¿Son lo mismo las vacuolas espermáticas que las ovocitarias?

VACUOLAS ESPERMÁTICAS Y
OVOCITARIAS
Beatriz González Soto, Fernando Vázquez Camino
VACUOLAS ESPERMÁTICAS
Introducción
En las últimas décadas se han desarrollado diversos métodos para
mejorar el diagnóstico de la esterilidad masculina, entre ellos, la técnica de
MSOME (de las siglas en inglés Motile Sperm Organelle Morphology
Examination) que consiste en la selección morfológica a gran aumento (x6600)
de
espermatozoides
móviles,
como
paso
previo
a
la
inyección
1
intracitoplasmática de los mismos (ICSI) . Esta técnica ha permitido describir
algunas anomalías presentes en la cabeza de los espermatozoides,
especialmente las vacuolas espermáticas2, que pueden definirse como
concavidades desde la superficie de la cabeza espermática hasta el núcleo a
través del acrosoma3. Para que un espermatozoide sea considerado
morfológicamente normal, la región acrosomal no debe contener ninguna
vacuola grande, y no más de dos vacuolas pequeñas, las cuales no pueden
ocupar más del 20% de la cabeza espermática; la región post-acrosomal no
debe contener ninguna vacuola4.
Los
datos
publicados
en
la
literatura sobre
la
incidencia
de
espermatozoides con vacuolas grandes respecto a la totalidad de la muestra
seminal varía sustancialmente en los estudios realizados por diversos autores
(30-40%5, a 53.4%6 y 73.2%2). Esta variabilidad puede deberse a diferencias
en el tamaño muestral, a la calidad espermática de la población seleccionada, y
a la gran discrepancia que existe para definir qué porcentaje del área de la
cabeza espermática debe ocupar una vacuola para ser considerada grande.
Con el objetivo de crear una clasificación basada en un único criterio y evitar
así variabilidad, recientemente, un grupo ha propuesto una clasificación
MSOME (basada únicamente en el área relativa de la vacuola respecto a la
cabeza espermática)7:
-
Tipo 0: espermatozoides sin vacuolas.
-
Tipo 1: espermatozoides con vacuolas que ocupan 0 – 5.9% del área
nuclear.
-
Tipo 2: espermatozoides con vacuolas que ocupan 5.9 – 12.4% del
área nuclear.
-
Tipo 3: espermatozoides con vacuolas que ocupan más del 12.4%
del área nuclear.
Etiología
El origen de las vacuolas espermáticas y su impacto en el desarrollo
embrionario posterior es poco conocido8. Se han observado principalmente en
la región anterior y media de la cabeza espermática y se cree que tienen un
origen nuclear9. A continuación se detallan los diferentes orígenes descritos por
diversos autores.
Fragmentación del ADN
Entre las anomalías relacionadas con el daño en el ADN que han podido
observarse durante la clasificación MSOME se encuentran las vacuolas
espermáticas, especialmente aquellas que ocupan más del 50% del área de la
cabeza del espermatozoide10. Algunos autores describen un aumento
significativo de la incidencia de ADN fragmentado en espermatozoides con
vacuolas frente a aquellos que no presentaban vacuolas10,11 (análisis
realizados mediante la técnica de TUNEL -de las siglas en inglés Terminal
dUTP Nick-End Labeling-). Sin embargo, otros autores no encuentran esta
asociación entre el daño en el ADN y la presencia de vacuolas nucleares9,12.
Esta contradicción en los resultados podría explicarse por dos hipótesis. En
primer lugar, diferencias en el tamaño de las vacuolas en las distintas
publicaciones (área vacuolar mayor al 50% versus área vacuolar mayor al
13%); en segundo lugar, el análisis de TUNEL con microscopio de
fluorescencia puede estar sujeto a cierta subjetividad9.
Reacción acrosómica
Estudios recientes han relacionado la presencia de vacuolas en el
espermatozoide con el proceso de la reacción acrosómica (RA) mediante
técnicas de inmunofluorescencia y MSOME. Algunos autores observaron que
los espermatozoides que han sufrido reacción acrosómica presentaban una
forma regular de la cabeza y pocas o ninguna vacuolas, mientras que
espermatozoides con RA intacta o incompleta, mostraron grandes vacuolas en
la parte anterior de la cabeza. Si las vacuolas están relacionadas con el
material acrosómico, la inducción de la RA debería incrementar el porcentaje
de espermatozoides sin vacuolas. Esto también fue demostrado por los mismos
autores mediante la inducción artificial de la RA y el consecuente aumento de
espermatozoides libres de vacuolas13. Estas mismas observaciones fueron
descritas por otro grupo de investigación que evaluó de forma precisa la
morfología del acrosoma y del núcleo mediante microscopio de deconvolución,
técnica que permite visualizar estructuras tridimensionales12. Todo lo descrito
anteriormente sugiere que las vacuolas tienen su origen en el acrosoma.
