Efectos de las radiaciones electromagnéticas en la fertilidad masculina

1. INTRODUCCIÓN

Los posibles efectos adversos de los campos magnéticos sobre la salud reproductiva y el desarrollo han sido estudiados en modelos animales y humanos en las últimas décadas debido al uso masificado en aparatos de uso cotidiano y doméstico.

La OMS clasifica los campos magnéticos en dos grandes grupos: por un lado radiaciones no ionizantes, aquellas que poseen muy baja energía, un millón de veces menor que la necesaria para romper enlaces químicos y, por lo tanto, son incapaces de producir una ionización. Incluyen a las radiaciones ópticas (ultravioleta, visible, infrarroja) y a las radiaciones electromagnéticas de baja frecuencia y longitudes de onda relativamente largas (microondas y telefonía celular); y por otro lado las radiaciones ionizantes, que poseen la suficiente capacidad energética para romper los enlaces entre las moléculas.Son radiaciones ionizantes las de frecuencias más altas (longitudes de onda más cortas) como los rayos gamma que emiten los materiales radioactivos, y los rayos X (Ilustración 1).

Ilustración 1: Esquema de los tipos de radiación ionizantes y no ionizantes. Tomado de Wikipedia

Durante las últimas dos décadas, se ha producido un aumento significativo en el uso del teléfono móvil en todo el mundo. Es por ello que el efecto de la radiación de los dispositivos móviles en los parámetros espermáticos y en la fertilidad  de los varones, constituye un tema de reciente interés y de numerosas investigaciones (Gorpinchenko et al., 2014).

Existen varios estudios que intentan explicar una posible influencia directa in vitro e in vivo de radiaciones no ionizantes, como las emitidas por los teléfonos móviles o por la conexión inalámbrica (WiFi), que pudieran ocasionar daños en la fragmentación del ADN espermático y la motilidad en sujetos sanos con normozoospermia. Por esta razón, también se han publicado múltiples artículos que analizan los efectos de las radiaciones no ionizantes sobre la salud, y en especial sobre la calidad espermática.

A continuación se realiza una revisión de los efectos que pueden ocasionar cada uno de estos tipos de radiaciones electromagnéticas.


2. RADIACIÓN NO IONIZANTE: ONDAS DE TELEFONÍA Y WiFi

Son muchos los estudios que analizan el efecto de las ondas telefónicas y la radiación WiFi sobre la salud humana, especialmente en la fertilidad masculina. Cada año aumentan los tipos de tecnología descubiertos, a lo que le sigue un pico de trabajos de este tipo. A pesar de ello, no se llega a unas conclusiones claras.

En un estudio realizado in vivo (Yildirim et al., 2015), se analizó el efecto del uso del móvil y el ordenador portátil sobre varios parámetros espermáticos; estableciendo 4 grupos, de un total de 145 pacientes sanos cada uno, dependientes de distintas variables (tiempo de exposición al móvil, lugar de portabilidad del móvil, tiempo de exposición a internet y tipo de conexión a internet). Además, se tuvieron en cuenta las edades de los pacientes y si estos fumaban o no, ya que estos parámetros también pueden ser causantes de la variabilidad espermática. Los parámetros que se analizaron fueron: volumen, tiempo de licuefacción, pH, viscosidad, concentración, motilidad, viabilidad y morfología. Así, se concluyó que no había diferencia en los parámetros espermáticos con los distintos tiempos de uso y portabilidad del móvil; pero sí se encontró que la cantidad de espermatozoides móviles y progresivos era menor en el grupo de pacientes que utilizaban internet por WiFi en lugar de por cable (Tabla 1), y que esta disminución de motilidad se agravaba cuanto más se alargaba el tiempo de exposición a esta radiación.

Tabla 1:Comparación de los parámetros espermáticos dependiendo del tipo de conexión a internet (por cable o WiFi); siendo TMS: espermatozoides mótiles totales. Tomada de Yildirim et al., 2015.

Estudios similares muestran controversia con este trabajo. Fejes et al. (2005) investigaron sobre los hábitos de dónde llevar el móvil y el tiempo de uso de éste, y encontraron que, aunque no se veía afectada la concentración, sí existía una correlación negativa con la motilidad. En otro estudio (Agarwal et al., 2008), se obtuvo que al aumentar la duración de uso del móvil, la calidad espermática, incluyendo la concentración, motilidad y viabilidad, disminuía, y la morfología habitual cambiaba en algunos de los sujetos. Concluyeron que el daño en el ADN debido a ondas electromagnéticas es significativo, pero que este daño podría ser resultado de un efecto acumulado por una exposición repetida, pero no de exposiciones en periodos cortos.

