Efecto del WIFI en la motilidad y la fragmentación del DNA espermático

El tema que nos ocupa es el efecto de las microondas WIFI, como causa de infertilidad masculina, ya que induce a la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS). Estos radicales libres producen peroxidación de lípidos, daño a nivel de la membrana, inmovilidad, daño en el DNA y por último la muerte celular.

La integridad del DNA es esencial para la concepción ya que la fragmentación de DNA ha sido relacionada con una afectación de la fertilidad, desarrollo embrionario pobre, altas tasas de aborto e incremento en la morbilidad de la descendencia. Por esta causa se realizó el estudio.

Para evaluar los efectos que produce el WIFI de los ordenadores portátiles sobre los espermatozoides humanos, se realizó un estudio en la que se cuantificó la fragmentación del DNA, la motilidad y viabilidad espermática.

Tomando muestras de 29 pacientes, los cuales mostraban buena salud y un análisis espermático normozoospérmico con buena motilidad y una concentración menor de 0,5 10^6/ml  de peroxidada en leucocitos.

A partir de estas muestras, se realizó una selección de espermatozoides móviles mediante swim up. El pellet de las muestras fue incubado a 37ºC durante una hora, tras esto se realizó una valoración  tanto de la concentración espermática como de la motilidad, determinando las muestras entre 10-20 millones/ ml.

Una vez realizada la valoración de la concentración espermática, se hicieron dos alícuotas de 400µl de cada muestra cubiertas por aceite para embriones ubicadas en placas de petri, evitando así la evaporación. Siendo la muestra A el control y la muestra B la que se someterá a las condiciones experimentas.

Estas consistían en la exposición de los espermatozoides bajo un ordenador portátil (Toshiba Satellite) con WIFI (frecuencia 2,4GHz) el cual estaba en activo subiendo y descargando información durante 4 horas de exposición, y a una distancia de 3 cm que emula a la situación real que existe entre el epidídimo y el ordenador al trabajar con él en el regazo. En todas las muestras se controló la temperatura constante a 25ºC mediante mediciones cada 5minutos realizadas con un termómetro.

Tanto en el grupo A (control) como el grupo B se realizaron las siguientes mediciones:

-         Viabilidad, la cual se valoró mediante una tinción con eosina según dictan los parámetros de  la OMS.

-         Motilidad, la evaluó el mismo operador en todas las muestras, para ello se sirvió de una cámara Makler con la que determinó en qué categoría incluía cada muestra e: motilidad progresiva, motilidad no progresiva e inmóvil.

-         Fragmentación de DNA, llevada a cabo mediante el método TUNEL, usando fluoresceína dUTP, midiendo 500 células por muestra y usando control negativo en el cual ninguna célula mostró fluorescencia y control positivo que previamente había sido tratado con DNAasa y en el que el 100% de las células emitieron fluorescencia.

El análisis estadístico llevado a cabo, fue para diferencias de medias entre dos grupos, mediante un Test U-Mann Whitney, considerándose una p menor de 0,05 significativa.

Como resultado de este estudio, no hubo diferencias en el porcentaje de esperma viable entre el grupo control y el experimental, por el contrario la exposición al WIFI indujo un descenso significativo en la motilidad progresiva del esperma y un incremento de los no móviles frente al control.

El porcentaje de los espermatozoides no progresivos no mostró diferencias.

Lo más destacado del estudio fue el aumento significativo encontrado en la fragmentación del DNA de las muestras expuestas al WIFI, en comparación con el grupo control, el cual no estaba expuesto.

En la actualidad la población tiene unos estilos de vida que afectan no lo solo a su salud sino a su capacidad reproductiva, ya que es la condición fisiológica que primero se ve afectada en el cuerpo humano, provocando infertilidad. Las estadísticas nos dicen que en el 50% de estos casos, se debe a un factor masculino. El uso del portátil ha aumentado significativamente en los últimos años especialmente en la población en edad reproductiva.

Por lo tanto en este estudio se intenta demostrar que los ordenadores portátiles conectados a Internet sin cables (WIFI) están conectados a través de  RFEMW, cuyas microondas dañan a los órganos reproductivos, reduciendo la calidad del esperma por un efecto no térmico, es importante destacar esto, ya que hay estudios relacionados con el efecto térmico producido por los ordenadores sobre las mismas medidas que este estudio, la diferencia es que en este estudio se controló la temperatura constantemente a 25ºC.

