El estrés reduce la motilidad del esperma al alterar las mitocondrias

Por la Dra. Sushama R. Chaphalkar, PhD. Revisado por Benedette Cuffari, M.Sc. Sep 16 2024

Un nuevo estudio revela cómo el estrés aumenta la movilidad de los espermatozoides mediante cambios mitocondriales y epigenéticos.

Estudio: El estrés aumenta la respiración y la motilidad de los espermatozoides en ratones y hombres. Crédito de la imagen: Rost9 / Shutterstock.com

En un estudio reciente publicado en Nature Communications, los investigadores investigan los efectos del estrés percibido en la motilidad y maduración de los espermatozoides.

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Los cambios en la motilidad espermática inducidos por el estrés se producen tras un acontecimiento estresante, según un estudio

Se ha descubierto que el estrés aumenta la motilidad de los espermatozoides en humanos al cabo de dos o tres meses. En ratones, el estrés induce una regulación génica diferencial y altera la composición de las vesículas extracelulares (VE), lo que posteriormente provoca alteraciones en la actividad mitocondrial y la motilidad de los espermatozoides.

Estrés y fertilidad

El estrés influye en la aptitud reproductiva a largo plazo; sin embargo, los mecanismos celulares y moleculares subyacentes responsables del impacto del estrés en la fertilidad siguen sin estar claros. Las pruebas sugieren que el estrés prolongado induce la alostasis, un proceso en el que los cambios inducidos por el estrés en la función celular persisten una vez finalizado el estrés.

Las células epiteliales epididimarias (EEC) de los varones segregan factores y VE portadoras de carga, que son fundamentales para la maduración de los espermatozoides. Investigaciones anteriores indican que los cambios inducidos por el estrés en las VE secretadas por las EEC afectan a la composición y la fertilidad de los espermatozoides.

El receptor de glucocorticoides (GR), que es fundamental en las respuestas al estrés, influye en los procesos mitocondriales y transcripcionales. En el presente estudio, los investigadores examinan cómo el estrés altera la función espermática a través de vías metabólicas y mitocondriales, en las que intervienen especialmente los GR. También investigan los efectos del estrés percibido previamente sobre la motilidad espermática en los hombres.

Acerca del estudio

Se reclutó a un total de 34 varones sanos de entre 18 y 35 años de la Universidad de Colorado y el área metropolitana de Denver a través de redes sociales y folletos. Se examinaron los antecedentes médicos de los participantes en el estudio y se excluyeron en función de criterios específicos, como el uso de medicación psicotrópica, el abuso de sustancias y las anomalías espermáticas.

Todos los participantes completaron evaluaciones, incluida la escala de estrés percibido (PSS), y proporcionaron muestras de semen tras un periodo de abstinencia de dos días. Las muestras de semen se procesaron de acuerdo con las recomendaciones de la Organización Mundial de la Salud (OMS) y se analizaron con un analizador de esperma asistido por ordenador. Se utilizó un modelo de efectos mixtos para evaluar la asociación entre la velocidad del esperma y el estrés percibido previamente.

Para los experimentos in vitro, se cultivaron células epiteliales del epidídimo distal de ratón inmortalizadas (DC2) y se trataron con corticosterona. Se aislaron espermatozoides y VE de ratones macho y se coincubaron.

Para estudiar la expresión génica y las modificaciones de la cromatina, se llevaron a cabo la escisión bajo dianas y la liberación mediante nucleasas (CUT&RUN) y el aislamiento del ácido ribonucleico (ARN). Se realizó una respirometría para evaluar las tasas de consumo de oxígeno en células DC2 y espermatozoides.

Se midió la actividad enzimática del complejo I para evaluar la función mitocondrial. Para el análisis de proteínas se utilizó inmunotransferencia Western, mientras que la microscopía electrónica de transmisión permitió visualizar las estructuras mitocondriales.

Tanto en los estudios de cohortes humanas como en los estudios in vitro con animales se utilizó el cegamiento y la aleatorización para reducir el sesgo. Para el análisis de los datos se utilizaron diversas herramientas bioinformáticas y métodos estadísticos.

Conclusiones del estudio

El volumen, la concentración y la motilidad del esperma no cambiaron significativamente en los humanos. La PSS en los tres meses anteriores a la recogida de esperma se asoció positivamente con la velocidad media del trayecto (VAP), la velocidad curvilínea (VCL) y la velocidad en línea recta (VSL). Una mayor PSS en este punto temporal se correlacionó con un aumento de las métricas de motilidad espermática, mientras que la PSS en el momento de la recogida y los dos meses anteriores no fueron significativamente diferentes.

In vitro, más de la mitad de los sitios de unión de H3K27me3, un represor transcripcional que responde al estrés, estaban situados cerca de promotores de genes, con 7.282 regiones que presentaban cambios en H3K27me3. Los sitios de unión estaban vinculados a genes implicados en la organización y el metabolismo mitocondrial, lo que indica que el estrés previo puede afectar a la maduración de los espermatozoides a través de cambios persistentes en la regulación génica.

Se identificaron un total de 11 módulos de genes y 272 genes expresados diferencialmente, con el módulo relacionado con la función mitocondrial fuertemente correlacionado con el tratamiento previo con corticosterona. El tratamiento con corticosterona redujo la respiración mitocondrial basal y la producción de trifosfato de adenosina (ATP) en las EEC, al tiempo que aumentó la ultraestructura ortodoxa mitocondrial.

Se observaron cambios en la localización del GR, junto con una reducción del GR nuclear, un aumento del GR mitocondrial y una alteración de la respiración espermática. La inyección de sustratos indicó una respiración reducida para los sustratos del complejo I en las EEC postcorticosterona.

Las VE de EEC tratadas con corticosterona eran más pequeñas y aumentaban la respiración mitocondrial de los espermatozoides y las tasas de producción de ATP. La exposición a EVs de EECs tratadas con corticosterona mejoró los parámetros de motilidad espermática, incluyendo la velocidad de curva, VAP y VSL, sin afectar al porcentaje de motilidad global.

Conclusiones

Los resultados del estudio revelan una asociación dependiente del tiempo entre el estrés percibido previamente y las funciones espermáticas cruciales. Las VE también se identificaron como importantes comunicadores intercelulares con posibles aplicaciones terapéuticas para mejorar la función espermática. Otros procesos moleculares importantes se relacionaron con la alostasis, en particular los cambios mitocondriales y epigenéticos desencadenados por el estrés.

En conjunto, estas observaciones sugieren que el control del estrés podría ser un componente crucial para mejorar los resultados reproductivos en los hombres, lo que subraya la necesidad de un enfoque holístico en las evaluaciones y los tratamientos de la fertilidad.