Científicos hallan la razón por la que los espermatozoides salen ‘defectuosos’
De las parejas que tiene problemas para concebir, una cuarta parte se debe a la infertilidad del hombre. Ahora, un nuevo estudio identifica los mecanismos culpables de este problema, que incluso podría ser hereditario.
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Durante la última década, las investigaciones han relacionado la infertilidad masculina con los espermatozoides defectuosos que, durante su desarrollo, no pueden “expulsar” las histonas (proteinas del ADN), lo que no les permite transferir el material genético en la fecundación. Sin embargo, no había sido posible entender los mecanismos que causaban este problema. Hasta ahora.
Los investigadores de Penn Medicine han utilizado nuevas herramientas para ubicar de forma precisa aquellas histonas retenidas, así como el gen clave que regula este proceso, el Gcn5. De esta manera, los científicos crearon una versión mutada del gen, que les permite rastrear los defectos en los espermatozoides desde las primeras etapas del desarrollo hasta la fertilización.
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El estudio, publicado en Development Cell, no solo es importante para comprender la infertilidad masculina y las formas de revertirla, sino también las posibles mutaciones genéticas que se transmiten al embrión.
Estos procesos se deben a la epigenética (los factores que influyen en la genética de un organismo y que no están codificados en el ADN).
“Para los hombres que tienen infertilidad inexplicable, todo puede parecer normal para los médicos: recuento normal de semen, motilidad normal. Sin embargo, aún pueden tener problemas para concebir”, escribe Lacey J. Luense, primer autor del estudio.
Ilustración de la proteína Gcn5, responsable del "desalojo" de las histonas en espermatozoides. Crédito: Phosphosite.
“Una explicación para los problemas persistentes es que las histonas se encuentran en la ubicación incorrecta, lo que puede afectar los espermatozoides y luego el desarrollo temprano. Ahora, tenemos un muy buen modelo para estudiar lo que sucede cuando no se eliminan las histonas adecuadamente en los espermatozoides y cómo se vería eso en el embrión”, refiere el investigador.
Un espermatozoide sano pierde entre el 90 y 99 por ciento de las histonas, las principales proteínas de la cromatina que empaquetan el ADN y activan y desactivan los genes. Estas son reemplazadas por las protaminas, protenias más pequeñas que empaquetan mejor el material genético y lo dejan listo para ser transferido durante la fecundación.
Los científicos aplicaron la tecnología conocida como secuenciación ATAC para rastrear las ondas de histonas en determinados sitios del genoma durante las distintas etapas del desarrollo de esperma en ratones.
Reveladores hallazgos
Encontraron que los ratones creados con el gen Gcn5 mutado, tenían una fertilidad muy baja. Asimismo, mostraron que las histonas retenidas en espermatozoides de ratones sin modificar tenían su origen en la etapa embrionaria, lo que corrobora la hipótesis de que las histonas paternas transfieren información epigenética a sus descendientes.
Determinaron que es necesaria la presencia del gen Gcn5, así como su buen funcionamiento para que los espermatozoides puedan desempeñarse de manera óptima en la fecundación.
Un anterior estudio determinó que la proteína Cdh5 era la encargada de empaquetar la información genética. El espermatozoide de la derecha no posee Cdh5.
En la actualidad, hay numerosos medicamentos epigenéticos que se usan para tratar el cáncer y otras enfermedades. Por sus mecanismos de acción, estos podrían ser la vía para un tratamiento que permita a los espermatozoides expulsar las histonas.
Los científicos aún deben estudiar más a fondo lo que está impulsando estas mutaciones epigenéticas. Aunque, según Luense, hay diferentes factores que pueden alterar el epigenoma del esperma, como la dieta, las drogas y el alcohol.
