"Hembras al poder"

El uso del semen sexado se está convirtiendo en una realidad en nuestros días. El uso del semen sexado está cada vez más extendido, ya que nos permite obtener crías del sexo deseado. Se trata de semen que contiene espermatozoides que nos van a dar crías del sexo que nos interesa en cada momento, machos o hembras, con una eficiencia del 90%, es decir, de 100 nacidos obtendremos 90 del sexo deseado.

 Una pregunta que podría plantearse es si realmente tiene utilidad este semen sexado. La respuesta es sí. El semen sexado tiene una gran importancia en ganadería, por ejemplo, ya que nos va a permitir obtener descendientes del sexo que más interese en las distintas explotaciones ganaderas. De este modo en ganadería de vacas lecheras se utilizará semen sexado que nos dé nacimientos de hembras, que son las productoras de leche, y en la ganadería cárnica bovina se utilizará semen sexado que nos dé descendientes macho, ya que son los de mayor interés en la producción de carne. Esto acarrea una gran cantidad de beneficios económicos para las explotaciones ganaderas, ya que habrá menos nacimientos pero todos ellos serán los adecuados para el objetivo de dichas explotaciones. Pero no solo tiene aplicaciones en especies domésticas, sino que también es de mucha utilidad para especies salvajes a dos niveles: al igual que en ganadería, a nivel económico, ya que permite mejorar la eficiente utilización del escaso espacio disponible en cautividad, y a nivel de conservación de especies, ayudándonos a mantener una mayor estabilidad a nivel social, a conservar la diversidad genética y a recuperar y mantener especies en peligro de extinción.

En este artículo nos queremos centrar principalmente en la importancia del semen sexado en la conservación de especies salvajes en peligro de extinción. Las instituciones zoológicas tratan de desarrollar programas de cría para la conservación de estas especies, cuyos objetivos son la obtención de descendencia sana, poblaciones del tamaño adecuado y una relación de sexos adecuada para cada población. En estos casos la preferencia de sexos es por las hembras, ya que van a ser estas las que permitirán el nacimiento de crías en generaciones posteriores, manteniendo así a largo plazo la posibilidad de obtener crías. Pero es importante tener en cuenta que de forma natural esta situación no se va a dar, sino que existe la misma probabilidad del nacimiento de una hembra que de un macho. Por este motivo, este desequilibrio de la relación de sexos natural puede suponer algunos problemas a largo plazo para la población. De cualquier modo, aunque improbable, podría ser que la relación de machos y hembras se viera desequilibrada de forma natural beneficiando a los machos. Esta situación supondría un gran contratiempo en los programas de cría de especies en peligro de extinción. Además está el problema de que en cautividad una cantidad tan alta de machos no puede mantenerse, ya que, entre otras cosas, se produce un desequilibrio en la ordenación a nivel social de ciertas poblaciones en las que las hembras son las dominantes, así como un aumento de la competencia entre machos, peleas, agresiones… Por todas estas razones son tan importantes los programas de cría mencionados anteriormente, que deben permitir una mayor descendencia de hembras que de machos. Para conseguirlo hay que recurrir a las Técnicas de Reproducción Asistida, que nos van a permitir seleccionar a los espermatozoides deseados y conseguir embarazos para obtener la progenie deseada. Gracias al uso de estas técnicas se han conseguido nacimientos de individuos del sexo deseado en especies como conejos, cerdos, vacas, ovejas, caballos, perros, gatos, búfalos, ciervos, alces, delfines, primates humanos y no humanos, como el gorila, chimpancé, babuinos y titís.

    Pero… ¿cómo podemos obtener semen sexado? Actualmente es posible realizar la selección de sexos mediante el uso de una técnica que se basa en la distinta cantidad de ADN que presentan los cromosomas X e Y.

