Espermidina y fertilidad: ¿una vía prometedora para la salud reproductiva?

La espermidina, una poliamina natural, ha captado recientemente la atención de la comunidad científica por su potencial papel en la mejora de la fertilidad. Presente en todas las células vivas y en diversos alimentos como el germen de trigo, la soja, el queso curado y los hongos, la espermidina participa en procesos celulares cruciales, como el crecimiento, la proliferación y la autofagia [1]. A medida que la edad promedio de los padres primerizos continúa aumentando a nivel mundial, comprender y, potencialmente, mitigar el deterioro de la fertilidad relacionado con la edad cobra cada vez mayor importancia. En este artículo, analizamos las nuevas investigaciones sobre los efectos de la espermidina en la fertilidad femenina y masculina, destacando su potencial como agente terapéutico en la salud reproductiva.

Fertilidad femenina y espermidina

Envejecimiento reproductivo femenino

Las mujeres nacen con un número finito de ovocitos (óvulos), cuya cantidad y calidad disminuyen con la edad. Este proceso natural, conocido como disminución de la reserva ovárica, comienza antes del nacimiento y continúa durante toda la vida reproductiva de la mujer.

Al nacer, una mujer tiene aproximadamente entre 1 y 2 millones de óvulos, cifra que disminuye a unos 300 000-500 000 en la pubertad. A los 30 años, solo queda alrededor del 12 % del total original de óvulos. Esta disminución conlleva una menor fertilidad, especialmente después de los 35 años, con una marcada disminución a los 37 años y el inicio de la transición menopáusica, que suele ocurrir entre los 45 y los 50 años [2]. La velocidad de esta disminución, tanto en calidad como en cantidad, se ve influenciada por diversos factores, como la genética, el entorno, el estilo de vida y las características biológicas del envejecimiento.

Regulación metabólica y calidad del óvulo

A medida que las mujeres envejecen, no solo disminuye la cantidad de óvulos, sino también su calidad [4]. Un factor clave para la fertilidad femenina es la regulación metabólica, en particular la función mitocondrial en los óvulos. Las mitocondrias proporcionan la energía necesaria para una calidad óptima de los óvulos durante el desarrollo embrionario, la maduración y la fecundación. Desempeñan un papel crucial en la producción de energía celular, la regulación del calcio y la regulación del reciclaje de los óvulos. Sin embargo, el envejecimiento se asocia con una disfunción mitocondrial progresiva, principalmente debido al estrés oxidativo, que afecta significativamente la calidad y la fertilidad de los óvulos.

El potencial de la espermidina para influir en los procesos celulares relacionados con el envejecimiento y el metabolismo ha llevado a los científicos a investigar sus efectos en la función reproductiva. Estudios recientes han revelado cómo este compuesto podría abordar algunos de los problemas clave asociados con el envejecimiento de los óvulos, como la disfunción mitocondrial y el estrés oxidativo. Profundicemos en la fascinante investigación que explora el papel de la espermidina en la fertilidad relacionada con el envejecimiento.

Niveles de espermidina y calidad de los óvulos

Dado el vínculo entre la fertilidad y el metabolismo, el poder de las poliaminas para apoyar la función mitocondrial es una vía prometedora de exploración en el contexto de la preservación de la fertilidad.

Autofagia y mitofagia

Recientemente, se han logrado avances emocionantes mediante la aplicación de esta teoría. Un estudio publicado en Nature confirma que la espermidina puede rejuvenecer la calidad de los óvulos al mejorar la eliminación de mitocondrias dañadas (mediante la autofagia) [5]. Este grupo de investigación aplicó la metabolómica no dirigida e identificó la espermidina como un metabolito crucial en los ovarios para la protección de los óvulos contra el envejecimiento. En particular, descubrieron que los niveles de espermidina se redujeron en los ovarios de ratones mayores y que la suplementación con espermidina promovió:

• Desarrollo del folículo
• Maduración del óvulo
• Desarrollo embrionario temprano
• Fertilidad femenina general mejorada en ratones viejos

Propiedades antioxidantes

Se ha demostrado que las poliaminas poseen importantes propiedades antioxidantes, cruciales para proteger los óvulos del daño oxidativo. Investigaciones han demostrado que la espermina y la espermidina pueden actuar directamente como captadores de radicales libres, protegiendo los componentes celulares del daño oxidativo [6]. Hasta este punto, un estudio reciente ha descubierto que la suplementación con espermidina en ratones aumentó la actividad de diversas enzimas antioxidantes y la capacidad antioxidante total en el tejido ovárico [7]. Además, este estudio demostró que la espermidina redujo significativamente el contenido de malondialdehído (MDA) en el tejido ovárico, lo que indica una disminución de la peroxidación lipídica .

Beneficios para la fertilidad femenina

Dado que la disfunción mitocondrial y el estrés oxidativo contribuyen en gran medida al deterioro de la calidad de los óvulos relacionado con la edad, las propiedades antioxidantes e inductoras de autofagia de la espermidina tienen implicaciones significativas para la fertilidad. Al reducir el estrés oxidativo, la espermidina puede ayudar a preservar la integridad del ADN, las proteínas y los lípidos del óvulo, cruciales para una fecundación exitosa y el desarrollo embrionario [8]. Mediante una mitofagia mejorada, la espermidina puede ayudar a eliminar las mitocondrias dañadas en los óvulos, lo que podría mejorar el metabolismo energético y la calidad general del óvulo.

Fertilidad masculina y espermidina

Envejecimiento reproductivo masculino

A diferencia de las mujeres, los hombres no experimentan un cese completo de la fertilidad con la edad. Sin embargo, el envejecimiento reproductivo masculino se caracteriza por un declive gradual de la función testicular y la calidad del esperma. Este proceso suele comenzar alrededor de los 35-40 años, con efectos más pronunciados después de los 50 [9]. El declive se caracteriza por una disminución de los niveles de testosterona y una menor producción de esperma, junto con una menor calidad del esperma. Esto incluye menor motilidad, disminución de la morfología normal y mayor fragmentación del ADN [9]. Estos cambios pueden conducir a una menor fertilidad, un mayor tiempo hasta la concepción y un mayor riesgo de anomalías genéticas en la descendencia. La tasa y el alcance de este declive varían entre individuos y están influenciados por factores como la genética, el estilo de vida, las exposiciones ambientales y el estado general de salud.

Espermatogénesis y función testicular

Un determinante clave de la fertilidad masculina es el proceso continuo de espermatogénesis , que depende del correcto funcionamiento de las células de Sertoli y Leydig en los testículos. Las células de Sertoli proporcionan soporte estructural y nutricional a los espermatozoides en desarrollo, mientras que las células de Leydig producen testosterona, esencial para la producción y maduración de los espermatozoides. Con la edad, se produce una disminución gradual del número y la función de las células de Leydig, lo que conlleva una menor producción de testosterona. Este cambio hormonal, sumado a una disminución de la eficiencia de las células de Sertoli, resulta en una menor producción y calidad de los espermatozoides. Además, el envejecimiento se asocia con un mayor estrés oxidativo y daño al ADN de los espermatozoides, lo que puede afectar el potencial de fertilización y el desarrollo embrionario.

La espermidina ha demostrado efectos prometedores en varios aspectos de la calidad del esperma, incluida la motilidad, la viabilidad y la morfología.

La espermidina y la calidad del esperma

Diversas investigaciones han demostrado que la suplementación con espermidina mejoró significativamente la motilidad y la salud general de los espermatozoides en modelos animales [10]. Esta mejora en la motilidad es crucial, ya que mejora la capacidad de los espermatozoides para desplazarse por el tracto reproductivo femenino y aumenta las probabilidades de una fertilización exitosa. Los efectos positivos de la espermidina en la calidad de los espermatozoides van más allá de la motilidad; las investigaciones demuestran su papel en la promoción de la morfología normal de los espermatozoides y en el aumento de la actividad de la superóxido dismutasa, esencial para protegerlos del daño oxidativo [11]. Además, estudios han demostrado que la adición de L-arginina (un precursor de poliamina) a muestras de esperma de pacientes diabéticos mejoró la motilidad de los espermatozoides [12].