El descenso en la motilidad espermática tiene una explicación plausible, el esperma se ve afectado por campos magnéticos y electromagnéticos, los cuales inducen daño oxidativo de fosfolípidos y daños mitocondriales, provocando una disminución de la energía lo cual implica un descenso en la motilidad, aunque en este estudio no hubo diferencias significativas entre los dos grupos.

Respecto a la fragmentación del DNA, se comprobó anteriormente en diferentes estudios “ex vivo” que la radiación emitida por teléfonos móviles afectaba a la integridad de DNA por efectos no térmicos y por el presente estudio se demuestra “in vivo” que se produce esta fragmentación a causa de las radiaciones producidas por campos electromagnéticos en mecanismos biológicos.

Se cree que es debido, al igual que en el caso de la radiación emitida por móviles a la alteración de la expresión génica en la cascada ERK y proteínas reguladoras de daños oxidativo tales como superoxido dismutasa (SOD) y glutatión reductasa.

Por último decir que el espermatozoide es una célula muy especializada y por lo tanto es muy susceptible de cualquier daño a la integridad del DNA.

Por esta causa no se puede aseverar que todo el daño sea producido únicamente por las radiaciones RF-EMW generadas por los dispositivos wireless.

Video relacionado con el artículo

Bibliografía:

- Use of laptop computers connected to internet through Wi-Fi decreases human sperm motility and increases sperm DNA fragmentation.

Conrado Avendaño, M.S.Arieda Mata, M.S, César A. sanchez Sarmiento,M.D.,Ph.D.,

Gustavo F.Doncel, M D., Ph.D

Fertil and Sterillity,Vol 97. No 1, January 2012

- Video youtube. Wi-Fi kills sperm in men

Máster en Biología y Tecnología de la Reproducción.

Rocio Camporro Vázquez

David Llaneza Suárez

Lorena Solano Alonso 

¿AFECTA EL TABACO A LA INFERTILIDAD MASCULINA?

La infertilidad se define como la imposibilidad de una pareja de conseguir un embarazo deseado tras un año de vida sexual activa. Afecta al 15% de las parejas y su causa puede ser de origen masculino, femenino o de ambos, pero hay aproximadamente un 20% en el que su causa es desconocida.

Dentro del factor masculino, el principal origen de la infertilidad es la alteración en el semen, la cual afecta a la morfología, motilidad, reducción en el número de los espermatozoides y al ADN. Entre todas las causas que pueden originar estas alteraciones se está dando importancia a los hábitos tóxicos, en especial al tabaco, ya que esta muy extendido en la población.

Se sabe que el tabaco tiene alrededor de 4000 compuestos químicos (Figura 1) con efectos nocivos para la salud, provocando daños cardiacos, pulmonares y cancerígenos y además afecta directa o indirectamente a la función y viabilidad de los gametos.

Figura 1: Componentes del tabaco.

El componente más abundante es la nicotina y junto a otros daña la calidad del esperma haciendo que el ADN se fragmente (Figura 2), provocando rupturas o lesiones en el material genético lo cual hace que la fecundación sea complicada y en caso de que se produzca, se dificulta el desarrollo embrionario y fetal normal.

Figura 2: Fragmentación del ADN espermático.

Esta fragmentación se produce porque el tabaco provoca un aumento de las especies reactivas de oxigeno (ROS), moléculas muy pequeñas e inestables químicamente, por lo que son altamente reactivas  y alteran o dañan  estructuras celulares. En condiciones normales, el espermatozoide también está sometido a ROS pero existen mecanismos de defensa como los antioxidantes. El problema está en que el tabaco aumenta ROS y disminuye a la mitad la capacidad antioxidante en sangre, originando un estrés oxidativo que provoca la fragmentación del material genético del espermatozoide.

