Selección espermática: nuevo método mediante progesterona y distancia

Introducción

El 30℅ de las parejas que recurren a las técnicas de reproducción asistida para conseguir un embarazo presenta infertilidad masculina (Marzano et al., 2019). En la rutina de laboratorio el estudio de la fertilidad masculina se realiza mediante la evaluación de los parámetros establecidos por la Organización Mundial de la Salud (OMS) como son volumen de eyaculado, concentración espermática, morfología y motilidad (OMS, 2010) y según los valores obtenidos se recurre a la aplicación de fecundación in vitro convencional (FIV) o inyección espermática intracitoplasmática (ICSI). En este artículo vamos a realizar una revisión de las técnicas de selección espermática disponibles para seleccionar los espermatozoides con mejor calidad, desde las técnicas más convencionales como gradientes y swim-up hasta las más novedosas como microfluídica o el uso de progesterona.

Centrifugación por gradiente de densidad

Los gradientes de densidad consisten en la centrifugación del semen dispuesto en la superficie de soluciones con diferentes densidades, como por ejemplo 45% y 90% a 400g durante 20 minutos. De esta manera se seleccionarán los espermatozoides por su densidad y se recogerán del pellet resultante tras la centrifugación. Tanto esta técnica como Swim-up (explicada a continuación) son de uso rutinario en los laboratorios de reproducción pero presentan inconvenientes como el aumento de fragmentación en el ADN de los espermatozoides. En el estudio realizado por Muratori et al., 2019 se evaluó el porcentaje de daño en el ADN de los espermatozoides sometidos a Gradiente de densidad y swim-up, obteniendo como resultado un aumento del 60% y del 40% del daño de ADN en los espermatozoides.

Swim-up

Es una técnica que consistente en depositar la muestra de semen en el fondo del tubo y añadir en la parte superior medio de cultivo. Después se centrifuga a 250g durante 10 minutos y se elimina el sobrenadante. A continuación, se añade nuevo medio de cultivo y se incuba entre 20 minutos y 1 hora para que los espermatozoides depositados en el fondo puedan ascender. De esta manera, se recogen de la capa superficial los espermatozoides con mejor motilidad y morfología (Berguera et al., 2014; Marzano et al., 2019). Como se comentó anteriormente,  el swim-up es una técnica muy usada pero que aumenta la fragmentación del ADN en espermatozoides.

PICSI

Es una técnica basada en el uso de ácido hialurónico (HA) como método de selección espermática. El ácido hialurónico es un glicosaminoglicano que se encuentra presente tanto en el moco cervical como en las células del cúmulo. Además, cabe destacar que los espermatozoides presentan receptores para ácido hialurónico por lo que aquellos que se unen a HA se encontrarán en estado de madurez, lo que permitirá que sean usados en las técnicas de TRA.  Se han realizado varios estudios sobre la efectividad de esta técnica, entre ellos el de Kim et al., 2019, donde se estudian 152 parejas con infertilidad masculina. En este estudio la infertilidad se debía a teratozoospermia con menos de 1% de espermatozoides con formas normales. De las 152 parejas, 77 fueron sometidas a PICSI, es decir, selección de espermatozoides mediante HA y realización de ICSI. Los resultados de este estudio muestran un aumento de las tasas de fecundación y de embriones de buena calidad en comparación a la selección a microscopio de solo por morfología y motilidad y realización posterior de ICSI.

Microfluídica

El método de microfluídica está basado en el recorrido que deben realizar los espermatozoides por el tracto genital femenino. De esta forma, se ha desarrollado un chip compuesto de microcanales para seleccionar aquellos espermatozoides que presentan mayor motilidad y menor porcentaje de anomalías, como fragmentación del ADN. (Berguera et al., 2014). Los métodos de selección espermática mediante microfluídica se pueden dividir según usen mecanismos activos o pasivos de selección. Los métodos activos están basados en el uso de gradientes químicos, electroforesis o flujos, mientras que los métodos pasivos seleccionan los espermatozoides en base a su motilidad únicamente. Cabe destacar que esta técnica es no invasiva y muestra mejores resultados en la vitalidad, motilidad y morfología en comparación a las técnicas de centrifugación y swim-up. (Nosrati et al., 2017).