Función testicular mejorada

Las investigaciones han demostrado que la suplementación con espermidina puede tener efectos beneficiosos sobre la función testicular. Un estudio en ratones reveló que la espermidina podría corregir la disfunción testicular inducida por triptolida (un compuesto que afecta la fertilidad masculina) [13]. Aumentó la expresión de genes relacionados con la espermatogénesis y mejoró el número de crías. Además, se ha descubierto que la espermidina contribuye a garantizar que los espermatozoides realicen su reacción acrosómica en el momento oportuno, un proceso esencial para la fecundación [10]. Esto sugiere que la espermidina podría participar en la regulación de los complejos procesos de capacitación espermática y la reacción acrosómica.

Propiedades antioxidantes

Paralelamente al envejecimiento reproductivo femenino, el estrés oxidativo es un factor significativo en la infertilidad masculina, afectando la función espermática y la integridad del ADN [14]. Las propiedades antioxidantes de la espermidina podrían ayudar a combatir este estrés, protegiendo a los espermatozoides del daño. Los efectos antioxidantes de la espermidina son particularmente importantes porque el estrés oxidativo puede afectar la producción de espermatozoides en los testículos, provocando una reducción del recuento espermático y oligozoospermia. La espermidina podría ayudar a preservar la integridad del ADN espermático, crucial para una fertilización exitosa y el desarrollo embrionario [15]. Esta podría ser una vía prometedora de exploración; sin embargo, es puramente especulativa, ya que aún no se ha investigado directamente el efecto de la espermidina sobre la calidad espermática con la edad.

Relevancia clínica

Los posibles beneficios de la espermidina para la fertilidad masculina están respaldados por observaciones clínicas. Por ejemplo, el plasma seminal de hombres infértiles contiene niveles significativamente más bajos de poliaminas como la espermina y la espermidina en comparación con los controles normospérmicos. Esto sugiere que mantener niveles adecuados de estas poliaminas, incluida la espermidina, puede ser importante para la fertilidad masculina [10, 12].

Conclusión

Si bien la investigación sobre el papel de la espermidina en la fertilidad es prometedora, es importante destacar que la mayoría de los estudios se han realizado en modelos animales. Se necesitan más investigaciones, incluyendo ensayos clínicos en humanos, para comprender plenamente los beneficios de la suplementación con espermidina para la fertilidad humana. No obstante, estos hallazgos abren nuevas posibilidades para abordar el deterioro de la fertilidad relacionado con la edad y podrían contribuir al desarrollo de nuevas estrategias en salud reproductiva.

Referencias

[1] Madeo F, Eisenberg T, Pietrocola F, Kroemer G. Espermidina en la salud y la enfermedad. Science. 2018;359(6374):eaan2788.

[2] Comité de Práctica Ginecológica y Comité de Práctica del Colegio Americano de Obstetras y Ginecólogos. Disminución de la fertilidad femenina relacionada con la edad. Fertil Steril. 2014;101(3):633-4.

[3] Pan H, Ma P, Zhu W, Schultz RM. Aumento de la aneuploidía asociado con la edad y cambios en la expresión génica en óvulos de ratón. Dev Biol. 15 de abril de 2008;316(2):397-407. doi: 10.1016/j.ydbio.2008.01.048. Publicación electrónica, 15 de febrero de 2008. PMID: 18342300; PMCID: PMC2374949.