A pesar de los numerosos estudios realizados los mecanismos moleculares por los cuales el tabaco afecta a la integridad del espermatozoide no se conocen con exactitud. Pero parece ser que todos estos daños son proporcionalmente dependientes de la dosis y del tiempo de exposición a los componentes tóxicos del tabaco. Por lo tanto, se recomienda a aquellos hombres que acudan a Técnicas de Reproducción Asistida que abandonen el consumo de tabaco.

Bibliografia:

http://www.reproduccionasistida.org/esterilidad-e-infertilidad/

http://www.ivi.es/infertilidad

Viloria, T., Garrido, N., Fernandez, J.L., Remohí, J., Pellicer, A., Muriel, L. y Meseguer, M. (2006). Aumento de la fragmentación del ADN espermático en los fumadores tras capacitación por Swim-up. Asebir;11(2), 15-21.

Vanesa Abón Escalona, Estela Fernández Alegre y Lorena García Gaipo

Análisis funcional del espermatozoide

Máster en Biología y Tecnología de la Reproducción

EFECTO DEL TABACO SOBRE LA FRAGMENTACIÓN DEL ADN ESPERMÁTICO

Numerosos estudios indican que el consumo de tabaco puede provocar una disminución de la calidad seminal, afectando a factores morfológicos, cinéticos y citogenéticos. Todos estos daños ponen en riesgo la fertilidad masculina. Dentro de las alteraciones citogenéticas se incluyen aneuploidías cromosómicas, descondensación nuclear y fragmentación del ADN (Figura 1).

Se sabe que el tabaco contiene hasta 4000 compuestos muchos de ellos genotóxicos (Hammond et al, 2006). Estos compuestos se pueden encontrar en dos estados, uno gaseoso y otro en forma de partículas solidas, siendo el monóxido de carbono y la nicotina los más perjudiciales de cada estado respectivamente. La nicotina es un alcaloide y el componente más abundante en el tabaco, pudiéndose llegar a absorber hasta 1mg por cigarrillo y tiene una vida media de 2 horas. En cambio su metabolito, la cotinina, puede llegar a durar hasta 20 horas en el torrente sanguíneo. Ambos compuestos se han detectado en el plasma seminal de fumadores (Vine, 1996) lo que indica su paso a través de la barrera hemato-testicular.

Este  alcaloide es un potente agente oxidante que actúa sobre la integridad de la membrana espermática. Además, debilita los sistemas antioxidantes, que en condiciones normales deben estar en equilibrio con las Especies Reactivas del Oxígeno (ROS) para mantener los espermatozoides viables (O y cols, 2006).

Los metabolitos del tabaco pueden inducir una reacción inflamatoria en el tracto genital masculino, lo que conlleva la liberación de mediadores químicos como las interleukinas que reclutan a los leucocitos y estos generan elevados niveles de ROS en el semen dando lugar a estrés oxidativo (Figura 2).

Figura 2: Relación entre la producción de ROS y la infertilidad masculina.

Como resultado de este estrés la cromatina puede sufrir fragmentación de cadena simple o doble, oxidación de sus bases y/o delección de los cromosomas. Para evaluar el estrés sobre el ADN se estudia el marcador biológico 8-hidroxi-2´-deoxiguanosina (8-OHdG), resultado de la oxidación de la desoxiguanosina (dG), uno de los componentes del ADN (Figura 3). La formación de 8-OHdG es previa a la fragmentación de la doble hélice. Este daño, anterior a la ruptura, puede ser reparado en alguna medida por el ovocito pero cuando la ruptura es de doble cadena es irreversible e incompatible con la fertilización normal y el desarrollo de un embarazo viable (Mendeluk y López, 2009).

  Figura 3: Transformación de la dG en 8-OHdG por acción de los radicales libres.

Los espermatozoides son más vulnerables a ROS que otras células porque sus membranas tienen más ácidos grasos poli-insaturados. Una exposición prolongada a ROS produce peroxidación lipídica alterando la estructura de los receptores de proteínas, enzimas y proteínas de transporte; y provocando la fragmentación del ADN espermático (Fraczek y Kurpisz, 2005). 

