INFLUENCIA DE LOS MICROPLÁSTICOS EN LA CALIDAD SEMINAL

 

Natalia Campo Ortiz de Zárate y Tania Ruiz Martínez

 

1.      INTRODUCCIÓN:

Los microplásticos (MPs) se definen como toda aquella partícula de naturaleza plástica que tenga un diámetro menor de 5 mm (Figura 1). En la gran mayoría de los casos, estos MPs proceden de la fragmentación progresiva de plásticos de mayor tamaño destinados a higiene personal, fines medicinales, actividades industriales, etc. (Gallowaya & Lewisa, 2016).

Algunos de los materiales que componen estos MPs de forma más frecuente son el poliestireno, polietileno y polipropileno. No obstante, cualquiera sea su composición, estas partículas plásticas han demostrado ser perjudiciales a nivel de ecosistema en numerosos ambientes.

Figura 1: Microplásticos recogidos del mar.
Fuente: Paul-Pont et al., 2018.

Según Villamar y Jeanpierre (2021), uno de los ejemplos en los que los MPs han ganado más importancia en el último tiempo han sido los ecosistemas marinos, donde el problema de los microplásticos no se debe solo a la mera presencia de los mismos, sino también a la acción toxicológica que podrían ejercer sus componentes o sustancias asociadas. Adicionalmente, se presenta el problema de la bioacumulación en las cadenas tróficas marinas, fenómeno mediante el cual las concentraciones de MPs presentes en los organismos marinos van aumentando a medida que se avanza en la cadena trófica, debido a la ingesta de presas contaminadas con MPs.

Relacionando esta problemática de los MPs con la biología de la reproducción, en este trabajo se propone identificar las posibles amenazas que se plantean al respecto de la calidad seminal en humanos, apoyando las conclusiones en observaciones hechas en diversos animales.

 
ESTUDIOS EN ANIMALES:

Se han realizado abundantes estudios al respecto de la fertilidad de animales marinos expuestos a MPs.

Por ejemplo, en las ostras se ha visto que la exposición a MPs acarrea problemas en la gametogénesis masculina, produciéndose así espermatozoides que tienen una velocidad de movimiento reducida (parámetro fundamental al tratarse de animales de fecundación externa). Esto es debido a que las ostras expuestas a MPs presentaban una diferente absorción del alimento, así como una diferente conversión del alimento a energía. Finalmente, este trastorno en la espermatogénesis resulta en una disminución de la calidad de la descendencia, medida en términos de crecimiento larvario (Sussarellu et al., 2016).

Por otro lado, se ha observado como ciertos gusanos sedimentarios marinos han visto disminuido su éxito reproductivo cuando son expuestos a MPs. En estos organismos se ha observado cierta inflamación visceral y cambios en los patrones de alimentación, que reducen las reservas de energía y lípidos disponibles para la espermatogénesis (Wright et al., 2013). 

No obstante, quizás uno de los asuntos que está más de actualidad es el estudio de las consecuencias de la exposición a MPs en mamíferos, siendo este un campo de exploración activa en el que aún permanecen abundantes interrogantes.

El estudio realizado por Jin et al. (2021) sintetiza los efectos seminales de la exposición a MPs de poliestireno en ratones. Un aspecto que destaca de este estudio es que, además de monitorizar los efectos de los propios MPs, establece una clasificación de los efectos según el tamaño de las partículas plásticas. Cabe detallar que el estudio fue detallado in vitro pero los resultados podrían variar en condiciones in vivo.

Algunos de los efectos que se observaron fueron los siguientes:

 Acumulación de los MPs en los testículos

Los ratones fueron sacrificados y los testículos fueron explorados en busca de posibles acumulaciones de MPs en el tejido. Se pudo observar como existían acumulaciones notables de MPs de 4 μm y 10 μm, pero no tan importantes en el rango de tamaño de 0,5 μm. Estos acúmulos se explican porque los MPs son capaces de acceder al interior de 3 tipos de células funcionalmente indispensables: las células de Leydig, las células de Sertoli y las células germinales. El hecho de que los MPs se introduzcan en el interior de estas células, impacta sobre la producción de testosterona (función de las células de Leydig), la función de nutrición espermática (función de las células de Sertoli) y la formación de la barrera hemato-testicular.