Es más frecuente en este tema el estudio en animales que en humanos, sobre todo en ratas, en las que se han analizado efectos más específicos como la activación de proteínas apoptóticas que puedan dañar al proceso de espermatogénesis ante la exposición a la radiación telefónica. En el experimento de Dasdag et al. (2008) se analizó,a nivel molecular y celular, el efecto de 900 MHz de radiación telefónica en los testículos, y se utilizó la caspasa 3 activa como marcador de apoptosis. A partir de 31 ratas (10 control, 7 placebo con el generador apagado, y 14 experimentales), y por inmunohistoquímica, se detectó la caspasa-3 activa por la técnica del complejo estreptavidina-biotina peroxidasa. Se observó que el marcaje de apoptosis en los testículos del grupo experimental no mostraba diferencias significativas con el placebo y el control. Lo mismo se demostró en otro estudio que analizaba la afectación de parámetros apoptóticos como la p53 (Dasdag et al., 2003). Sin embargo, análisis realizados por el mismo autor determinaron que la exposición a microondas móviles afectaban al tamaño de los túbulos seminíferos, disminuyéndolos (Dasdag et al., 1999).

Otros estudios adicionales en animales han sugerido que la radiación electromagnética de radiofrecuencia (RF-EMR), emitida por los teléfonos móviles, puede afectar a la espermatogénesis (Kesari y Behari, 2010), incrementar la muerte celular de los espermatozoides (Yan et al., 2007), o disminuir el número de espermatozoides (Kesari et al., 2010), y la motilidad (Mailankot et al., 2009). 

En este campo también se han realizado experimentos in vitro, tales como el de Avendano et al. (2012). En este trabajo se realizó una clasificación de 29 muestras de semen en 2 grupos: uno experimental, incubado bajo un ordenador portátil conectado a internet por WiFi (FB), y otro control en condiciones similares pero sin ordenador (FA). 

En este estudio concluyeron que, como se puede observar en la Figura 1, el porcentaje de espermatozoides muertos no era significativamente diferente entre los grupos control y experimental. Sin embargo, sí que se encontró una cantidad de espermatozoides móviles progresivos reducida en el grupo FB, al igual que un incremento de los espermatozoides inmóviles. No se observaron diferencias significativas en el porcentaje de espermatozoides no progresivos. 

Figura 1: Comparación de los parámetros espermáticos entre los grupos FA y FB. Análisis del porcentaje de espermatozoides muertos (A), de espermatozoides móviles progresivos (PG) y no progresivos (NP), y de espermatozoides inmóviles (IM). Tomado de Avendano et al., 2012.

Sin embargo, cabe destacar que la metodología utilizada en este estudio no sería la adecuada para analizar el efecto de las radiaciones WiFi, pues de ser así, el grupo control debería estar incubado bajo un ordenador portátil sin conexión WiFi pero con el resto de funciones igual que el experimental. Además, para este estudio se utilizaron algunas muestras oligozoospérmicas y teratozoospérmicas, por lo que no se partía de muestras de pacientes totalmente sanos, impidiendo un análisis correcto de los efectos producidos sobre la calidad espermática. Por esto es probable que los efectos observados pudiesen deberse a cualquier otro tipo de efecto no analizado.

De esta manera, queda demostrado que los artículos hasta ahora realizados sobre este tema crean controversia unos con otros, y no llegan a una conclusión clara, demostrando unos el efecto negativo de las radiaciones no ionizantes mientras que otros demuestran su efecto prácticamente insignificante en los parámetros de calidad espermática. 

3. RADIACIÓN ULTRAVIOLETA 

Una de las radiaciones con efectos ionizantes son las radiaciones ultravioletas (UV) procedentes del sol y de numerosas fuentes artificiales utilizadas en la industria y durante el tiempo libre. Abarca el intervalo de longitudes de onda de 100 a 400 nm y se dividen en tres bandas, UV-A, UV-B y UV-C, siendo UV-A aquella que tiene mayor longitud de onda. La OMS mantiene que normalmente toda la radiación UV-C es absorbida a su paso por la atmósfera junto con el 90% de la radiación UV-B, pero la radiación UV-A es absorbida en menor medida. Asimismo, la intensidad de este tipo de radiación está sujeta a determinados parámetros como la altura del sol, la latitud, la altitud, la nubosidad o la reflexión por el suelo entre otros. 