Se ha visto que el efecto  del tabaco sobre el ADN aumenta tras la capacitación, lo cual lleva a pensar que altera selectivamente la capacitación del semen por Swim-up en los hombres fumadores. Por lo que se especula que el eyaculado podría ocultar el efecto perjudicial del tabaco. Además aquellas células que estén algo fragmentadas tras este proceso acabaran fragmentándose por completo si se incuban (Viloria T. et al, 2006).

A pesar de que el tabaco es un toxico y que abundante bibliografía lo relaciona con la fragmentación del ADN espermático, hay numerosos autores que no han encontrado esta relación (Sergerie et al, 2000). Puesto que está demostrado que la integridad del espermatozoide afecta a la fertilidad tanto in vivo como in vitro deberían realizarse más estudios al respecto.  De todas formas se recomienda a aquellos hombres que acudan a Técnicas de Reproducción Asistida que eviten el consumo de tabaco.

Bibliografía:

Fraczek, M. and Kurpisz, M. (2005) The redox system in human semen and peroxidative damage of spermatozoa. Postepy Hig. Med. Dosw.  (Online), 59, 523- 534.

Hammond D, Fong GT, Cummings KM, O’Connor RJ, Giovino GA, McNeill A. (2006). Cigarette yields and human exposure: a comparison of alternative testing regimens. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev; 15(8), 1495–501.

Mendeluk, G.R. y López, S. (2009). Cesacion tabáquica. Su importancia en la salud sexual y reproductiva masculina. Revista del Hospital J. M. Ramos Mejía (Online), 14(2).

O, W.S., Chen, H. and Chow, P.H. (2006). Male genital tract antioxidant enzymes their ability to preserve sperm DNA integrity. Mol. Cell. Endocrinol., 250, 80-83.

Sergerie, M., Ouhilal, S., Bissonnette, F., Brodeur, J. and Bleau, G. (2000). Lack of association between smoking and DNA fragmentation in the spermatozoa of normal men. Hum. Reprod., 15, 1314-1321.

Viloria, T., Garrido, N., Fernandez, J.L., Remohí, J., Pellicer, A., Muriel, L. y Meseguer, M. (2006). Aumento de la fragmentación del ADN espermático en los fumadores tras capacitación por Swim-up. Asebir;11(2), 15-21.

Vine, M.F. (1996). Smoking and male reproduction: a review. Int. J. Androl., 19, 323-337.

Vanesa Abón Escalona, Estela Fernández Alegre y Lorena García Gaipo

Análisis funcional del espermatozoide

Máster en Biología y Tecnología de la Reproducción

¿QUÉ ES EL SISTEMA CASA?

Cómo indica la OMS en sus últimos estudios, desde hace unas décadas hasta la actualidad la calidad seminal ha descendido de manera drástica, produciendo un aumento en la aparición de problemas reproductivos. Debido a esto, los análisis seminales han tomado una gran importancia en el ámbito de la medicina reproductiva.

También toma  importancia debido a la necesidad por parte de los investigadores de una prueba laboratorial que les permitiera predecir de forma precisa la capacidad fecundante de una muestra seminal que posteriormente será usada en una inseminación. Buscando este método adecuado, sería interesante que el método  pudiera analizar las muestras rápidamente y que eliminara la subjetividad inherente a la técnica, ya que la evaluación microscópica de la calidad del semen depende de la persona que la realice, así como de muchas características funcionales y morfológicas de los espermatozoides, por todo esto se plantea el desarrollo de un método automatizado y objetivo.

De esta forma aparece el Computer Assisted Semen Análisis (CASA) desarrollado en la Universidad de Pennsylvania por Liu y Warne en 1977 y perfeccionado por Amann y Hammersatedt en 1980.

El sistema CASA se introduce en el mercado a principio de los 80, originalmente para la evaluación de semen humano. Con el paso de los años se ha ido perfeccionando y modernizándose, y gracias a que su precio fue descendiendo, ha ido implantándose en más ámbitos aparte de la reproducción humana. En la actualidad se utiliza también en veterinaria, tanto en el ámbito de la investigación, como en el de la industria de los centros de inseminación artificial.

