La búsqueda del embarazo puede presentar desafíos, y cuando una pareja experimenta dificultades para concebir, la evaluación de la fertilidad masculina es un paso crucial. Además de los estudios seminales básicos, existen pruebas especializadas que profundizan en la funcionalidad espermática, entre ellas, la prueba hipoosmótica o test de hinchamiento hipoosmótico (HOS-test), que evalúa la integridad de la membrana plasmática del espermatozoide. Esta prueba es fundamental para comprender la vitalidad y capacidad de los espermatozoides para la fecundación, especialmente en contextos de reproducción asistida.
Evaluación Inicial de la Fertilidad Masculina
Cuando una pareja lleva un año buscando el embarazo sin conseguirlo, el especialista puede solicitar una serie de pruebas para investigar posibles problemas de fertilidad. El urólogo suele realizar los siguientes estudios al inicio de la evaluación de la fertilidad masculina:
- Registro del peso y la talla.
- Exploración del abdomen e ingles.
- Exploración del pene y la próstata.
- Evaluación de la situación de los testículos, su volumen y consistencia.
- Ecografía testicular.
Siempre que no se presenten alteraciones en estos aspectos, la siguiente prueba es el análisis del eyaculado o seminograma, para valorar la calidad seminal. Si esta última prueba está alterada, se solicita un análisis hormonal para determinar si existe alguna alteración en las hormonas sexuales masculinas.
Análisis Hormonal y Producción de Espermatozoides
En caso de que el seminograma presente resultados alterados, se puede realizar un análisis hormonal mediante una extracción de sangre. La producción de espermatozoides tiene lugar en el testículo gracias a la acción de hormonas sexuales como la testosterona, la FSH (hormona folículo estimulante), la LH (hormona luteinizante) o la prolactina.
Parámetros Clave del Semen
Según el Manual de la Organización Mundial de la Salud (OMS), en el estudio básico del semen, uno de los parámetros esenciales a evaluar es la vitalidad espermática. Los valores de referencia establecidos por la OMS (2010) para considerar un semen normal incluyen:
- Volumen total de semen recibido superior a 1,5 mL.
- Concentración de espermatozoides superior a 39 millones por eyaculado.
- Movilidad progresiva (a+b) superior a un 32%.
- Vitalidad espermática positiva con un valor superior al 55%.
- Morfología normal superior a un 4% (según el criterio de Kruger).
Vitalidad Espermática
Existen ocasiones en las que se encuentran espermatozoides muertos en el eyaculado, incapaces de fecundar al óvulo. La OMS establece los valores mínimos para considerar normal una muestra de semen. El porcentaje de espermatozoides vivos se evalúa identificando aquellos que presentan integridad y permeabilidad de la membrana celular. Cuando el porcentaje de espermatozoides vivos es superior al 58%, se considera que la vitalidad espermática es correcta.
Test de Eosina-Nigrosina
La tinción de Eosina-Nigrosina es un método común para evaluar la vitalidad. La Eosina, un colorante aniónico, solo penetra en las células cuya membrana es permeable, es decir, las células muertas. Los espermatozoides con manchas rojas en el interior se consideran muertos, mientras que los que están coloreados solo por su entorno se consideran vivos. Aquellos con tinción rosa en la región del cuello pero la cabeza no teñida, se consideran vivos, siendo una “fuga de membrana del cuello” y no un signo de muerte celular.
Estudio de Fragmentación del ADN
Para que los espermatozoides puedan fecundar al óvulo correctamente y dar lugar a un embrión sano capaz de implantar en el útero materno, es importante que el ADN espermático no esté dañado.
Espermocultivo o Cultivo de Semen
En caso de que haya más de 1 millón de leucocitos/ml en el seminograma, se realiza un cultivo seminal o espermocultivo, que consiste en un estudio bacteriológico. También se solicita si aparecen dolor testicular, inflamación en los testículos, sangre en el esperma o algún cambio en el color y olor del semen.
Estudio del Cariotipo
Consiste en analizar los cromosomas del hombre para ver si existe alguna alteración. Este estudio es muy importante y se realiza de forma rutinaria en casos de infertilidad tanto masculina como femenina.
La Prueba Hipoosmótica: Hinchazón Osmótica de Espermatozoides
La prueba hipoosmótica o HOS-test se realiza para comprobar si la membrana plasmática de los espermatozoides funciona adecuadamente o si está dañada. Para ello, se colocan los espermatozoides en un medio hipotónico (bajo en sales), que causa un desequilibrio osmótico en las células, haciendo que entre medio al interior del espermatozoide y que este se hinche. Las células vivas en una solución hipoosmótica tienen tendencia a absorber agua, hinchando sus flagelos en cinco minutos y estabilizando la forma en 30 minutos.
