Evaluación de la fragmentación del ADN espermático en el análisis de la calidad del semen porcino

La determinación de la integridad del material genético de los espermatozoides porcinos aporta nuevos datos a la hora de intentar predecir la fertilidad de un eyaculado.

Cristina Tomás [1], José Gómez-Fernández [2], Emilio Gómez-Izquierdo [2], Raúl Sánchez-Sánchez [3] y Eduardo de Mercado [2]
1. Centro de Investigación y Tecnología Animal (CITA), Instituto Valenciano de Investigaciones Agrarias (IVIA).
2. Centro de Pruebas de Porcino, Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León (ITACyL).
3. Departamento de Reproducción Animal, INIA.

El análisis de la calidad del semen es una herramienta esencial en la inseminación artificial. De forma habitual se utilizan varias técnicas de contrastación seminal para realizar una valoración de la calidad del semen, que nos ayudarán a determinar su futuro uso.

Las técnicas que se emplean con más frecuencia en todas las especies son motilidad de los espermatozoides, calidad del movimiento, estado de la membrana espermática, morfología y concentración de los espermatozoides, y valoración del estado del acrosoma.

Calidad del semen y fertilidad 

Las técnicas de contrastación seminal se usan de forma rutinaria en la producción animal, ya que son pruebas rápidas y que aportan gran información sobre la estructura y funcionalidad del espermatozoide. Pero estudios recientes indican que estas características seminales no tienen una correlación significativa con la futura fertilidad del semen.

Una posible explicación de este hecho es que ninguna de estas cualidades analiza el estado del ADN, y recientemente se ha observado en algunas especies que la integridad del material genético está claramente relacionada con la fertilidad del semen. Dicha integridad es un parámetro independiente de otros analizados de forma rutinaria en los seminogramas.

Análisis de la fragmentación del ADN 

El estudio de la integridad del material genético se realiza mediante el análisis de la fragmentación del ADN. Con este control, tal y como indica su nombre, identificamos roturas o lesiones del material genético del espermatozoide, y cuanto mayor sea el número de estas lesiones, menor será la integridad del ADN y, por tanto, mayor será la probabilidad de que disminuya la fertilidad del mismo. Estas roturas, en algunos casos, pueden ser reparadas por el ovocito durante la fecundación, pero esto dependerá del tipo de lesión del ADN, el porcentaje del ADN afectado, y la calidad del ovocito.

Causas de fragmentación del ADN

La fragmentación del ADN puede estar causada por factores externos o por factores intrínsecos del animal.

Factores externos

Entre los factores externos cabe destacar la exposición a temperaturas elevadas, enfermedades inflamatorias agudas y crónicas, episodios febriles y medicamentos, que causan la activación de las enzimas caspasas y endonucleasas espermáticas que inducirán la fragmentación del ADN.

Actualmente se ha descubierto el estrés oxidativo post-testicular como un nuevo factor externo causante del daño del material genético espermático. Dicho estrés está causado por radicales libres producidos por los espermatozoides inmaduros o por células epiteliales del epidídimo que dañan directamente el material genético del espermatozoide durante su transporte a través del mismo.

Factores intrínsecos

Los factores intrínsecos del animal son principalmente dos: la selección ineficiente y la maduración incorrecta, y se deben a componentes genéticos propios del animal.

La selección ineficiente ocurre durante la producción espermática en los túbulos seminíferos, donde en algunos casos los espermatozoides o sus células progenitoras poseen algún tipo de alteración genética que causan roturas o defectos en el ADN. Los espermatozoides dañados de forma general son seleccionados y eliminados, pero es posible que este mecanismo de selección falle y aparezcan espermatozoides con el ADN dañado en el eyaculado.

La maduración incorrecta es el segundo factor más importante. Sucede durante el transporte de los espermatozoides por el epidídimo, donde adquieren capacidad para tener motilidad, y sufren una condensación de la cromatina en la que se forman puentes de disulfuro entre los residuos de cisteínas de las protaminas (proteínas de condensación del ADN específicas de los espermatozoides) que le proporcionan una estructura muy rígida. Si el proceso de maduración no se lleva correctamente se producirán lesiones en el ADN espermático.