Aunque pequeñas dosis de radiación UV son beneficiosas para el ser humano y esenciales para la producción de vitamina D y para el tratamiento de algunas enfermedades como el raquitismo o la psoriasis, una exposición prolongada a la radiación UV solar puede producir efectos agudos y crónicos en la salud de la piel, los ojos y el sistema inmunitario entre otros. 

Uno de los objetivos de estudio recientemente ha sido las consecuencias de la radiación UV sobre los espermatozoides. La mayoría de los estudios han sido realizados en varias especies de peces y en humanos. Torres et al. en 2010 realizaron un experimento en el que se incubó semen de 7 hombres con radiaciones UV-C tanto en presencia de agentes antioxidantes como en su ausencia. Este grupo de investigadores concluye que una prolongada exposición a UV-C provoca una disminución en la motilidad y viabilidad espermática con un aumento considerable en los niveles de ROS. En cambio, aquellas muestras suplementadas con antioxidantes mostraban una menor afección. Cabe destacar que en estos experimentos el número de muestras es algo bajo, así como que la producción de ROS puede verse debida a otros factores y que aunque otros investigadores hayan encontrado también evidencias de estos efectos, sería necesario comparar resultados in vitro e in vivo y con radiaciones de longitudes de onda superiores. 

En definitiva, se necesitan programas de protección solar para dar a conocer mejor los peligros para la salud de la radiación UV y para lograr cambios de los estilos de vida que frenen la tendencia al aumento continuo de los casos de cáncer de piel y otros posibles problemas como en la fertilidad humana.

4. RADIACIÓN IONIZANTE

4.1. RAYOS X

Tras los desastres en las centrales nucleares en Chernobyl (1986) y Fukushima (2011), la liberación de grandes cantidades de material radiactivo a la atmósfera ha generado una creciente preocupación acerca de los posibles futuros riesgos de las exposiciones a la radiación (Nakamura et al., 2013).

El daño que causa la radiación depende tanto de la dosis recibida, o dosis absorbida, que se expresa en una unidad llamada gray (Gy), como del tipo de radiación y de la sensibilidad de los diferentes órganos y tejidos (OMS, 2012).

Las células diana para estudiar el efecto de la radiación en la herencia son las espermatogonias dado que, al ser células madre, con el paso del tiempo seguirán produciendo espermatozoides afectos por la radiación, es decir, gametos mutados. Por el contrario, si las células afectadas fuesen las células postmeióticas (espermatocitos, espermátides y espermatozoides), la mutación podría ser eliminada si el intervalo de tiempo entre la exposición y la concepción es suficientemente largo (Nakamura et al., 2013). Cabe destacar que, hoy en día, no se conoce el mecanismo exacto de la recuperación de las espermatogonias después de ser irradiadas (Jahnukainen, 2011).

A lo largo de los años, se han llevado a cabo diversos estudios para probar el posible efecto que pudiera tener la exposición a la radiación en los gametos masculinos. Se ha observado que, además de los efectos citotóxicos que tiene la irradiación sobre las células germinales y la consecuente disminución en el recuento espermático, la irradiación de rayos-X puede tener consecuencias mutagénicas (Grant A. Haines, 2002).

Para demostrarlo, en 2002, Grant A. Haines et al. realizaron un estudio basado en ratones machos (B6D2F1) de 12 semanas de edad, los cuales fueron irradiados a diferentes dosis de rayos-X (0, 0.25, 0.5, 1, 2 y 4 Gy) sobre la zona de los testículos mediante la maquina 300kVp X-ray. Teniendo en cuenta que la espermatogénesis en los ratones dura 41 días, se sacrificaron grupos de cinco ratones a día 16, 31, 45 y 120 tras la exposición. Posteriormente se recogieron muestras de semen de cada uno de los grupos y se analizaron los espermatozoides recuperados.

Para el análisis de DNA espermático llevaron a cabo un ensayo de cometa, en el que se realiza una electroforesis que favorece la migración de los bucles de ADN de cadenas dobles hacia el ánodo, formando una imagen similar al de la cola de una cometa. Esta cola es proporcional a la cantidad de roturas de doble cadena. Una vez realizada la electroforesis, la muestra se tiñe mediante SYBR Green para poder cuantificar el daño

En cuanto a los resultados, se observó que a medida que aumentaba la dosis de radiación aumentaba la cola del cometa, es decir, la cantidad de roturas de la cadena de ADN era mayor (Figura 2 y Figura 3).