Adicionalmente a esto, la acumulación de MPs en el tejido testicular induce la liberación de factores como quimiocinas o factores de necrosis tumoral, favoreciendo la inflamación del tejido.

 

Figura 2: Acumulación de MPs en testículos de ratón. Fuente: Jin et al. (2019)

 Efectos en la producción de testosterona y en la estructura testicular

La exposición a MPs incrementó la frecuencia de fenómenos de escisión de células espermáticas germinales, así como de multinucleación (Figura 3) o distribución celular caótica.

Figura 3. Túbulos seminíferos con células espermáticas germinales multinucleadas (flechas negras).
Fuente: Jin et al. (2019)

Además, los niveles de testosterona en suero fueron significativamente menores en todos los grupos expuestos a MPs (Figura 4).

Figura 4. Niveles de testosterona en suero.
Fuente: Jin et al. (2019)

                

Efectos de la exposición a MPs en la ingestión de comida y peso corporal

Se monitorizó la ingestión de comida y el peso corporal de los ratones tras ser expuestos a MPs, obteniéndose la conclusión de que aquellos ratones expuestos a MPs de tamaños 4 μm y 10 μm presentaban una menor ingestión de comida y un menor peso corporal; mientras que aquellos expuestos a MPs de 0,5 μm no presentaban respuesta. Se hipotetiza que esto podría deberse a la mayor dificultad que supone para el cuerpo eliminar los MPs de mayor tamaño, que quedan atrapados en el aparato digestivo. Teniendo esto en cuenta, se puede inferir que la presencia de MPs en el tracto digestivo origina en los ratones un reflejo de saciedad que determina una disminución de aporte energético, que puede ser vital para el correcto mantenimiento de la espermatogénesis.

Parámetros espermáticos

Se determinó que la exposición a MPs (independientemente de la cantidad) tenía efectos negativos en la motilidad y en la morfología (sin acrosoma, sin cabeza, sin cola, con la cola doblada, etc) de los espermatozoides.

Además, la viabilidad del esperma iba descendiendo a medida que se aumentaba la cantidad de MPs a la que se exponía.

Figura 5: Morfología anormal de espermatozoides expuestos a MPs (asteriscos negros = normal) (sin acrosoma = flechas negras)(cabeza pequeña = #) (sin cabeza = punta de flecha negra) (cola doblada = triángulo) (sin cola = &). Fuente: Jin et al. (2019)

Destrucción de la barrera hemato-testicular:

Se pudo observar que la exposición de los ratones a MPs implicaba la desorganización de la barrera hemato-testicular; la cual se encarga de proteger la espermatogénesis frente a la respuesta inmune endógena y frente a tóxicos exógenos. No obstante, no se encontraron diferencias dependientes de la dosis en el daño producido.

Si esta barrera resulta dañada por la acción de los MPs, la espermatogénesis se vuelve mucho más vulnerable y susceptible de sufrir errores, lo cual incide directamente sobre la calidad del eyaculado.

Figura 6. Disrupción de la barrera hemato-testicular (marcada con asteriscos). En la parte inferior se refleja lo mismo pero con mayor aumento. Fuente: Jin et al. (2019)

 

3.     CONSECUENCIAS EN HUMANOS:

En este punto resulta fundamental recalcar la pertenencia de los MPs al grupo de los llamados disruptores endocrinos. Los disruptores endocrinos son una serie de sustancias que interfieren en las vías o procesos endocrinos fisiológicos de los seres vivos, pudiendo generar en ellos alteraciones de diversos tipos (D’Angelo & Meccariello, 2021). En el contexto de la espermatogénesis, por su intensa regulación endocrina, los disruptores endocrinos impactan directamente sobre la gametogénesis y posterior calidad seminal en varios aspectos: 

 

Morfología anormal de la cola espermática

Pollard et al. (2019) estudiaron una cohorte de 161 hombres con edades comprendidas entre los 18 y los 40 años y sin problemas de fertilidad previos que, por motivos de la vida diaria, habían estado expuestos a bisfenol A (BPA). Analizando la cantidad de BPA en muestras de orina y la morfología de los espermatozoides del eyaculado, se pudo llegar a la conclusión de que una mayor exposición a BPA resulta en valores totales menores de morfología normal de las colas espermáticas.

