Selección de espermatozoides sanos mediante separación magnética: Una nueva revolución en los tratamientos de fertilidad.

Nueva técnica de selección espermática con columnas de anexina

Una de las novedades más recientes en tratamientos de la infertilidad consiste en seleccionar espermatozoides sanos separándolos de los que tienen el ADN roto o fragmentado. Esta técnica permite que la tasa de gestación en técnicas de reproducción asistida aumente en un 114,3%, abriendo nuevos horizontes para las parejas que nos consultan. Intentaré explicarles esta nueva técnica, pero para ello, conviene acercarnos primero al funcionamiento de la célula y a las alteraciones que en ella provoca el estrés oxidativo.

La oxidación, un fenómeno imprescindible para la vida.
La oxidación es un fenómeno natural e inevitable, gracias al cual es posible la vida. Para el funcionamiento de las células se requiere oxígeno. Los organismos aerobios extraen energía de la glucosa que obtienen de sus alrededores al oxidarla con el oxígeno del aire que respiran. El metabolismo está fundamentado en los procesos de oxidación y de reducción. Ambos fenómenos guardan habitualmente un equilibrio.

El exceso de oxidación y el  estrés oxidativo.
El exceso de oxidación resulta perjudicial para la salud. Durante la oxidación se generan átomos de oxígeno “desapareados”, sin su correspondiente pareja: son los radicales libres. Un radical libre es una molécula extremadamente inestable que carece de un electrón, por lo que tiene un gran poder reactivo, una gran avidez para reaccionar químicamente con otras moléculas y obtener así el electrón que le permita estabilizarse. La producción en exceso de radicales libres provoca el desequilibrio celular ya que la capacidad del organismo para compensar su poder reactivo y reparar el daño que causan en las estructuras de la célula resulta insuficiente. Esta situación se conoce como estrés oxidativo.

Una aduana sin gendarmes.
La membrana plasmática es la aduana que protege la célula. Es una barrera que contiene a la célula, define sus límites y contribuye a mantener el equilibrio entre su interior y el exterior. La principal característica de esta barrera es su permeabilidad selectiva, es decir: esta aduana precisa de unos gendarmes que seleccionen y decidan que moléculas deben entrar y salir de la célula. De esta forma, gracias a la acción reguladora de estos policías, se mantiene estable el medio intracelular. Cuando ocurren situaciones de estrés oxidativo, los radicales libres aniquilan a los gendarmes y arrasan las barreras de la aduana, provocando el caos celular, alterando el tránsito de sustancias, perturbando el equilibrio electro-químico interno y en definitiva, trastornando la salud celular.

Daño celular irreversible: camino de la apoptosis.
Los efectos del estrés oxidativo dependen de su magnitud y de si la célula es capaz de reparar las pequeñas alteraciones y recuperar su estado original. Si no, desencadena el desequilibrio celular y daños irreversibles. El primer efecto nocivo de los radicales libres afecta a la permeabilidad de la membrana plasmática, imposibilitándola para cumplir con el intercambio de nutrientes y la capacidad para descartar los materiales de desecho celular. El daño oxidativo afecta al núcleo de la célula y por lo tanto, al ADN. El ADN es la molécula que contiene la información que determina las características hereditarias. Las especies reactivas del oxígeno reaccionan con el ADN, oxidándolo y fragmentando su estructura. Si el ADN dañado consigue replicarse, perpetua la alteración en forma de mutación que se transmite a las futuras generaciones celulares. La célula queda abocada a la degeneración e incluso a la muerte por apoptosis.