Un sistema CASA consta de varias unidades independientes:

Un microscopio de constraste de fases conectado a una cámara de video, que envía la imagen desde el microscopio a un monitor de TV. La imagen se envía al ordenador, donde un analizador digital de imagen captura varias fotografías seridas de cada campo. El software discrimina a los espermatozoides de otras partículas que puedan aparecer en la imagen por su tamaño, y analiza la trayectoria recorrida por cada espermatozoide individual, la velocidad de las células, el movimiento rectilíneo, circular o lateral.

-          La velocidad es uno de los parámetros que puede medir el CASA. Esta se realiza de tres maneras diferentes:

• VAP : es la distancia recorrida por el espermatozoide a lo largo de la trayectoria media.
• VSL : velocidad según la trayectoria rectilínea. Distancia recorrida entre el primer punto y el último de su trayectoria.
• VCL: velocidad según la trayectoria curvilínea. Distancia recorrida a lo largo de su trayectoria real en función del tiempo.

De todos ellos el VAP (Promedio de velocidad de paso) es el más utilizado en los análisis seminales.

-          El movimiento de cabeceo o desvío de su trayectoria se cuantifica a través de dos parámetros como son:

• ALH: Amplitud del desplazamiento lateral de la cabeza del espermatozoide 
• BCF: Frecuencia de corte de la línea de trayectoria.

-        La dirección de la trayectoria espermática se mide a través de tres cocientes como son la Linealidad (LIN),  la Rectilineidad (STR) y el índice de oscilación (WOB).

La linealidad es el cociente entre el VSL/VCL ,  la  rectilineidad es el cociente entre VSL/VAP y el índice de oscilación es la relación porcentual entre la VAP/VCL.

Estas características del movimiento espermático nos permite saber como es la dirección del movimiento y ha sido correlacionada como un factor que incrementa la tasa de fertilidad.

-          El número de espermatozoides totales y motiles se puede calcular por medio de los valores:

• MOT: El cual indica el porcentaje de espermatozoides motiles
• PRG: Indica el porcentaje de espermatozoides motiles progresivos. Este dato es el que se utiliza al evaluar las dosis inseminante.

El sistema CASA nos permite identificar subpoblaciones  de espermatozoides que presentan distintos patrones de movilidad que persisten en una misma muestra, se ha demostrado que las diferentes subpoblaciones responden de manera diferente ante procesos de criopreservación o la exposición de agentes capacitantes.

Los espermatozoides que forman parte de un eyaculado no son uniformes en cuanto sus características de motilidad, en el mismo eyaculado podemos encontrar  espermatozoides que se mueven de forma rápida y progresiva y otros que se mueven de forma más lenta, y por último otros que apenas se mueven. Es interesante conocer estas diferencias,  porque probablemente la capacidad fecundante de una muestra de semen  sea mejor si  la muestra está formado solamente por los espermatozoides más competentes.

Pero el uso de sistemas CASA presenta algunos inconvenientes que es necesario conocer:

• No existe una estandarización y optimización de los equipos y de los procedimientos utilizados en los análisis
• Cada laboratorio utiliza un equipo diferente, con diferentes características técnicas que  dan lugar a resultados muy dispares entre centros.
• A los resultados les afectan diferentes factores como la temperatura de la muestra, volumen, tipo de cámara, concentración de la muestra,…  Por ello, es necesario que cada equipo estandarice un protocolo, sabiendo que los resultados serán únicamente aplicables a muestras evaluadas con el equipo en cuestión
• Se puede tender a una sobreestimación de la concentración espermática, debido a que el aparato puede contabilizar el mismo espermatozoide dos veces por las colisiones espermáticas. Esta sobrestimación se produce en mayor medida cuanto menos diluida este la muestra, ya que disminuyen las colisiones.
  
  
  

Salvando los inconveniente, el CASA es el mejor sistema para un análisis preciso y rápido de una muestra de semen.

Os dejamos un corto, pero práctico tutorial de como utilizar el sistema CASA.

Bibliografía:

• Automated semen analysis. Stephen P. Boyers, M.D; Russell 0. Davis, Ph.D. ; David F. Katz, Ph.D.
• Mortimer ST. CASA–practical aspects. J Androl 2000 Ago;21(4):515–524
• www.serida.org
• www.inia.es

Fernando Cuadrado, Mónica Cubero y Cristina Goméz 
Máster de Biología y Tecnología de la Reproducción

FUTURO DEL ANÁLISIS DEL SEMEN

Debido al auge de las técnicas de reproducción asistida, ha aumentado la demanda analítica  del seminograma en el área de andrología.