Figura 2: A) Efectos dosis-respuesta de los rayos X sobre el daño del ADN testicular, evaluado por el momento de la cola del cometa, tras 45 días de la irradiación. B) Regresión lineal de los datos de dosis-respuesta con el fin de calcular la dosis de radiación que duplica el daño del ADN espermático, calculando la cola de la cometa. Tomado de Grant A. Haines, 2002. 

Figura 3: Daño en el ADN espermático evaluado por el ensayo cometa en el conducto deferente después de la irradiación testicular con radiografías de 4Gy. Los efectos se estudiaron los días 0, 16, 31, 45 y 120 después de la irradiación (con las columnas negras); los controles se observan con las bandas blancas (no irradiados). Tomado de Grant A. Haines, 2002. 

Después de 16 días, se apreció un aumento pequeño pero significativo en cuanto a la cola del cometa, lo que significa que la irradiación afectó levemente a los espermatocitos. A día 31 también se observó un aumento en la fragmentación espermática comparando con los ratones controles. El mayor efecto se observó en la muestra de semen recogida a día 45, que es cuando ya ha finalizado la maduración de las espermatogonias. A los 120 días después de la irradiación, los niveles de daño en el ADN en los espermatozoides fueron significativamente inferiores a los observados en puntos anteriores, lo que indica signos de recuperación testicular. Sin embargo, sigue habiendo un daño espermático comparando con el control.

En cuanto a los pesos corporales de los animales irradiados no fueron significativamente diferentes de los animales control; pero sí se calculó una disminución significativa en los testículos de los ratones irradiados. Se observó que aunque se iniciaba una recuperación progresiva del peso testicular, seguía siendo menor el peso de los testículos irradiados. 

Teniendo en cuenta los datos obtenidos, se concluye que el efecto de la irradiación en los espermatozoides es dosis dependiente al igual que la posible recuperación tras ser irradiado.

Otros estudios van dirigidos a evaluar los efectos de la radiación en primates prepuberales y puberales. En 2002, Rooij et al. Observaron, en experimentos de radiación en monos, que la recuperación puede ocurrir focalmente en algunos túbulos seminíferos hasta 3-4 años después de la irradiación. 

Por otro lado, en 2011 Jahnukainen et al. llevaron a cabo una radiación testicular en seis monos rhesus machos de 30-49 meses de edad (Macaca mulatta). Dos monos eran prepuberal y cuatro puberal. Concluyeron que el efecto de la irradiación en las espermatogonias de los monos era el mismo tanto en testículos prepuberal como en puberal. Además, afirman que la sensibilidad de las células madre y las células somáticas a la irradiación no dependen de la edad. 

Esta conclusión no concuerda con los resultados obtenidos en previos estudios realizados en ratones, donde se observó un mayor efecto negativo en postnatales irradiados. A parte de eso se vio, mediante análisis histológicos detallados, que la irradiación con 10 Gy casi erradica el potencial de los testículos para iniciar la diferenciación de las células germinales. Es decir, el daño espermático y la posible recuperación testicular es dosis dependiente.

4.2. RAYOS GAMMA

Otras radiaciones ionizantes a tener en cuenta son las gamma. Éstas son también utilizadas en Medicina en tratamientos de radioterapia como los utilizados contra el cáncer. Otra exposición común es aquella a la que se someten los ingenieros que emplean material radiactivo en las operaciones de registro de pozos petrolíferos y para medir la densidad de la humedad en los suelos. Es por tanto un riesgo para la fertilidad, por lo que el efecto de esta radiación ha sido evaluado por varios investigadores (Parmeggiani, L., 1989).

En 2015, K. Sowmithra et al. afirmaron que las lombrices de tierra (Eisenia fétida) son los indicadores más adecuados para la contaminación radiactiva. Sometieron a grupos de 20 lombrices de cuatro meses de edad a diferentes dosis de radiación gamma (1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 y 60 Gy) y posteriormente se estudiaron diferentes parámetros de la reproducción. Observaron una insignificante disminución en la producción en capullos y éstos mostraron una reducción en el tamaño, la masa y un cambio en la morfología externa, sobre todo en capullos expuestos a dosis de irradiación superiores a 20 Gy. Además se registró una reducción progresiva de las crías en la generación F1 a medida que aumentaba la dosis de radiación.