 

Daño oxidativo

Pan et al. (2020) hallaron que una exposición a BPA puede provocar mayores eventos de daño oxidativo, causando de esta forma daño al DNA, y finalmente impactando sobre la calidad seminal. Este hecho viene dado porque la exposición a BPA dificulta el recambio de histonas por protaminas, las cuales protegen al DNA frente al daño oxidativo.

 

Debido a la novedad que supone el problema de los microplásticos, las conclusiones fueron obtenidas mediante el estudio de otros disruptores endocrinos como el BPA, pero debido a la naturaleza de ambos como disruptores endocrinos, las conclusiones podrían ser extrapolables.

 

4.     CONCLUSIÓN:

Apoyándonos en los estudios realizados en animales, se puede determinar que los MPs tienen una intensa influencia sobre el correcto funcionamiento de la espermatogénesis, así como sobre la propia calidad de los espermatozoides del eyaculado.

No obstante, como ya se ha comentado, las conclusiones en el ámbito de los MPs aún son modestas y sería necesario llevar a cabo más investigación al respecto para determinar con exactitud el impacto sobre la calidad seminal humana.

 

5.     BIBLIOGRAFÍA:

D’Angelo, S., & Meccariello, R. (2021). Microplastics: A threat for male fertility. International Journal of Environmental Research and Public Health, 18(5), 1-11. https://doi.org/10.3390/ijerph18052392

Gallowaya, T. S., & Lewisa, C. N. (2016). Marine microplastics spell big problems for future generations. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(9), 2331-2333. https://doi.org/10.1073/pnas.1600715113

Jin, H., Ma, T., Sha, X., Liu, Z., Zhou, Y., Meng, X., Chen, Y., Han, X., & Ding, J. (2021). Polystyrene microplastics induced male reproductive toxicity in mice. Journal of Hazardous Materials, 401, 1-11. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123430

Pan, D., Feng, D., Ding, H., Zheng, X., Ma, Z., Yang, B., & Xie, M. (2020). Effects of bisphenol A exposure on DNA integrity and protamination of mouse spermatozoa. Andrology, 8(2), 486-496. https://doi.org/10.1111/andr.12694

Paul-Pont, I., Tallec, K., Gonzalez-Fernandez, C., Lambert, C., Vincent, D., Mazurais, D., Zambonino-Infante, J. L., Brotons, G., Lagarde, F., Fabioux, C., Soudant, P., & Huvet, A. (2018). Constraints and priorities for conducting experimental exposures of marine organisms to microplastics. Frontiers in Marine Science, 5(252). https://doi.org/10.3389/fmars.2018.00252 

Pollard, S. H., Cox, K. J., Blackburn, B. E., Wilkins, D. G., Carrell, D. T., Stanford, J. B., & Porucznik, C. A. (2019). Male exposure to bisphenol A (BPA) and semen quality in the Home Observation of Periconceptional Exposures (HOPE) cohort. Reproductive Toxicology, 90, 82-87. https://doi.org/10.1016/j.reprotox.2019.08.014

Sussarellu, R., Suquet, M., Thomas, Y., Lambert, C., Fabioux, C., Pernet, M. E. J., Goïc, N. Le, Quillien, V., Mingant, C., Epelboin, Y., Corporeau, C., Guyomarch, J., Robbens, J., Paul-Pont, I., Soudant, P., & Huvet, A. (2016). Oyster reproduction is affected by exposure to polystyrene microplastics. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 113(9). https://doi.org/10.1073/pnas.1519019113

Villamar, L. &  Jeanpierre, K. (2021). El microplástico y la contaminación del mar. Tesis de licenciatura. http://dspace.ups.edu.ec/handle/123456789/20095

Wright, S. L., Rowe, D., Thompson, R. C., & Galloway, T. S. (2013). Microplastic ingestion decreases energy reserves in marine worms. In Current Biology, 23(23). https://doi.org/10.1016/j.cub.2013.10.068