Los Polimorfismos del Gen del Receptor de Andrógenos y la Aromatasa Tienen un Efecto Sinérgico e Influencian la Calidad del Semen

• AUTOR : Lazaros L, Xita N, Georgiou I y colaboradores
• TITULO ORIGINAL : Semen Quality is Influenced by Androgen Receptor and Aromatase Gene Synergism
• CITA : Human Reproduction 27(12):3385-3392, Dic 2012
• MICRO : Los polimorfismos RA(CAG) n y CYP19(TTTA) n probablemente afectan la biodisponibilidad de los andrógenos a nivel testicular, al influenciar la actividad de los receptores de andrógenos y la aromatasa, respectivamente.

Introducción

Los andrógenos desempeñan un papel fundamental en el comienzo y el mantenimiento de la espermatogénesis. Estas hormonas regulan la finalización de la meiosis y también modulan la transformación de los espermatocitos hacia las espermátides redondeadas, que son células haploides. Los andrógenos ejercen sus acciones mediante el receptor de andrógenos (RA). En el epidídimo, el RA es fundamental para producir el ambiente fisiológico que permite la maduración de los espermatozoides. La aromatasa es una enzima que cataliza la conversión de los andrógenos en estrógenos. La transcripción de la aromatasa se observó en espermatozoides eyaculados de seres humanos y en varias células testiculares (células de Leydig, células de Sértoli, espermatocitos y espermátides).

La asociación del RA y la aromatasa con la espermatogénesis se reveló al estudiar ratones macho knockout (KO) para ambos genes. Los ratones KO para el RA presentaron una apariencia externa femenina, testículos pequeños y detención de la espermatogénesis en la fase paquiteno del espermatocito. Estos animales son fértiles inicialmente, sin alteraciones histológicas o morfológicas graves a nivel testicular. A largo plazo, presentan deterioro progresivo en la espermatogénesis, que resulta en la disminución tanto de las espermátides redondeadas como de las elongadas. Finalmente, los ratones KO para la aromatasa muestran aumento de la apoptosis y reducción de la maduración de los espermatozoides, que lleva a la producción de espermatozoides con menor motilidad e incapaces de fertilizar los ovocitos.

El RA es producto de una copia única de un gen localizado en el cromosoma X (Xq11-12). La variante genética más estudiada del RA consiste en un polimorfismo de repetición de CAG en el primer exón. Este segmento del gen codifica un tramo de poliglutamina en el extremo amino terminal del dominio de transactivación de la proteína del RA. Esto afecta la actividad transcripcional del receptor.

La aromatasa forma parte del complejo enzimático citocromo P450, compuesto por 2 proteínas, la reductasa de NADPH y la aromatasa. La aromatasa P450 se encuentra codificada por un único gen, el CYP19, que se localiza en el cromosoma 15. El CYP19 consiste en 9 exones que dan origen a una única proteína de 55 kDa. Su variante genética más estudiada es una repetición en tándem de un tetranucleótido corto (TTTA)n en el cuarto intrón.

El objetivo del presente estudio fue explorar los potenciales efectos sinérgicos de los polimorfismos del RA(CAG)n y del CYP19(TTTA)n sobre la calidad del esperma. Asimismo, se tomó en cuenta la influencia del RA y del CYP19 sobre la acción de los andrógenos y su biodisponibilidad a nivel testicular.

Materiales y métodos

Se incluyeron en el análisis 450 hombres griegos, de origen caucásico. De ellos, 200 sujetos fueron clasificados como oligozoospérmicos (OZ) y 250 participantes se consideraron normozoospérmicos (NZ). Esta clasificación se realizó según los criterios de 1999 de la Organización Mundial de la Salud (OMS). Se consideraron OZ los individuos con < 20 x 106 espermatozoides/ml, y NZ, los participantes con > 20 x 106 espermatozoides/ml. Fueron excluidos del análisis los varones con microdeleciones del cromosoma Y o alteraciones en el cariotipo. También se excluyeron los individuos que tenían hidrocele, varicocele, hipogonadismo hipogonadotrófico y síndromes obstructivos del tracto seminal.