    El cromosoma Y es de menor tamaño que el X y por este motivo presenta una menor cantidad de ADN que él. La dotación cromosómica sexual de los machos es XY, mientras que la de las hembras es XX, por lo que si nuestro objetivo es obtener descendientes macho deberemos conseguir espermatozoides con cromosoma Y y si queremos conseguir el nacimiento de hembras debemos obtener espermatozoides con cromosoma X, ya que el óvulo va a aportar en todos los casos un cromosoma X. La técnica que nos permite realizar la separación con los mejores  resultados es la citometría de flujo, utilizando un citómetro de flujo con unas características especiales para este fin. Con esta técnica se realiza un análisis cuantitativo de los espermatozoides de una muestra para detectar la cantidad de ADN que presentan. Al pasar por el citómetro van a recibir un disparo de un rayo láser, quedando con una carga determinada en función de su cantidad de ADN. En función de esta carga, y por tanto de su cantidad de ADN, serán separados tras pasar por un campo electromagnético. Una vez separados podrán usarse en las diferentes técnica de reproducción para conseguir las crías del sexo deseado. Leer más...

    Un caso muy llamativo es el de los delfines de la especie Tursiops truncatus. Desde hace más de treinta años se llevan buscando sistemas que permitan mantener la sostenibilidad de las poblaciones de esta especie. Una de las alternativas de mayor éxito son las ya mencionadas anteriormente técnicas, en las que se ha producido un gran desarrollo, especialmente en estos delfines. Leer más...

    En los programas de conservación para esta especie se ha introducido un protocolo de conservación que consiste en la selección de los espermatozoides del sexo deseado, su congelación y su uso posterior, en el momento más adecuado, en inseminación artificial. El principal problema que se encontró a este protocolo fue el gran coste económico que suponía la obtención de una concentración de espermatozoides adecuada para conseguir unas tasas de éxito aceptables mediante la separación de espermatozoides por citometría de flujo. Además para hacer la inseminación en el útero de la hembra con esta concentración de  espermatozoides adecuada habría que introducir un gran volumen de semen en la hembra, ya que con la citometría de flujo los espermatozoides quedan separados en un gran volumen de medio, lo cual no es muy adecuado. A raíz de estos inconvenientes surgió la necesidad de encontrar un sistema que permitiera solventar estos problemas. La alternativa que se encontró pasaba por realizar la inseminación en un lugar más profundo del aparato genital femenino, aproximando de este modo los espermatozoides con el óvulo de la hembra. De este modo, haciendo la deposición del semen en la unión útero-tubárica, en lugar de en el cuerpo del útero, se podría utilizar una dosis de espermatozoides mucho más baja, hasta 10-100 veces menor, con la consecuente reducción de los costes que supone la separación de los espermatozoides, así como del volumen de semen que se introducirá en la hembra en la inseminación artificial. Científicos de Estados Unidos llevaron a cabo un estudio para tratar de demostrar que este sistema alternativo daba buenos resultados en la obtención de delfines del sexo deseado, hembras en este caso, con unos resultados bastante exitosos. Consiguieron cumplir con todos los objetivos del trabajo, que eran la obtención de hembras nacidas sanas a partir de inseminación con una dosis de semen sexado más baja que la estandarizada, consiguiendo reducir los costes del proceso. Leer más... Es importante remarcar que los resultados que se obtuvieron en este trabajo fueron mejores en hembras jóvenes, de menos de 25 años, hay que tener en cuenta que la vida de una hembra de Tursiops truncatus es de unos 40 años, mientras que los machos raramente superan los 30. A la hora de aplicar estas tecnologías sería importante tener en cuenta estos factores. 

    La selección de espermatozoides y la inseminación artificial son un sistema muy eficaz para mantener la relación de sexos en las poblaciones de delfines de la especie Tursiops truncatus. Se puede aplicar por tanto esta estrategia en los programas de conservación de esta especie, cuyas poblaciones son escasas y de este modo ayudaremos a que se mantengan.

Isabel Gutiérrez Díaz

Isabel M Sánchez Castelló

BIBLIOGRAFÍA

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Variación tiempo-dependiente de la calidad seminal y otros factores asociados

           En la década de los 90, Carlsen et al. llevaron a cabo un meta-análisis que mostró una clara disminución en la calidad espermática del hombre. Esto inició un importante debate científico que ha sido retomado en los últimos años. Los parámetros asociados con la fertilidad masculina, tales como la concentración, motilidad o morfología, han sufrido variaciones que hacen pensar que la calidad seminal ha llegado a un nivel crítico y que en un futuro, la capacidad reproductiva humana podría verse seriamente comprometida.

