La proteómica empieza a dar respuestas a la infertilidad

En un futuro cercano ayudará al diagnóstico y a desarrollar terapias. Se centra en el estudio de las proteínas del espermatozoide sano.

Javier Granda. Barcelona | dmredaccion@diariomedico.com | 18/03/2013 00:00

Rafael Oliva, Alexandra Amaral, Josep Lluis Ballesca y Judit Castillo, investigadores del Hospital Clínico de Barcelona. (Jaume Cosialls)

La aplicación de la proteómica en la infertilidad comienza a dar respuestas y podría, en un futuro cercano, ayudar al diagnóstico y al desarrollo de nuevas estrategias de tratamiento. La falta de conocimiento de la mayoría de proteínas que constituyen el espermatozoide sano impulsó hace varios años el inicio de los estudios en este ámbito. Este hecho suponía un grave obstáculo para la comprensión de la infertilidad en el varón o la propia fisiología.

Un trabajo publicado en el último Molecular and Cellular Proteomics, centrado en las proteínas de la pieza intermedia y en la cola del espermatozoide, ha confirmado que en estas dos partes de la célula se encuentran las proteínas relacionadas con el metabolismo. "Fraccionamos el espermatozoide y purificamos la cola, con la idea de enriquecer la proporción relativa de proteínas en baja abundancia, que no se hubiesen detectado en un análisis global del espermatozoide. El resultado es que descubrimos muchas proteínas jamás descritas, pero la sorpresa fue darnos cuenta de que la maquinaria de muchas rutas metabólicas se contiene en el espermatozoide, que está capacitado para obtener energía de fuentes a las que no se le había dado importancia", ha explicado Rafael Oliva, director del Laboratorio de Genética Humana del Hospital Clínico y de la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona.

La maquinaria de muchas rutas metabólicas está en el espermatozoide, capaz de obtener energía de fuentes que antes no se consideraban importantes

Llega el peroxisoma
Como ha añadido Alexandra Amaral, estudiante posdoctoral y primera firmante del trabajo, "las mitocondrias se encuentran en la pieza intermedia y siempre se pensó que su función sería producir la energía necesaria para la célula. Pero, hace unos años, algunos estudios plantearon que el ATP necesario no podía llegar a las partes más distales de la cola, por lo que debería haber otras formas de producción de ATP".

Además, los investigadores hacen hincapié en que se ha descubierto que las proteínas glicolíticas están expresadas en la cola. Estas dos vías metabólicas se discuten, pero yo creo que ambas son importantes".

Otro ámbito de investigación se centra en el conocimiento de las proteínas de la cabeza y del núcleo del espermatozoide que están asociadas a material genético

Un estudio anterior, realizado por el mismo equipo, demostró que los espermatozoides pueden seguir vivos y con movilidad en un medio de cultivos, sin sustrato exógeno, lo que sugería que este gameto puede producir sustratos endógenos. El trabajo publicado ahora sugiere que las dos vías metabólicas ya citadas son relevantes, pero que parece que otras pueden ayudar en la producción de ATP.

"En el análisis describimos muchas enzimas relacionadas con el metabolismo de lípidos de ácidos grasos. Descubrimos algo más sorprendente: proteínas del peroxisoma. Hasta ahora se creía que el espermatozoide carecía de él, porque es una célula producto de un proceso de diferenciación y, en la última fase de la espermatogénesis, la mayoría del citoplasma se pierde y mantiene únicamente las organelas que son esenciales para su función. El siguiente paso, que ya estamos dando, es hacer metabolómica", ha detallado Amaral.

Material genético
Otro ámbito de investigación muy relevante es el interés por conocer las proteínas de la cabeza y del núcleo del espermatozoide, que están asociadas con el material genético. Como ha recordado Oliva, la creencia era que su única misión consistía en transmitir el mensaje genético del padre a la siguiente generación.

Posteriormente, se comprobó que esta afirmación era una simplificación y que, además de la secuencia de bases del ADN que constituyen la información genética, existe también la información epigenética, que está codificada por modificaciones del ADN.

Desentrañar proteínas en el núcleo de la epigenética

"La información epigenética es esencial para el desarrollo embrionario y, si falla, puede haber infertilidad o esterilidad o enfermedades hereditarias graves en la descendencia. Hemos observado que la cromatina del núcleo del espermatozoide contiene histonas y protaminas -algo ya sabido- y otras proteínas relacionadas con la epigenética, que hemos descrito. Estamos empezando a ver que la distribución de los genes en el núcleo no es al azar, sino que hay una distribución diferencial que sugiere que el espermatozoide transporta información epigenética muy importante que debe ser transmitida a la siguiente generación", según Rafael Oliva.
En su opinión, este conocimiento ayudará a saber cómo funcionan y para qué sirven el espermatozoide y el desarrollo normal embrionario. Además, aclarará los motivos de por qué no se pueden diagnosticar muchos casos de infertilidad. Por último, la identificación de las causas podría, a largo plazo, ayudar a desarrollar nuevos abordajes.