Se midieron en cada participante los valores séricos de hormona folículo estimulante (FSH), hormona luteinizante (LH), testosterona total y estradiol mediante quimioluminiscencia. Se les solicitó a los participantes mantener la abstinencia sexual por 4 días previos al espermograma. El análisis del semen se realizó sobre la base de las recomendaciones de la OMS. Dos investigadores independientes realizaron el análisis a ciego de las muestras de semen y se calculó el promedio de los valores de ambos investigadores.

Se extrajo del esperma el ácido desoxirribonucleico. Los polimorfismos del RA(CAG)n y del CYP19(TTTA)n se analizaron mediante la técnica de reacción en cadena de la polimerasa. En cada alelo en particular se estudió el número de repeticiones CAG y TTTA.

Resultados

No hubo diferencia entre los grupos en cuanto a la edad ni el índice de masa corporal. Los participantes OZ presentaron significativamente menor concentración de espermatozoides/ml de esperma, menor motilidad de éstos y menor porcentaje de espermatozoides morfológicamente normales. Asimismo, los sujetos OZ tuvieron valores significativamente mayores de FSH y LH y valores menores de testosterona total. No hubo diferencia significativa entre los grupos en cuanto al valor de estradiol.

La amplificación del polimorfismo del RA(CAG)n reveló 18 alelos con 12 a 32 repeticiones. Los alelos del RA(CAG)n se subdividieron en dos subgrupos: alelos del RA cortos (< 22 repeticiones CAG) y alelos del RA largos (> 22 repeticiones CAG). Los participantes fueron estratificados en portadores de alelos cortos y de alelos largos del RA. No se encontró diferencia significativa alguna entre los sujetos NZ y OZ en cuanto a la frecuencia del genotipo del RA(CAG)n, como tampoco en la longitud de las repeticiones CAG (p > 0.05).

Por otro lado, el análisis del genotipo del polimorfismo del CYP19(TTTA)n se encontró en 6 alelos con 7 a 12 repeticiones. No hubo diferencia significativa en la frecuencia de dicho polimorfismo entre los participantes OZ y los sujetos NZ. Los alelos se subdividieron de acuerdo con el número de repeticiones de TTTA en dos subgrupos: alelos cortos del CYP19 (ambos alelos con < 9 repeticiones TTTA) y alelos largos del CYP19 (ambos alelos con > 9 repeticiones de TTTA). No se encontró asociación significativa alguna entre la longitud de los alelos con la concentración de los espermatozoides; tampoco con su motilidad. Se analizó el efecto sobre la concentración y la motilidad de los espermatozoides de cada repetición del tetranucleótido en el alelo del CYP19. Se observó una asociación significativa en el caso del polimorfismo delCYP19(TTTA)7. Sobre la base de esto, se subdividió a los participantes en homocigotas para el CYP19(TTTA)7, heterocigotas para el CYP19(TTTA)7 y no portadores del CYP19(TTTA)7.

Se observo una asociación notable de los genotipos del RA(CAG)n con la motilidad espermática. Específicamente, los alelos largos del RA(CAG)n se asociaron con una mayor motilidad espermática de manera significativa en comparación con los alelos cortos del RA(CAG)n , tanto en los participantes NZ como en los sujetos OZ.

Con respecto a los polimorfismos del CYP19(TTTA)n, los sujetos NZ y los individuos OZ con un alelo CYP19(TTTA)7 en su genotipo tuvieron una concentración y una motilidad espermática significativamente menores en comparación con los hombres que no tuvieron un aleloCYP19(TTTA)7 en su genotipo.