En toda clínica de reproducción el análisis de semen humano se realiza siguiendo los parámetros cinéticos que define la Organización Mundial de la Salud (OMS) en su manual de laboratorio para el examen del semen humano. Este análisis ofrece una descripción general del semen, pero la exactitud y precisión están limitadas por las condiciones del sistema de medida y por la destreza del observador. La  valoración subjetiva de las características espermáticas hecha por personas experimentadas es de gran valor, debido a que la información se presenta de forma inmediata, al tiempo que es un método económico y de fácil ejecución.

Para automatizar este análisis espermático se crearon distintos métodos que eran tediosos, largos y costosos, hasta que se creó el sistema CASA.

Un sistema CASA ("Computer Assisted Semen Analysis" - CASA) es un sistema automático, objetivo y estandarizado para la evaluación de la motilidad en muestras de semen, nos informa tanto de la velocidad, como del número de espermatozoides que se mueven.

Existe una variante, denominada CASMA o ASMA (Computer Assisted (o Aided) Sperm Morphometry Analisis) que realiza un estudio sobre la morfología de los espermatozoides de la muestra.

Es un instrumento necesario para estandarizar todos los parámetros de análisis de esperma, especialmente útil para las publicaciones en investigación y proporciona unas ventajas para aprobar los controles de calidad internos y externos en los laboratorios de análisis.

Con este tipo de análisis se espera obtener medidas objetivas  de la motilidad, morfología,  etc.  que proporcione información precisa acerca del estado funcional del axonema y de las membranas espermáticas.  De  este modo se puede relacionar los datos que nos proporciona con la fertilidad potencial de la muestra.

El sistema CASA (o CASMA)está compuesto  por  un microscopio para ver los espermatozoides móviles, una cámara acoplada al microscopio, conectar la cámara al ordenador y por último, el programa CASA, que a partir de las imágenes que se obtienen con la cámara es capaz de seguir las trayectorias de cada espermatozoide.

El sistema CASA se basa en la medición de imágenes sucesivas capturadas de un espermatozoide en movimiento procedente del microscopio. Esta imagen se digitaliza identificando las células que contiene la primera imagen. Luego se procede al seguimiento de esta célula en imágenes sucesivas y el establecimiento de trayectorias definitivas. Se analizan parámetros determinados para cada espermatozoide como la velocidad de movimiento, la trayectoria que realiza la cabeza y la frecuencia de los cambios de dirección.

Actualmente hay varios tipos de CASA que analizan el semen en tiempo real aportando gran información.

En la actualidad los sistemas CASA se están imponiendo en todos los centros de andrología y áreas de reproducción asistida.

Bibliografía:

• Automated semen analysis. Stephen P. Boyers, M.D; Russell 0. Davis, Ph.D. ; David F. Katz, Ph.D.
• Mortimer ST. CASA–practical aspects. J Androl 2000 Ago;21(4):515–524
• www.serida.org
• www.inia.es

Fernando Cuadrado, Mónica Cubero y Cristina Gómez

Máster de Biología y Tecnología de la Reproducción

Por qué este blog

El motivo de la creación de este blog es la exposición de los trabajos de la asignatura "Análisis funcional del espermatozoide". Esta asignatura se imparte dentro del Máster Universitario en Biología y Tecnología de la Reproducción, de la Universidad de Oviedo.

Los alumnos deben presentar un trabajo relacionado con alguno de los temas que se tratan en la asignatura. Hemos aprovechado las oportunidades de la Web 2.0 para proponerles que realicen estos trabajos como entradas en un blog. En parejas, deberán escoger dos temas y presentarlos en este blog de dos maneras: como un artículo técnico y como un artículo de divulgación.

Además de ayudarles a familiarizarse con un tema de la asignatura, este trabajo servirá para que los alumnos aprendan a utilizar dos registros distintos, técnico y divulgativo, a la hora de exponer un tema científico.

Por supuesto, esperamos que el blog sea útil para todo aquel que esté interesado en este tema.