener espermatozoides directamente del testículo (TESA) con menor daño en el ADN que en aquellos que son eyaculados.

I+D+I de Instituto Bernabeu: estudios sobre la fragmentación del ADN

Debido a que este parámetro constituye un tema de interés cuya controversia ha sido puesta de manifiesto en repetidas ocasiones, en nuestro centro se ha desarrollado un proyecto de investigación con la finalidad de profundizar en el estudio del impacto de la fragmentación del ADN espermático.

Este estudio ha buscado evaluar si el índice de fragmentación, medido por TUNEL, de la misma muestra seminal empleada en el ciclo de fecundación in vitro pudiera tener un efecto perjudicial en cuanto a tasa de fecundación, calidad embrionaria y resultados clínicos, según la calidad del ovocito femenino en 3 grupos de pacientes: 67 con respuesta ovárica normal, 150 con baja respuesta ovárica y 113 que llevaron a cabo un tratamiento de ovodonación. Finalmente, se concluyó que los resultados del tratamiento de reproducción asistida no se veían afectados por la fragmentación del ADN espermático, independientemente del índice de fragmentación y el origen de los ovocitos.

Este trabajo ha sido publicado en la revista de la Sociedad Británica de Fertilidad, Human Fertility, bajo el título “Sperm DNA fragmentation on the day of fertilisation is not associated with assisted reproductive technique outcome independently of gamete quality” y se encuentra disponible en el portal web de Instituto Bernabeu.

Referencias bibliográficas:

1. Ribas-Maynou J, Benet J. Single and Double Strand Sperm DNA Damage: Different Reproductive Effects on Male Fertility. Genes. 2019;10(2):105.

2. Saleh RA, Agarwal A, Nelso DR, Nada EA, El-Tonsy MH, Alvarez JG et al. Increased sperm nuclear ADN damage in normozoospermic infertile men: a prospective study. Fertil Steril. 2002;78(2):313–318.

Ángel Linares, embriólogo en Instituto Bernabeu