El análisis paralelo entre los polimorfismos del RA(CAG)n y del CYP19(TTTA)n demostró la presencia de 6 genotipos combinados. Su distribución presentó diferencia significativa entre los hombres OZ y los sujetos NZ.

Se demostró una asociación entre los genotipos combinados del RA y del CYP19 con la concentración y la motilidad de los espermatozoides. Esta asociación se comprobó en el grupo OZ, en los participantes NZ y en toda la población del estudio en general.

Los sujetos OZ portadores del alelo corto del RA y homocigotos para el CYP19(TTTA)7 fueron los que presentaron la menor concentración de espermatozoides (6 ± 3.1 x 106 espermatozoides/ml).También los participantes OZ, portadores del alelo corto del RA y homocigotos para elCYP19(TTTA)7, fueron los que presentaron el menor porcentaje de motilidad de los espermatozoides (27 ± 18.37% de espermatozoides móviles).

Discusión

En el presente estudio se investigó el potencial efecto sinérgico de los polimorfismos del RA(CAG)n y del CYP19(TTTA)n en la concentración y la motilidad de los espermatozoides. Los resultados encontrados permiten suponer que el sinergismo de estos polimorfismos funcionales podría influenciar la espermatogénesis y, en consecuencia, la calidad del esperma. Al analizar los hallazgos de la presente investigación, los autores propusieron la hipótesis de que la presencia del alelo corto del RA y el CYP19(TTTA)7 se asocian con una menor concentración de espermatozoides y de su motilidad. Se observaron asociaciones similares en estudios previos en hombres griegos, pero no en otras poblaciones europeas. La presencia del polimorfismo del alelo corto del RA(CAG)n es un factor potencial de riesgo para el cáncer de próstata. Se verificó que este polimorfismo resulta en el aumento de la actividad transcripcional del RA tanto in vivo como in vitro. Sin embargo, la actividad transcripcional del RA también se encuentra influenciada por los niveles tisulares de estradiol, dihidrotestosterona, coactivadores del RA y factor de crecimiento similar a la insulina. Además, los niveles de estradiol a nivel testicular dependen de la acción catalítica de la aromatasa, lo que explica por qué los alelos cortos del RA(CAG)n, en combinación con los genotipos del CYP19(TTTA)n, se asocian con una menor concentración de espermatozoides. Entonces, es probable que el sinergismo de los alelos del RA(CAG)n, la acción de coactivadores del RA y los genotipos del CYP19(TTTA)n afecten la concentración y la motilidad de los espermatozoides. Con respecto al polimorfismo del CYP19(TTTA)n, la presencia del alelo CYP19(TTTA)7 se asoció con la reducción en la concentración y la motilidad de los espermatozoides. El alelo CYP19(TTTA)7 se correlacionó con menores concentraciones de estrona, sulfato de estrona y estradiol, como resultado de una menor actividad de la aromatasa. En estudios in vitro, los alelos largos del CYP19(TTTA)n se asociaron con el aumento en la actividad de la aromatasa. Por lo tanto, la menor concentración y la motilidad de los espermatozoides que presentan los portadores del alelo CYP19(TTTA)7, probablemente se deba a una alteración en la actividad de la aromatasa. Esto altera los niveles de estrógeno y, a la vez, el número de espermatogonias, espermatocitos y espermátides. Los autores refieren que para comprobar esta hipótesis se requieren estudios que asocien los genotipos combinados del RA y del CYP19 con la actividad de la aromatasa sérica e intratesticular. También se pueden evaluar los valores de delta-4-androstenediona, estrona y la proporción andrógenos/estrógenos.

Las hormonas esteroideas, principalmente los andrógenos y los estrógenos, constituyen los reguladores principales de la espermatogénesis. Los andrógenos lo realizan mediante los RA. El balance intratesticular de andrógenos/estrógenos depende de la función de la aromatasa. La progresión de la espermatogénesis depende de alcanzar altos niveles de testosterona. La testosterona es producida por las células de Leydig en el espacio intersticial en el testículo. Los RA se encuentran en las células de Leydig, las células peritubulares y las de Sértoli. Estas últimas constituyen el objetivo principal de señalización de la testosterona.