Condensación de la cromatina
El correcto empaquetamiento de la cromatina espermática protege al
ADN de daños físicos y químicos. Varios estudios han encontrado fallos en la
condensación de la cromatina en presencia de espermatozoides con vacuolas
grandes en comparación con espermatozoides sin vacuolas que presentaron
una tasa de cromatina condensada mayor (estudios mediante tinción de los
núcleos espermáticos con azul de anilina). Con estos resultados se sugiere que
la aparición de vacuolas tiene un origen nuclear, son una huella relacionada
con fallos en la condensación de la cromatina12.
Morfología espermática y vacuolas
Diferentes investigadores han estudiado la relación entre la morfología
espermática y la presencia de vacuolas, aunque los resultados han sido
controvertidos: algunos autores no encuentran ninguna asociación entre
ambas2, mientras otros sí han observado una fuerte correlación, describiendo
un porcentaje de espermatozoides anormales con vacuolas nucleares
significativamente mayor9,¡Error! Marcador no definido.,14.
Anomalías cromosómicas y vacuolas
La detección de anomalías cromosómicas mediante hibridación in situ
fluorescente (FISH) para los cromosomas X, Y y 18 en un grupo de
espermatozoides en ausencia de vacuolas en comparación con un grupo de
espermatozoides con vacuolas (≥25% de área vacuolar) no mostró diferencias
significativas en términos de tasa de aneuploidía12. Otro grupo que realizó el
mismo análisis si encontró un aumento en la incidencia de anomalías
cromosómicas en los espermatozoides vacuolados (> 13% de área vacuolar)9.
Sin embargo, los resultados de este último trabajo deberían tomarse con
cautela debido al pequeño tamaño muestral. Además, la interpretación de la
técnica de FISH no está exenta de determinada variabilidad entre observadores
del mismo centro, y entre diferentes laboratorios.
Edad del varón y vacuolas
Evidencias epidemiológicas sugieren que existe una disminución de la
calidad seminal (ej.: volumen, movilidad, y morfología) con el incremento de la
edad del varón. También el aumento de la edad paterna se ha asociado con
una mayor frecuencia de abortos, anomalías cromosómicas y otras
enfermedades15.
Un estudio reciente ha analizado la influencia de la edad del varón en la
calidad espermática mediante MSOME en una gran muestra de varones
sometidos a Técnicas de Reproducción Asistida (TRA). Los resultados
demostraron que el porcentaje de espermatozoides normales decrece
significativamente con el aumento de la edad del varón, al igual que la tasa de
espermatozoides con vacuolas grandes (>50% de área vacuolar) aumenta
significativamente con la edad del sujeto15.
Influencia en el éxito de ICSI
Diversos estudios han correlacionado negativamente la presencia de
vacuolas espermáticas con las tasas de fecundación, implantación y gestación,
así como una disminución en la tasa de aborto cuando los espermatozoides
eran seleccionados mediante MSOME evitando así microinyectar ovocitos con
espermatozoides vacuolados1,2. Sin embargo, existen otros autores que
describen que las vacuolas espermáticas no afectan a los resultados de ICSI e
incluso concluyen que no debería descartarse un espermatozoide solo por el
hecho de tener vacuolas en la cabeza, sino que lo realmente importante es el
tamaño de éstas, debiendo evitar el uso de espermatozoides con vacuolas
grandes (>50%)3.
VACUOLAS OVOCITARIAS
Introducción
Con la aplicación de la ICSI, que requiere la denudación del ovocito de
las células del cúmulo, ha emergido gran cantidad de información sobre la
morfología ovocitaria16. Un ovocito de morfología óptima es aquel de forma
esférica rodeado de una zona pelúcida uniforme, con citoplasma traslúcido,
homogéneo
y libre de inclusiones, y un corpúsculo polar de tamaño
adecuado17. Sin embargo, la mayoría de los ovocitos (60-70%) que se
recuperan en ciclos estimulados presentan una o más características
morfológicas anormales. Estas anomalías pueden dividirse en dos grupos18:
-
Anomalías extracitoplasmáticas: forma irregular de los ovocitos,
anomalías en la zona pelúcida, espacio perivitelino aumentado o
granuloso, y morfología anormal del primer corpúsculo polar.
-
Anomalías citoplasmáticas: diferentes tipos y grados de granulación,
variaciones de color, aparición de cuerpos refringentes, agregaciones
de retículo endoplasmático liso y presencia de vacuolas.
La vacuolización es probablemente, el dismorfismo citoplasmático más
evidente y dinámico en ovocitos humanos. Las vacuolas varían tanto en
número como en tamaño, y pueden definirse como inclusiones citoplasmáticas
rodeadas de membrana y rellenas de un fluido virtualmente idéntico al del
espacio perivitelino19. La incidencia de ovocitos con una vacuola oscila, según
estudios, entre el 3% y el 12%20,21, mientras que la presencia de múltiples
vacuolas en un ovocito es menos frecuente, presentándose sólo en 1%22,23.
Etiología
El origen de las vacuolas ovocitarias no está claro. Se cree que pueden
aparecer espontáneamente o mediante fusión de vesículas preexistentes
derivadas del aparato de Golgi o del retículo endoplasmático liso (REL)19.