Columnas de Anexina V (MACS)

MACS es una técnica que consistente en la incubación de los espermatozoides con microperlas funcionalizadas con Anexina V. Durante esta incubación aquellos espermatozoides que hayan externalizado fosfatidilserina en la hemicapa externa de la membrana debido al inicio del proceso de apoptosis quedarán unidos a estas microperlas. Tras la incubación la muestra pasará por una columna con propiedades magnéticas donde los espermatozoides unidos a las microperlas quedarán retenidos. De esta manera solo los espermatozoides no unidos a la columna se usarán para fertilizar (Berguera et al., 2014).

Progesterona-distancia

Lin et al.,2019 han desarrollado un dispositivo basado en la distancia que deben recorrer los espermatozoides desde la vagina hasta las trompas de Falopio y en la quimiotaxis que sufren estos mediante la progesterona secretada por las células del cúmulo durante el proceso de selección natural. La quimiotaxis consiste en que los espermatozoides se mueven en la dirección de un gradiente formado por una sustancia química o péptido, y solo los espermatozoides capacitados responden a esta. Por lo tanto, los espermatozoides seleccionados por quimiotaxis están capacitados y son de mejor calidad.

El dispositivo desarrollado está formado por un cámara que simula la vagina (A) y dos cámaras que simulan los ovarios (F y G). Los canales que comunican F y G simulan las trompas de Falopio, quedando en el centro una cavidad que hace las veces de útero. En el estudio realizado por Lin et al., 2019 se dispusieron las mezclas de agar y quimioatrayentes (para simular el gradiente de progesterona) de la siguiente forma: se establecieron tres surcos con agar entre el útero (C) y uno de los ovarios (F) (D1, D2 y D3) y otros tres surcos entre C (útero) y G (ovario) (E1, E2 y E3). Se depositó una solución control formada por 2% de agar y DMSO en el surco D1 y una solución de 2% agar con 0.3 M de progesterona en E1. Tras depositar semen seleccionado mediante gradiente de densidad en la cámara A se les proporcionó 150 minutos para nadar y llegar a las cámaras más alejadas. Tras este tiempo se hicieron las evaluaciones de morfología, dispersión de cromatina y apoptosis. Tras la realización del experimento solo se encontraron diferencias significativas entre la morfología de los espermatozoides del punto E1 y D2, teniendo los del surco E1 mejor morfología.

Discusión

Cómo se ha descrito a lo largo de este artículo, existen numerosas técnicas para la selección espermática. Las más usadas son la centrifugación por gradiente de densidad y swim-up. Estas técnicas son poco costas y rápidas de llevar a cabo, pero presentan el inconveniente de que producen daños en el ADN espermático, tal y como recogen los trabajos realizados por De Martin et al., 2017 y Muratori et al., 2019. Debido a este inconveniente, se han desarrollado nuevas técnicas para poder seleccionar los espermatozoides más viables, motiles y con mejor morfología. Son muchas las técnicas desarrolladas como el uso de columnas de Anexina V, microfluídica y PICSI, de las cuales se han realizado diferentes estudios con resultados prometedores. En cuanto a la PICSI Nasr-Esfahani el al., 2008 informaron que los espermatozoides seleccionados por esta técnica mostraron menos deficiencia de protamina, fragmentación de ADN y morfología anormal en comparación con las técnicas convencionales de selección espermática. Por otro lado, en el estudio realizado por Troya & Zorrilla, 2015 se demostró que, en parejas infértiles, la selección mediante el uso de columnas de Anexina V limita la cantidad de esperma seleccionado que presenta ADN dañado, lo que condujo a mejores tasas de embarazo clínico en comparación con ICSI convencional y PICSI. Una de las técnicas más novedosas de selección espermática es la microfluídica. Esta técnica se presenta como una potente alternativa a swim-up y a la centrifugación por gradiente densidad, tal como se explica en los trabajos de Shirota et al., 2016 y Nosrati et al, 2017. Finalmente, cabe destacar la creación de una nueva técnica de selección espermática basada en el uso de un gradiente quimiotáctico de progesterona y en imitación de la distancia que deben recorrer los espermatozoides por el tracto genital femenino. Con esta técnica, desarrollada por Lin et al, 2018 se consigue seleccionar espermatozoides de mejor morfología y con menos fragmentación del ADN, por lo que se presenta como una muy buena técnica para la selección espermática, pero aún deben realizarse más estudios con mayor número de pacientes y diversas causas de infertilidad para comprobar su verdadera eficiencia.