Se requiere de la testosterona para el desarrollo y la supervivencia de las células germinales en el ser humano. La inhibición de la testosterona en las células de Sértoli se acompaña por el compromiso de la integridad de la barrera hematotesticular. Esto expone a las células germinales a factores autoinmunes y citotóxicos. De esta forma, se produce una detención de la espermatogénesis en el estadio de espermátide redondeada, que se debe a una separación prematura de las espermátides de las células de Sértoli. A su vez, las células de Sértoli fagocitan a las células germinales. Por otro lado, la aromatasa P450 también se localiza en las células de Leydig, las de Sértoli y las germinales. Los ratones KO para la aromatasa se caracterizan por el incremento en la apoptosis de las células germinales y la reducción progresiva en el número de espermatogonias, espermatocitos y espermátides en el testículo. Al considerar estas observaciones y, especialmente, la localización en el testículo tanto de los RA y la aromatasa, se podría explicar su sinergismo en la regulación de la espermatogénesis.

La adquisición de motilidad en los espermatozoides es el resultado de modificaciones cruciales durante su tránsito a lo largo del epidídimo. Los RA están presentes en el epidídimo y, a su vez, éste es un tejido dependiente de andrógenos. Por lo tanto, se podría explicar cómo tanto la sensibilidad del RA y la biodisponibilidad de andrógenos podrían estar involucradas en la regulación de la motilidad de los espermatozoides. Además, se describieron RA en las mitocondrias ubicadas en la porción media de los espermatozoides. Dichas organelas son las principales productoras de la energía celular. Esto sugiere que los RA y los andrógenos podrían también afectar la motilidad de los espermatozoides al actuar directamente a nivel mitocondrial. La aromatasa P450 se encuentra en el Golgi de las espermátides redondeadas, a lo largo del citoplasma de la espermátide elongadas y en el flagelo de las espermátides finales. Esto revela su contribución en la regulación de la motilidad de los espermatozoides. Al considerar lo antedicho y la localización del RA, la aromatasa y las mitocondrias en el segmento medio de los espermatozoides se puede justificar la asociación de los genes del RA y del CYP19 con la motilidad de los espermatozoides.

El presente estudio no demostró asociación significativa entre perfil hormonal sérico y la combinación de los genotipos del AR y del CYP19. Sin embargo, si la combinación de los genotipos del AR y del CYP19 se asocia con los niveles intratesticulares o los niveles de andrógenos en las células germinales, los resultados del presente estudio podrían explicarse. Principalmente, la potencial disminución de la biodisponibilidad de los andrógenos a nivel intratesticular o en las células germinales, que se produce por la combinación del alelo corto del RA y los homocigotas para el CYP19(TTTA)7, podrían comprometer la espermatogénesis y conducir a la disminución en la concentración y la motilidad de los espermatozoides. Para verificar esta hipótesis se requieren estudios que asocien la combinación de los genotipos del AR y del CYP19 con los niveles de andrógenos séricos e intratesticulares, la relación de andrógenos/estrógenos y la actividad de la aromatasa y el RA.

Conclusión

Los polimorfismos RA(CAG)n y CYP19(TTTA)n, probablemente afectan la biodisponibilidad de los andrógenos a nivel testicular, al influenciar la actividad de los RA y la aromatasa, respectivamente. Aunque el número restringido de la población estudiada posiblemente limite el poder de los hallazgos, estos resultados son indicativos de los efectos sinérgicos de los polimorfismos RA(CAG)n y CYP19(TTTA)n en la calidad del semen. Esto confirma la importancia de los genes RA y CYP19 para la espermatogénesis.

Ref : UROLOG.

Especialidad: Bibliografía - Urología