Correlación entre fragmentación del ADN y calidad seminal Si bien la fragmentación se muestra como una característica completamente independiente de los otros parámetros de calidad seminal que se evalúan actualmente, algunos autores determinan que existe una cierta correlación entre muestras con baja calidad seminal y un elevado número de espermatozoides fragmentados.

En algunas pruebas se ha podido apreciar una correlación positiva entre niveles elevados de fragmentación de ADN, con la presencia de gota citoplasmática proximal. Esto se debería a que la presencia de esta morfoanomalía nos indicaría que las células están en un estado inmaduro del proceso de formación del espermatozoide, de modo que este grado de inmadurez puede estar relacionado con errores en el ensamblaje del ADN. En otros trabajos, en cambio, no se han podido relacionar elevados niveles de gotas citoplasmáticas proximales en los espermatozoides con una alta frecuencia de ADN fragmentado.

En los experimentos indicados anteriormente con semen de cerdo Ibérico, de los dos animales encontrados con un alto nivel de fragmentación tan sólo uno de ellos poseía un elevado número de gotas citoplasmáticas proximales, así como una baja calidad general, mientras que el otro mostraba una calidad seminal general muy buena. Según estos datos, no existiría una clara correlación entre ambos parámetros y sí se puede considerar la fragmentación del ADN como una característica de calidad espermática independiente.

 Aplicación de la técnica en la práctica 

El hecho de que no esté del todo esclarecida la funcionalidad del estudio de la fragmentación del ADN ha hecho que en la actualidad el estudio de la misma quede relegado a los centros de producción porcina más especializados o a grupos dedicados a investigación.

Estudios recientes han centrado sus esfuerzos en determinar si existe correlación entre la fragmentación de ADN y la reducción de la fertilidad de dosis seminales de semen congelado-descongelado. El efecto de la congelación sobre el ADN no está del todo claro, ya que algunos autores afirman que dicho proceso produce una alteración en la cadena de ADN, mientras que otros determinan que este proceso no tiene ningún efecto sobre la integridad del material genético.

Por todo ello el estudio de la fragmentación del ADN en porcino se plantea como una herramienta independiente del resto de pruebas de contrastación seminal utilizadas para valorar la calidad del semen. Sería muy importante que se desarrollasen más trabajos de investigación que permitiesen esclarecer las causas (intrínsecas y/o extrínsecas) que originan la fragmentación de las cadenas de ADN, así como la repercusión que tiene esta prueba sobre la fertilidad y prolificidad de las dosis seminales.

Correlación entre integridad del ADN y fertilidad

Dado que la fragmentación del ADN es un factor independiente del resto de parámetros analizados normalmente y, como se ha observado en la especie humana, puede tener una alta correlación con la infertilidad, se hace indispensable su análisis para la determinación de animales subfértiles. Esto ocurre especialmente si los eyaculados van a ser utilizados en procesos como conservación del material genético, selección de estirpes o en la mejora genética de una raza de producción. El hecho es que se ha observado en personas que el uso de semen con un alto porcentaje de semen fragmentado impedirá que un tratamiento de fecundación in vitro finalice con éxito o, en casos más extremos, que los embarazos acaben en abortos o malformaciones fetales. Situación en porcino En porcino aún no se han encontrado datos esclarecedores. En términos generales, las investigaciones más recientes indican que los eyaculados con una proporción de espermatozoides fragmentados por debajo del 15-20 % no tienen problemas de fertilidad, y de media la mayoría de los machos analizados presentan un nivel de fragmentación menor del 5 %. Pero algunos autores han encontrado valores de fragmentación del ADN mayores del 40 %, localizados en un 16 % de eyaculados usados normalmente en inseminación artificial. En estudios realizados en el Centro de Pruebas de Porcino del Instituto Tecnológico Agrario de Castilla y León con cerdo Ibérico, esta proporción de fragmentación media identificada ha sido aún menor, apenas del 1,5 %. Así, se detectaron tan sólo dos eyaculados de un total de 61 machos con una proporción elevada de espermatozoides fragmentados, que en ningún caso superaba el 16 %.

Bibliografía disponible en www.albeitar.grupoasis.com/bibliografias/fragmentacionADN169.doc