Podemos concluir que, pese al gran número de técnicas desarrolladas para la selección espermática, aún no se ha desarrollado aquella que destaque en sus resultados por encima de las demás, todas poseen sus ventajas e inconvenientes, siendo algunas de ellas demasiado recientes como para poder obtener alguna conclusión en firme sobre su efectividad en clínica.

Bibliografia

Berguera, A., de la Orden Rodríguez, M., Martínez, J. V., Fernández, P. J. & Rubio, J. M. (2014). Evaluación de dos métodos de capacitación espermática (swim-up y gradientes) mediante el estudio de la morfología, madurez y fragmentación del DNA de los espermatozoides en muestras destinadas a IA. Revista Asebir. Recuperado de: https://revista.asebir.com/evaluacion-de-dos-metodos-de-capacitacion-espermatica-swim- upy-gradientes-mediante-el-estudio-de-la-morfologia-madurez-y-fragmentacion-del-dna-de-losespermatozoides-en-muestras-destinadas-a-ia/

Kim, S.J., Kim, H., Kim, T.H., Jeong, J., Lee, W.S. & Lyu, S.W. (2019). Effect of sperm selection using hyaluronan on fertilization and quality of cleavage-stage embryos in intracytoplasmic sperm injection (ICSI) cycles of couples with severe teratozoospermia. Gynecological Endocrinology. https://doi.org/10.1080/09513590.2019.1681960

Lin K., L R., Ni Y., Sun P., Liu Y., Zhang D & Huang H. (2018). Novel distance‑progesterone‑combined selection approach improves human sperm quality. Journal of Translational Medicine 16:203. https://doi.org/10.1186/s12967-018-1575-7

Marzano, G., Chiriacò M.S., Primiceri, E., Dell’Alquila, M.E., Ramalho-Santos,J., Zara, V., Ferramosca,A & Mauriccio, G. (2019). Sperm selection in assisted reproduction: A review of established methods and cutting-edge possibilities. Biotechnology Advances. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2019.107498

Muratori M, Tarozzi N, Carpentiero F, Danti S, Perrone FM, Cambi M, Casini A, Azzari C, Boni L, Maggi M, Borini A & Baldi E. (2019). Sperm selection with density gradient centrifugation and swim up: efect on DNA fragmentation in viable spermatozoa. Scientific Reports 9, 7492. https://doi.org/10.1038/s41598-019-43981-2

Nasr-Esfahani, M.H., Razavi, S., Vahdati, A.A., Fathi & F. Tavalaee, M. (2008). Evaluation of sperm selection procedure based on hyaluronic acid binding ability on ICSI outcome. J Assist Reprod Genet, 25(5), 197-203. https://doi.org/10.1007/s10815-008-9223-4

Nosrati, R., Graham, P.J., Zhang, B., Riordon, J., Lagunov, A., Hannam, T.G., Escobedo, C., Jarvi, K & Sinton, D. (2017). Microfluidics for sperm analysis and selection. Nature Reviews Urology, 14(12), 707-730. https://doi.org/10.1038/nrurol.2017.175

Troya, J. & Zorrilla, I. (2015). Annexin V-MACS in infertile couples as method for separation of sperm without DNA fragmentation. JBRA Assist Reprod, 19(2), 9-66. https://doi.org/10.5935/1518-0557.20150015

Shirota, K., Yotsumoto, F., Itoh, H., Obama, H., Hidaka, N., Nakajima, K. & Miyamoto, S. (2016). Separation efficiency of a microfluidic sperm sorter to minimize sperm DNA damage. Fertiliy and Sterility, 102(2), 315-321. https://doi.org/10.1016/j.fertnstert.2015.10.023.