           Con el fin de corroborar esta afirmación hemos analizado múltiples estudios a nivel mundial realizados en los últimos años para comparar los parámetros de calidad seminal entre América y Europa, tomando como referencia países desarrollados como EEUU (Swan, 2006) y Dinamarca (Jørgensen et al., 2012). Comparamos los datos correspondientes a dichos países en relación al volumen de la muestra obtenida, la concentración espermática, motilidad y morfología, de varones donantes o que habían sido seleccionados de entre la población general por criterios similares a los utilizados en los bancos de semen. La edad de los varones estaba comprendida entre 18 y 40 años, con una media de alrededor de los 30 años. A pesar de que estos trabajos tenían objetivos diferentes y se llevaron a cabo en contextos diferentes, intentamos buscar una relación entre los resultados obtenidos y la variación de la calidad seminal a nivel global en los últimos años.

           El análisis de varones de Dinamarca tomó como referencia la población general de la zona metropolitana de Copenhague entre los años 1996 y 2010. Para la interpretación de los resultados, se compararon con los datos publicados de otro estudio en el área de Copenhague de hombres infértiles examinados entre 1939 y 1943 por el Dr. Hammen (Hammen, 1994). Los resultados obtenidos de estos estudios con respecto a las concentraciones de espermatozoides, recuento total y los porcentajes de espermatozoides morfológicamente normales por cada año de examen se muestran en las siguientes gráficas.

 

     

       Aproximadamente el 42 % de los hombres de la población general tenían concentraciones de espermatozoides por debajo de 40 millones/mL y el 66 % tenía menos de un 9 % de formas normales. El 15 % y el 35 % presentaron una concentración por debajo de los 15 millones/mL y un porcentaje de formas normales inferior al 5 % respectivamente. Se agruparon los resultados del estudio en periodos de 5 años y se vio que los hombres examinados entre los años 2006 y 2010 mostraban una mayor concentración media de espermatozoides, recuento total y número de espermatozoides morfológicamente normales que los hombres examinados entre los años 1996 y 2001. Del mismo modo, los hombres examinados en 2001-2005 parecían tener mejores resultados que los examinados anteriormente. 

       

            De acuerdo a estos datos, que parecen revelar una sutil mejora en los parámetros espermáticos en los últimos 15 años, nuestra hipótesis inicial quedaría anulada. Sin embargo, la comparación de los resultados actuales con los que se tenían de los años 1939-1943 mostró que la población en estudio tenía una concentración y número de espermatozoides totales significativamente inferior a la observada en la década de los 40, lo que corrobora el descenso progresivo de la calidad seminal en las últimas décadas.

            

        

         Según los resultados, parece que los parámetros analizados tienden a disminuir, pero estos datos son insuficientes para poder afirmar que esto afecte de forma global. Por ello, analizamos los resultados obtenidos sobre la calidad espermática en los últimos 70 años en EEUU, concretamente en los estados de Nueva York, Washington, Minnesota, California, Texas y Iowa. Los datos se muestran en las siguientes tablas (Tabla 1 y Tabla 2) (Fisch et al., 1996; Swan, 2006, respectivamente).

          

       Fish et al. hacen un estudio comparativo entre los datos de calidad seminal publicados por otros autores a lo largo del tiempo en diferentes estados de EEUU. Swan compara los datos de concentración espermática entre distintos estados de EEUU en el año 2006.
En relación a los parámetros correspondientes a Nueva York y California, se puede ver una clara disminución en la concentración espermática. Esto permite afirmar de nuevo la existencia de un posible deterioro de la calidad seminal en la actualidad y apoyar la tendencia planteada por Carlsen et al.

          Varios estudios han demostrado que la capacidad de fertilización disminuye si la concentración de espermatozoides es inferior a 40-50 millones/mL o si el porcentaje de espermatozoides normales es inferior al 9 %. En base a los resultados observados de concentración y recuento total, podría esperarse una disminución tiempo-dependiente en la capacidad reproductiva del hombre, pero, no hay datos que apoyen una tendencia similar en el porcentaje de espermatozoides normales por eyaculación. La tendencia puede ser difícil de detectar debido a los diferentes criterios de normalidad que se han aplicado con el paso de los años, y a la gran variabilidad entre el personal evaluador. Sin embargo, cabe destacar la presencia de un bajo porcentaje de espermatozoides de aspecto normal en el eyaculado, por ejemplo un 6,5 % en el caso de la población general danesa (Jørgensen et al., 2011). La misma tendencia fue descrita recientemente en un estudio realizado en Finlandia (Guzick et al., 2001), que también informó de la disminución de la concentración y el recuento de espermatozoides totales.