K. Sowmithra et al. concluyeron que la radiación gamma tiene un efecto adverso en la reproducción de las lombrices, puntualizando que la reducción en el número de crías se debe a la sensibilidad de las vesículas seminales durante el desarrollo de las células espermáticas, que derivan en espermatozoides anormales y por lo tanto afecta a la fertilización.

4.3. CLIMA ESPACIAL

La seguridad aérea está ligada al fenómeno de la radiación ionizante del clima espacial, principalmente dependiente de los rayos cósmicos galácticos y de las partículas energéticas solares. La exposición a esta radiación atmosférica puede tener efectos adversos en la salud, y dado que su acción es inevitable en el espacio, habría que tener en cuenta que sus efectos serán mayores a medida que se vuela a una altitud más alta (Ilustración 2) (W. Kent Tobiska et al., 2015).

Ilustración 2: Todos los pasajeros de aviones comerciales que veulan por encima de 26.000 pies (7924,8 m) normalmente experimentarán alguna exposición en este entorno de radiación de la aviación. SEP: partículas solares energéticas; GCR: rayos cósmicos. Tomado de W. Kent Tobiska et al., 2015.

Se detecta un aumento de radiación en los vuelos comerciales durante un GLE (incremento en la intensidad de los rayos cósmicos medido en la tierra mediante un monitor de neutrones). Es decir, que en la tierra se detecta un incremento en la intensidad de rayos cósmicos, lo que aumenta el campo de irradiación (Shea et al., 2012).

Los resultados obtenidos en algunos estudios sugieren que deberían restringirse las horas de vuelo en los tripulantes. Si vuelan a altitudes altas y la actividad solar es baja, las horas máximas anuales deberían ser unas 500-600; mientras que si la actividad solar es alta podrían aumentarse hasta unas 800-900. Las horas de vuelo del público se limitarían a 100 (Shea et al., 2012), 

En cuanto a los viajes espaciales, la exposición de los astronautas a radiación espacial aumenta los riesgos de desarrollar cáncer y puede afectar al sistema nervioso central, provocando una degeneración de tejidos o desarrollo de síndrome de radiación agudo. Los astronautas que viajan en un viaje prolongado a Marte pueden estar expuestos a eventos de radiación SPE, superpuesta sobre un flujo más predecible de GCR (Chancellor et al., 2014). 

La exposición a la radiación espacial afecta a múltiples órganos y sistemas fisiológicos de formas complejas (Ilustración 3) (Chancellor et al., 2014).

Ilustración 3: Efectos en la salud debido a la exposición a la radiación espacial. Tomado de Chancellor et al., 2014.

Por lo tanto, se podría concluir que la exposición a la radiación espacial, entre otros numerosos efectos adversos, podría afectar a las gónadas de los astronautas, volviéndolas susceptibles al cáncer y produciendo  mutaciones genéticas en las células germinales.

5. CONCLUSIONES

Existe un gran debate en cuanto al efecto de las radiaciones electromagnéticas no ionizantes sobre la espermatogénesis, puesto que aunque existen algunas evidencias negativas en experimentos in vitro, los resultados son poco concluyentes y se encuentran sujetos a otras variables. Además, algunos de estos experimentos presentan deficiencias en metodología que hacen que sean poco extrapolables a resultados in vivo y que obliguen a un mayor estudio exhaustivo de los posibles efectos. En contra posición, se encuentran las radiaciones ionizantes, las cuales tienen efectos negativos ante una gran exposición.

Por tanto, son necesarios estudios exhaustivos adicionales que apliquen una metodología apropiada para definir los efectos a largo plazo de las radiaciones no ionizantes. Por su parte la OMS ha clasificado de manera preventiva estas radiaciones no ionizantes como agente "posiblemente cancerígeno".

Por otro lado, las radiaciones ionizantes sí tienen efectos negativos ante una gran exposición y por esa razón se debe mantener una precaución para evitar consecuencias a largo plazo. En cuanto a la radiación del clima espacial tiene efectos adversos en los astronautas y su fertilidad, pero no se han encontrado efectos notorios en los vuelos comerciales.

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Recursos digitales:

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La Organización Mundial de la Salud (OMS):
http://www.who.int/mediacentre/factsheets/fs371/es/ Consultado el día 30/12/2015

Autores:

Inés Abad Chamorro

Shuyana Deba Rementeria

Javier Del Río Riego

Máster en Biología y Tecnología de la Reproducción (2015-2016).