Cuando la membrana plasmática está intacta, las células se hinchan, pero no se destruyen. Las células con tolerancia osmótica insuficiente se hinchan y se rompen. Mientras que las células muertas no absorben agua y, por lo tanto, no pueden hincharse. En el test hipoosmótico, los espermatozoides vivos reaccionan al cambio de medio enrollando su cola, mientras que los muertos no reaccionan y muestran la cola lisa. Para obtener un resultado fiable, es necesario el estudio de al menos 200 espermatozoides.
Esta prueba es fundamental cuando todos o casi todos los espermatozoides son inmóviles, para distinguir entre "vivos-inmóviles" versus "muertos-inmóviles". Esto determinará si se deben usar espermatozoides eyaculados o testiculares para el procedimiento de ICSI (inyección intracitoplasmática de espermatozoides). Los espermatozoides teñidos con esta técnica no se pueden utilizar para ningún otro procedimiento, solo para control de calidad y docencia.
Estudio de la Aplicación del HOS-Test
El estudio de la aplicación del test de hinchamiento hipoosmótico (HOS-test) mide la integridad funcional de la membrana plasmática del espermatozoide humano, en función de la capacidad de hinchamiento de la membrana que cubre el flagelo, en respuesta a la exposición a un medio hipoosmótico. Este parámetro seminal es crucial para el estudio de las anomalías de la fertilidad masculina y como criterio de calidad espermática en las técnicas de separación de espermatozoides utilizadas en los protocolos de fecundación asistida (swim-up): IUI-H y FIV.
Se han considerado cuatro grupos distintos de individuos según las características de su espermograma: normozoospérmicos, oligozoospérmicos moderados, astenozoospérmicos moderados, y oligo-astenozoospérmicos moderados. En los resultados obtenidos, se observa una disminución significativa en el porcentaje de formas HOS-test positivo en el eyaculado en los grupos oligo-, asteno-, y oligo-astenozoospérmicos moderados, al compararlos con individuos con espermograma normal. Asimismo, existe una correlación positiva entre el porcentaje de formas HOS-test positivo y el porcentaje de formas con movilidad progresiva, tanto en individuos normozoospérmicos como en infertiles, y al analizar conjuntamente todos los grupos. También se obtiene una correlación positiva entre el porcentaje de formas HOS-test positivo y el porcentaje de formas morfológicamente normales, y el porcentaje de formas viables del eyaculado.
Se estudia también la calidad de los espermatozoides seleccionados tras la técnica del swim-up, observándose niveles superiores en el porcentaje de formas HOS-test positivo en individuos sin alteración de la movilidad.
Morfología Espermática y Osmolaridad
La morfología del espermatozoide es una característica estrechamente relacionada con la fertilidad del gameto masculino. Diversas patologías causantes de infertilidad llevan asociadas subpoblaciones espermáticas anómalas que, además, pueden verse acompañadas de osmolaridades alteradas. Se ha planteado un estudio experimental para establecer si el aumento o la disminución de la osmolaridad in vitro pueden alterar la morfología espermática original.
Efectos de la Osmolaridad en la Morfología Espermática
En ensayos in vitro, el aumento de la osmolaridad a un valor el doble del normal (880 mOsm/kg) produce la pérdida progresiva de la viabilidad de los espermatozoides y un aumento significativo de las formas macrocefálicas, con incremento del volumen y área del espermatozoide. Por otro lado, la disminución de la osmolaridad a la mitad (228 mOsmol/kg) no afecta la viabilidad espermática, aunque el estudio de las subpoblaciones espermáticas muestra un aumento de las formas microcefálicas, con disminución del volumen y área cefálica.
Se ha constatado que cambios en la osmolaridad del plasma seminal in vitro no parecen afectar la morfología espermática adquirida durante la maduración epididimaria. Solo con valores de osmolaridad extremadamente altos se observa que los espermatozoides adquieren formas macrocefálicas, acompañándose con una pérdida progresiva de la viabilidad.
¿Qué es la técnica MACS para seleccionar espermatozoides?
La Membrana Espermática y la Osmolaridad
La membrana espermática es una estructura heterogénea y dinámica que presenta cinco dominios diferentes: acrosoma, segmento ecuatorial, región postacrosomal, pieza intermedia y cola. Participa en el reconocimiento y transporte de moléculas con funciones específicas que permiten que el espermatozoide adapte su metabolismo al medio circundante, proporcionándole un sistema molecular para el reconocimiento del oocito. De aquí deriva que la evaluación morfológica o estructural del espermatozoide hace énfasis en la valoración de la integridad de su membrana plasmática y acrosomal.
