Estudio de nuevos biomarcadores moleculares para la mejora de la selección espermática en técnicas de reproducción asistida

Resumen

El éxito de la fecundación humana depende, entre otros eventos moleculares, de la capacidad de los espermatozoides para llevar a cabo de forma adecuada la capacitación. Este proceso implica una serie de cambios bioquímicos en los espermatozoides para favorecer su interacción con el gameto femenino. Aunque es posible capacitar las células in vitro, el tiempo óptimo para que un espermatozoide complete la capacitación en estas condiciones sigue siendo objeto de debate debido a la falta de biomarcadores de capacitación adecuados. Los estudios en esta área, se han centrado en aquellos receptores espermáticos implicados en la interacción entre gametos. En particular, el complejo molecular formado por la proteína de choque térmico A2 (HSPA2), la molécula de adhesión a hialuronidasa 1 (SPAM1) y la proteína arilsulfatasa (ARSA), ha sido estudiado por varios grupos de investigación debido a su participación en el reconocimiento del ovocito por parte del espermatozoide. Los estudios más relevantes sobre la localización de este complejo se basan en la evidencia de la colocalización de estas proteínas en la región periacrosomal de la cabeza espermática. Esta premisa, sin embargo, es controvertida, ya que otros autores han encontrado una asociación entre diferentes áreas de distribución de HSPA2 en la cabeza del espermatozoide y la fertilidad. A pesar del importante papel que desempeña este complejo proteico durante la unión del espermatozoide a la zona pelúcida del ovocito (ZP), aún no se ha ilustrado el grado de dependencia del tiempo de capacitación sobre la presencia y distribución de una topografía específica en la superficie espermática de estas proteínas. Con esta premisa, en la presente tesis evaluamos la influencia del tiempo de capacitación in vitro en la localización y distribución de HSPA2 y ARSA en la cabeza de espermatozoides humanos. Con este fin, y mediante microscopía de fluorescencia, se evaluó la presencia de HSPA2 y ARSA en donantes normozoospérmicos tanto antes como tras la capacitación in vitro durante una y cuatro horas. Además, se utilizó la microscopía electrónica de campo de alta resolución (FE-SEM; Microscopía electrónica de barrido de emisión de campo; del inglés Field emission scanning electron microscopy) para cuantificar la densidad de ARSA y la localización específica de esta proteína en los diferentes dominios de la membrana espermática antes y después de la capacitación in vitro durante una y cuatro horas. Con respecto al porcentaje de células positivas para HSPA2, no se observaron diferencias significativas entre las poblaciones analizadas antes y después de una hora de capacitación. No obstante, observamos un porcentaje significativamente mayor de células marcadas con HSPA2 tras cuatro horas de capacitación in vitro. A pesar de que no se pudo determinar un patrón de distribución de HSPA2 predominante en las células que fueron positivas antes de la capacitación, el patrón de distribución mayoritario después de la capacitación fue de fluorescencia en la banda ecuatorial y el acrosoma. Al estudiar la distribución de ARSA, se observó un aumento significativo en el porcentaje de células positivas para esta proteína tras la capacitación, pero sin diferencias entre una y cuatro horas de incubación. Al igual que ocurría con HSPA2, el análisis mediante microscopía de fluorescencia no mostró un patrón mayoritario de distribución de ARSA en la subpoblación espermática previa a la capacitación, mientras que tras este proceso, las células presentaron de manera predominante un marcaje intenso en la región acrosomal. Por otra parte, el análisis mediante microscopía electrónica de barrido de emisión de campo, mostró una agregación de ARSA en la región periacrosomal tras la capacitación. Nuestros resultados apuntan que el complejo formado por HSPA2, ARSA y SPAM1 requiere más de una hora de capacitación in vitro para distribuirse correctamente en la cabeza espermática. Además, el presente estudio proporciona evidencias sólidas de la utilidad de HSPA2 y ARSA como biomarcadores de capacitación, sugiriendo su uso como biomarcadores suplementarios al clásico análisis seminal antes de una técnica de reproducción artificial.