Algunos autores sugieren que las vacuolas surgen en la transición del ovocito
metafase I a metafase II alrededor de la extrusión del primer corpúsculo polar,
basándose en que, durante todo su estudio, tan sólo una vacuola apareció en
una vesícula germinal, en estadio de profase I24. También se ha relacionado la
vacuolización con degeneración celular y atresia ovocitaria25.
Un grupo de investigadores identificaron tres tipos de vacuolas durante
su estudio: (1) aquellas que ya estaban presentes en la recuperación ovocitaria
(aparecen rápidamente durante la maduración del ovocito); (2) vacuolas
creadas de forma artificial por el embriólogo durante la ICSI debido a la
introducción del medio; y (3) vacuolas que se acompañan de bloqueo en el
desarrollo embrionario en ciclos de ICSI y FIV24.
Anomalías cromosómicas y vacuolas
Los ovocitos con morfología anormal han sido relacionados con una
elevada frecuencia de aneuploidías19; sin embargo, no se conoce qué
dismorfismos en concreto están asociados con una alta tasa de anomalías
cromosómicas18. Además, en el caso de las vacuolas ovocitarias, éstas
aparecen agrupadas en la mayoría de los estudios como inclusiones
citoplasmáticas, junto con los cuerpos refringentes y los acúmulos de REL, lo
que podría suponer discrepancias en los resultados.
La anormalidad citoplasmática caracterizada por acumulación de REL ha
sido relacionada, en varias publicaciones, con problemas en la descendencia
cuando se han transferido embriones derivados de ovocitos con acúmulos de
REL, por lo que se recomienda un cuidado prenatal riguroso cuando se
transfieran embriones procedentes de ovocitos dismórficos26,27.
Edad de la mujer y vacuolas
Se ha observado que la aparición de inclusiones citoplasmáticas
aumenta de manera significativa en mujeres mayores de 35 años, en
comparación con aquellas menores de 35 años18.
Influencia en el éxito de ICSI
Diversos estudios han demostrado que la presencia de vacuolas en
ovocitos no afecta a la tasas de fecundación e implantación ni a la calidad
embrionaria22,28; sin embargo, se ha correlacionado negativamente con la
criosupervivencia y el desarrollo embrionario tras la fecundación29. Se ha
descrito un aumento en el porcentaje de embarazo bioquímico seguido por un
descenso de la tasa de gestación clínica después de transferir embriones
derivados de ovocitos con vacuolas30. Otros autores, constataron una menor
tasa de fecundación y desarrollo embrionario31. Cuando se analizaron por
separado la presencia de vacuolas, cuerpos refráctiles y acúmulos de REL,
solo se encontró una leve pero estadísticamente significativa disminución en la
tasa de fecundación de ovocitos vacuolados, pero ninguna de las tres
anomalías afectó a la morfología pronuclear o embrionaria32.
Una posible explicación para la divergencia de resultados es que no
todos los autores tienen en cuenta el tamaño de la vacuola. Existen
publicaciones que sí relacionan el tamaño de la vacuola con la tasa de
fecundación, estableciendo que aquellos ovocitos con vacuolas mayores a 14
µm presentarán fallo de fecundación. Este fenómeno puede explicarse por dos
hipótesis. Primero, que una vacuola grande o múltiples vacuolas produzcan en
el ovocito un deterioro mucho mayor que una vacuola de menor tamaño24.
Segundo, las vacuolas grandes pueden desplazar al huso meiótico de su
posición, resultando en un fallo de fecundación19.
¿SON
LO
MISMO
LAS
VACUOLAS
ESPERMÁTICAS
QUE
LAS
OVOCITARIAS?
El inicio del estudio de las vacuolas espermáticas y ovocitarias surge con
la introducción de nuevas tecnologías como el MSOME y la ICSI,
respectivamente. El origen de las mismas no está claro, se han presentado a lo
largo del capítulo las diferentes hipótesis propuestas por los autores. La
incidencia de vacuolas tanto en espermatozoides como en ovocitos se ve
incrementada con el aumento de la edad del sujeto (varones mayores de 40
años y mujeres mayores de 35 años presentaron mayor porcentaje de vacuolas
en sus gametos)15,18. Ambas anomalías morfológicas se han relacionado con
un aumento en la tasa de aneuploidías, aunque algunos autores han mostrado
resultados contradictorios9,12,19. Los resultados obtenidos en TRA con
espermatozoides y ovocitos vacuolados son diversos, existen autores que
encuentran una correlación negativa entre la presencia de vacuolas y tasas de
fecundación, implantación, desarrollo embrionario y gestación, y por el contrario
otros
no
observaron
esta
relación1,2,3,28,31. Como
se
ha
comentado
anteriormente, esto puede deberse a las diferencias halladas en los estudios
realizados (tamaño muestral, tipo de esterilidad, tamaño de la vacuola…etc.).
Lo que sí que parece estar claro, es que una vacuola de gran tamaño, ya sea
en el gameto masculino o femenino, va a tener un impacto más negativo sobre
los resultados de TRA que una vacuola de tamaño pequeño.
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