La integridad de la membrana espermática es fundamental para el metabolismo espermático e imprescindible en varios eventos involucrados en la fecundación, como la capacitación, la reacción acrosómica y la fusión con el oocito. La valoración de la integridad funcional de la membrana plasmática y membrana acrosomal puede ser fácilmente analizada usando pruebas sencillas y prácticas que valoran la capacidad funcional de estas membranas a los cambios osmóticos. Estas pruebas se basan en la reacción de estas membranas cuando se exponen a soluciones hipoosmóticas, observándose una alta correlación entre la respuesta del espermatozoide a un medio hiposmótico y su capacidad de penetración en oocito de hámster libre de zona pelúcida.
Test de Endósmosis (HOS-Test) vs. Test de Resistencia Osmótica (ORT)
Dentro de las pruebas desarrolladas a partir de este fenómeno destacan dos: el test de endósmosis o hiposmótico (Hypoosmotic Swelling Test) y el test de resistencia osmótica (ORT), los cuales valoran dos regiones distintas del espermatozoide. El HOS-test es una prueba sencilla y rápida que se basa en la semipermeabilidad de las membranas plasmáticas intactas y bioquímicamente activas de los espermatozoides vivos, las cuales absorben agua cuando son expuestas a una solución hiposmótica. Para que esta respuesta se produzca, la membrana plasmática del espermatozoide debe estar íntegra y con los mecanismos de intercambio de fluidos funcionando correctamente. Los espermatozoides funcionalmente alterados no producen la captación selectiva de agua de forma adecuada, alcanzándose un equilibrio pasivo entre los medios intra- y extracelular que no provoca cambios morfológicos en la célula. También es utilizado en reproducción asistida para seleccionar los espermatozoides vivos para la ICSI cuando presentan movilidad reducida.
Respecto al test de resistencia osmótica, este está dirigido al estudio de la membrana acrosómica, estando actualmente su utilización restringida a trabajos de investigación específicos.
Factores que Afectan la Calidad Espermática
Un estilo de vida saludable tiene mucho que ver en la fertilidad del hombre. La alimentación es importante para la salud reproductiva. Los antioxidantes, como las vitaminas E y C, presentes naturalmente en frutas y verduras, pueden mejorar la calidad de los espermatozoides (en recuento y movilidad). Si se tienen enfermedades crónicas, es fundamental mantener un control médico adecuado. Además, los largos períodos de abstinencia pueden disminuir la calidad de los espermatozoides.
Criopreservación y Estrés Osmótico
El objetivo principal de la criopreservación de espermatozoides es mantener su viabilidad y funcionalidad a bajas temperaturas durante largos periodos. Las células criopreservadas se almacenan a -196ºC en nitrógeno líquido. La ósmosis es el movimiento del agua desde soluciones con baja concentración de soluto hasta soluciones con alta concentración de soluto, y la presión osmótica es la presión hidrostática que se genera a través de una membrana semipermeable con un gradiente de concentración.
Durante el proceso de enfriamiento, la membrana celular pierde su carácter semipermeable por debajo de una cierta temperatura crítica, volviéndose impermeable. Esto detiene la deshidratación y aumenta la probabilidad de formación de hielo intracelular. El shock por frío (cold shock) es el daño celular debido a la sensibilidad frente a la velocidad de enfriamiento, causado por efectos de transición en la fase lipídica de la membrana. Este daño puede mitigarse con agentes crioprotectores, ciertos fosfolípidos, una congelación lenta y pre acondicionamiento en un medio con un nivel elevado de sales.
Hipótesis de los Dos Factores
La Hipótesis de los Dos Factores (Leibo, 1970) propone dos mecanismos distintos como causa de los daños en las células durante la criopreservación: la producción de hielo y la deshidratación celular (estrés osmótico).
- Si la velocidad de enfriamiento es demasiado rápida, la célula puede no deshidratarse lo suficiente, y el agua remanente se congela formando hielo intracelular, dañando la membrana celular y otras estructuras internas.
- Si la velocidad de enfriamiento es demasiado lenta, el daño celular se produce por la elevada concentración de solutos en el medio extracelular, lo que lleva a una deshidratación intensa y prolongada exposición a electrolitos.
Ambos escenarios pueden llevar a lesiones irreversibles en la permeabilidad de la membrana y pérdida de lípidos. Para mejorar la viabilidad celular, se añaden agentes crioprotectores (CPA), que son sustancias hidrosolubles de baja citotoxicidad que disminuyen el punto eutéctico de la solución, permitiendo que la célula esté más hidratada y el gradiente osmótico sea menor al congelarse el espacio extracelular. Estos agentes pueden ser permeables (como 1,2-Propanodiol, DMSO, Etilén-Glicol, Glicerol) o no permeables (como la sacarosa), actuando estos últimos promoviendo una rápida deshidratación celular.
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