           Estudios clínicos y prácticos en animales demostraron un importante papel de la morfología espermática en las tasas de concepción (Kruger et al., 1986; Guzick et al., 2001). Estudios de fertilización in vitro en humanos también sugieren un papel importante de la morfología de los espermatozoides para las tasas de fertilización, que se vuelven significativamente más bajas si el porcentaje de espermatozoides normales es inferior al 5 %. En los hombres, el número de espermatozoides morfológicamente normales está generalmente por debajo de 10 % y en los animales sobre el 50 %.

        Se necesitan muchos más estudios de seguimiento para poder afirmar que existe una disminución tiempo-dependiente de la calidad seminal. A pesar de que los análisis comparados tengan objetivos diferentes y se hagan en distintas situaciones geográficas, sí muestran entre sus resultados una disminución de la concentración espermática en los últimos años. Los resultados no son concluyentes y por eso es necesario realizar más estudios de este tipo para poder llegar a una conclusión. Por otro lado, en caso de que la disminución sea real, es importante encontrar las causas que la provoquen, si se trata de un fenómeno biológico real, o una variación simplemente debida al azar. Las posibles causas de esta situación podrían englobar la creciente industrialización y consecuente producción de contaminantes químicos a nivel mundial (López-Teijón et al., 2008), consumo de cafeína (Ramlau-Hansen et al., 2010) o tabaco, índice de masa corporal, tiempo de abstinencia (Swan, 2006) o la presencia de compuestos que puedan actuar como disruptores endocrinos (Yeung et al., 2011), por ejemplo pesticidas u otras sustancias químicas agroalimentarias. Además, estudios recientes señalan como otra posible causa el uso de aparatos electrónicos y dispositivos inalámbricos como el teléfono móvil (Hamada et al., 2011). Este emite ondas electromagnéticas que pueden disminuir la concentración y motilidad progresiva de los espermatozoides y aumentar la proporción de formas anormales. Se ha observado en modelo murino que producen otras alteraciones que afectan a la viabilidad espermática, como la producción de especies reactivas de oxígeno (ROS) o daños en el ADN. Estos factores varían en las distintas zonas geográficas lo que podría explicar las diferencias observadas entre distintas regiones del mundo.

           Es de destacar que sólo una pequeña proporción de la población masculina actual tiene una calidad seminal óptima para la fecundidad según los parámetros de la OMS (Cooper et al., 2010). Sin embargo, un reciente estudio pone en duda si el valor de referencia para la concentración espermática según dicha organización refleja la media real de los varones a nivel mundial (Cardona, 2010). Dicho estudio, llevado a cabo por Walter Cardona, indica que la mayoría de los hombres fértiles presentarían valores de concentración superiores a 65 millones/mL, y sólo el 25 % de la población estaría por debajo de este valor, lo que supondría que el valor de referencia no es el adecuado.

           Sea como fuere, a pesar de no poder afirmar una tendencia negativa con respecto a la evolución de la calidad seminal porque carecemos de los estudios suficientes, sí que podemos ver que según los datos analizados hay una disminución en los últimos 70 años al menos en Dinamarca y EEUU. Son necesarios más estudios que sean realizados en las mismas condiciones y en el mismo contexto para poder llegar a una conclusión clara sobre este tema, así como llevar a cabo análisis que permitan detectar cuáles son las posibles causas de la variación de la calidad espermática.

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14. Yeung BH, Wan HT, Law AY, Wong CK. Endocrine disrupting chemical: Multiple effects on testicular signaling and spermatogenesis. Spermatogenesis. 2011; 1 (3): 231-239.

Autores

López Ayala, Juan Antonio

Molinero García, Natalia

Vergaro Varela, Paula