Fragmentación de ADN y alteraciones de la fertilidad masculina.
Por lo tanto, si la membrana plasmática se altera, el espermatozoide pierde su poder fertilizante ya que sufre fragmentación y rotura del ADN. Se ha observado que en muchos de los varones que presentan una calidad seminal alterada (baja concentración, alteraciones de la movilidad y de la morfología) la fragmentación del ADN espermático es mayor. La fragmentación del ADN se encuentra inversamente relacionada con la capacidad fecundante del individuo. Así, cuanto mayor sea el índice de fragmentación del ADN, menor será su capacidad fecundante. Existen una serie de factores y patologías que pueden desencadenar un elevado nivel de fragmentación del ADN de los espermatozoides. Así, la exposición a temperaturas elevadas o el aumento de temperatura corporal, las inflamaciones testiculares, el daño inducido por quimioterapia, radioterapia o por exposición a tóxicos (principalmente el consumo de tabaco), la presencia de varicocele (varices testiculares), las infecciones de la vía seminal o el estrés y las alteraciones en el ritmo de sueño, pueden ser agentes que produzcan una mayor oxidación celular y por tanto, pueden provocar daños en el ADN espermático que reduzcan su capacidad de fecundar y conlleven también, un empeoramiento de los resultados de las técnicas de reproducción asistida.

Test de detección de la fragmentación de ADN.
Los estudios habituales de semen determinan la concentración, la motilidad y la morfología espermática, algunos parámetros bioquímicos y enzimáticos y ciertas pruebas funcionales y genéticas. A pesar de estos estudios y de la obligatoria historia clínica y revisión andrológica, siguen siendo muchos los varones en los que no se puede determinar la causa de infertilidad. Sin embargo, se ha observado que la fragmentación de ADN en los espermatozoides puede ser la explicación a un elevado porcentaje de casos en los que la infertilidad quedaba sin diagnóstico y también a muchos fracasos de fertilización, de detención del desarrollo embrionario y de gestaciones no evolutivas. Así, se ha determinado que a partir de un 25-30% de espermatozoides con ADN fragmentado, la probabilidad de lograr un embarazo a término es menor del 1%, tanto en fecundación natural como en técnicas de reproducción asistida. Evenson et al. J Androl, 23 (2002) – Fernandez et al. J Androl, 24 (2002) – Larson et al. Hum reprod, 15 (2000) – Isachenko et al. Hum Reprod (2004)

Una nueva revolución en los tratamientos de fertilidad: la selección mediante separación magnética de espermatozoides con ADN no fragmentado.
La selección de una población de espermatozoides con el ADN sano la podemos lograr mediante una nueva técnica: la separación magnética por columnas de anexina V. Los espermatozoides que han iniciado el proceso de apoptosis, al tener la membrana plasmática alterada, exponen la fosfatidilserina -habitualmente en el interior del citoplasma- a la superficie de la célula. La fosfatidilserina tiene la capacidad de unirse específicamente a la proteína anexina V. Si incubamos los espermatozoides en anexina V a la que previamente le hemos acoplado pequeñas esferas metálicas, resultará que en la membrana de los espermatozoides que han iniciado el proceso de apoptosis se pegarán las proteínas unidas a las esferas metálicas. Después, pasaremos la muestra seminal por un campo magnético y los espermatozoides con metal en su membrana quedarán adheridos al imán, mientras que los que estén sanos pasarán, quedando libres. De esta forma, podemos separar de una manera muy eficaz los espermatozoides que han iniciado el proceso de apoptosis y aquellos que tengan el  ADN fragmentado.

El uso de una población de espermatozoides no apoptóticos, con membranas intactas y ADN no fragmentado, utilizando la separación magnética con columnas de anexina en Fecundación In Vitro – ICSI, representa un incremento en la tasa de gestación bioquímica del 87,5% y del 114,3% de gestación evolutiva, optimizando los resultados de técnicas de reproducción asistida y ser, por lo tanto, una alternativa terapéutica efectiva para aquellos casos en los que existe fracaso de fertilización, baja calidad embrionaria, detención temprana del desarrollo embrionario, abortos de repetición  y esterilidad sin causa aparente.

Dr. Javier Ruiz Romero
Director del Servei d’Andrologia
Fertilab, Institut Català de Fertilitat