[4]Grupo de Taller Capri de la ESHRE, Fertilidad y envejecimiento, Actualización sobre Reproducción Humana, Volumen 11, Número 3, mayo/junio de 2005, páginas 261–276, https://doi.org/10.1093/humupd/dmi006

[5] Zhang, Y., Bai, J., Cui, Z. et al. El metabolito de poliamina, espermidina, rejuvenece la calidad de los ovocitos al mejorar la mitofagia durante el envejecimiento reproductivo femenino. Nat Aging 3, 1372–1386 (2023). https://doi.org/10.1038/s43587-023-00498-8

[6] Ha HC, Sirisoma NS, Kuppusamy P, Zweier JL, Woster PM, Casero RA Jr. La poliamina natural espermina actúa directamente como un depurador de radicales libres. Proc Natl Acad Sci US A. 15 de septiembre de 1998;95(19):11140-5. doi: 10.1073/pnas.95.19.11140. PMID: 9736703; PMCID: PMC21609.

[7] Jiang D, Guo Y, Niu C, Long S, Jiang Y, Wang Z, Wang X, Sun Q, Ling W, An X, et al. Exploración del efecto antioxidante de la espermidina en el ovario y cribado e identificación de proteínas con expresión diferencial. Revista Internacional de Ciencias Moleculares. 2023; 24(6):5793. https://doi.org/10.3390/ijms24065793

[8] Agarwal, A., Aponte-Mellado, A., Premkumar, BJ et al. Los efectos del estrés oxidativo en la reproducción femenina: una revisión. Reprod Biol Endocrinol 10, 49 (2012). https://doi.org/10.1186/1477-7827-10-49

[9] Harris ID, Fronczak C, Roth L, Meacham RB. Fertilidad y envejecimiento masculino. Rev Urol. 2011;13(4):e184-90. PMID: 22232567; PMCID: PMC3253726.

[10] Lefèvre PL, Palin MF, Murphy BD. Poliaminas en el panorama reproductivo. Endocr Rev. Oct. 2011;32(5):694-712. doi: 10.1210/er.2011-0012. Publicación electrónica: 26 de julio de 2011. PMID: 21791568.

[11] Srivastava S, Desai P, Coutinho E, Govil G. El mecanismo de acción de la L-arginina sobre la vitalidad de los espermatozoides se debe principalmente al aumento de la biosíntesis de óxido nítrico. Biol Reprod. Mayo de 2006;74(5):954-8. doi: 10.1095/biolreprod.105.046896. Publicación electrónica, 25 de enero de 2006. PMID: 16436531.

[12] Morales ME, Rico G, Bravo C, Tapia R, Álvarez C, Méndez JD. Aumento de movilidad progresiva por L-arginina y poliaminas en espermatozoides de pacientes con astenozoospermia idiopática y diabética. Ginecol Obstet Mex. Junio de 2003; 71:297-303. Español. PMID: 14515660.

[13] Wang JY, Ma D, Luo M, Tan YP, Ou Zhong, Tian G, Lv YT, Li MX, Chen X, Tang ZH, Hu LL, Lei XC. Efecto de la espermidina en la mejora de los trastornos espermatogénicos en ratones diabéticos mediante la regulación de la vía de la glucólisis. Reprod Biol Endocrinol. 7 de marzo de 2022;20(1):45. doi: 10.1186/s12958-022-00890-w. PMID: 35255928; PMCID: PMC8900360.

[14] Aitken RJ, Smith TB, Jobling MS, Baker MA, De Iuliis GN. Estrés oxidativo y salud reproductiva masculina. Asian J Androl. Ene.-Feb. 2014;16(1):31-8. doi: 10.4103/1008-682X.122203. PMID: 24369131; PMCID: PMC3901879.

[15] Beygi Z, Forouhari S, Mahmoudi E, Hayat SMG, Nourimand F. Rol del estrés oxidativo y la suplementación con antioxidantes en la fertilidad masculina. Curr Mol Med. 2021;21(4):265-282. doi: 10.2174/1566524020999200831123553. PMID: 32867638.