Para que se produzca la fusión entre los gametos masculino y femenino y por lo tanto la fecundación, es necesario que factores como la integridad de la membrana
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plasmática, la motilidad y la adecuada morfología del espermatozoide, entre otros, se den en un mismo momento (Cosson et al., 1999). Sin embargo, para conseguir un correcto desarrollo del embrión y de la progenie el factor clave es contar con una buena integridad de la cromatina espermática (Delbès et al., 2009; Wagner et al., 2004; Ward, 2009).
La importancia de la integridad de la cromatina del espermatozoide se pone más de manifiesto con el uso de técnicas de reproducción asistida en reproducción animal y humana, ya que se elimina la influencia de muchos de los factores que hacen a un espermatozoide incompetente para la fecundación. En mamíferos es conocida la fuerte selección que existe en los espermatozoides durante su tránsito a través del tracto reproductor femenino (Holt and Van Look, 2004). Miles de millones de espermatozoides que son depositados en el tracto genital de la hembra deberán superar barreras anatómicas y fisiológicas en dirección a los ovocitos, sufriendo cambios bioquímicos que los harán aptos para la fecundación (Chow et al., 2010). El tracto genital establece las condiciones apropiadas para el transporte y preparación de ambos gametos, pero también para almacenar o eliminar los espermatozoides con daño genotóxico (Hourcade et al., 2010). Este proceso selectivo es muy importante en mamíferos y ha de ser muy riguroso, ya que tras la fecundación se invertirá una gran cantidad de energía en obtener un reducido número de embriones. Estudios realizados con semen portador de ADN dañado en ratón y humano, han demostrado la capacidad fecundante del espermatozoide, ya sea de manera natural o mediante inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI) (Fernández-González et al., 2008; García-Ferreyra et al., 2015; Simon et al., 2014, 2010). La fecundación mediante ICSI con semen portador de determinado nivel de daño genera anomalías en progenies de
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ratón, encontrándose una eleva tasa de abortos, así como alteraciones del cariotipo, cambios de fenotipo y distintas patologías en los embriones obtenidos y en los recién nacidos (Barroso et al., 2009; Bowdin et al., 2007; Chen and Heilbronn, 2017; Fernández-González et al., 2008; Lim et al., 2009; Marchetti et al., 2015; Schulte et al., 2010). Los daños del material hereditario masculino se han relacionado con fallos durante el desarrollo embrionario y diversos problemas en la descendencia, que incluyen el aumento de las posibilidades de sufrir cáncer, tamaño corporal anormal o desarrollo de problemas de tipo cognitivo (Chen and Heilbronn, 2017; Henningsen et al., 2015; Schulte et al., 2010; Speyer et al., 2010; Sundh et al., 2014). La utilización de técnicas de reproducción asistida como el ICSI o la fecundación in vitro, que evitan la selección natural que ocurre de forma normal en el tracto reproductivo, y da opciones a espermatozoides que en un proceso de fecundación natural no hubieran llegado a fecundar, exige un control exhaustivo de la integridad de la cromatina del espermatozoide.
Entre los peces la estrategia reproductiva es diferente ya que, al tener fecundación externa, poseen unos mecanismos de selección espermática más débiles, aumentando el riesgo de fecundar con espermatozoides portadores de daño en la cromatina espermática (Pérez-Cerezales et al., 2010). En condiciones naturales los espermatozoides activan su movilidad en el momento de ser expulsados sobre los ovocitos y establecen contacto con el corion (la envuelta externa del ovocito) guiados por sustancias contenidas en el líquido folicular, con características de feromonas acuáticas (Cosson et al., 2015). Los espermatozoides permanecen móviles un máximo de 90 segundos (dependiendo de la especie), mientras el micropilo, o poro a través del cual a de traspasar el corion, permanece abierto durante aproximadamente 3 minutos.
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Los espermatozoides que muestran un patrón alterado de motilidad tienen menos oportunidades de alcanzar el corion y atravesar el micropilo, lo que representa una barrera que impide la fecundación por espermatozoides fisiológicamente incompetentes (Cosson et al., 2015). No obstante, dependiendo de cuál sea el origen del daño en el genoma, muchos espermatozoides pueden mantener la capacidad fecundante a pesar de ser portadores de un genoma dañado. Así se ha documentado que la fecundación con espermatozoides portadores de daño genómico aumenta la mortalidad en embriones de carpa (Cyprinus carpio) (Kutluyer et al., 2014) y tenca (Tinca tinca) (Rodina et al., 2007). En cuanto al uso de semen congelado, se ha comprobado que los espermatozoides de trucha arcoíris portadores de diferente grado de daño en el ADN debido a la criopreservación, son capaces de fecundar, comprometiendo seriamente la supervivencia de la progenie y provocando defectos en la expresión de determinados genes relacionados con el crecimiento y desarrollo (Pérez-Cerezales et al., 2011). Kopieka y cols (Kopeika et al., 2004) también refirieron fallos en la supervivencia de las progenies de locha (C. macracanthus), Hayes y cols (Hayes et al., 2005) observaron mayores tamaños corporales y diferente respuesta al estrés en algunos grupos de larvas de trucha (O. mykiss) obtenidas con semen criopreservado y Horváth y cols (Horváth et al., 2007) detectaron efectos clastogénicos en larvas de carpa (C. carpio) obtenidas con semen congelado.
La exposición a determinados xenobioticos presentes en aguas continentales, también puede provocar efectos genotóxicos en el esperma de especies acuáticas mediante diferentes mecanismos, incluyendo el aumento de radicales libres de oxígeno. Devoux y cols. (Devoux et al., 2011) demostraron en peces una clara deficiencia de la capacidad reproductiva de los machos adultos tras su exposición
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durante su periodo de freza a MMS (metil metao sulfonate), un tóxico representativo de los componentes alcalinos que hay en el medio acuático. Santos y cols. (Santos et al., 2013) también observaron un efecto similar en el pez espinoso (Gasterosteus
aculeatus) tras ser expuesto al mismo tóxico (MMS) y, además, pudieron relacionar
significativamente el daño sobre el genoma paterno con los defectos observados en las progenies. Algunos de los contaminantes emergentes como productos farmacéuticos, desinfectantes, agentes de uso industrial etc., son difíciles de detectar y eliminar. Muchos estudios evidencian que la exposición a estos químicos ambientales, durante la gestación en mamíferos o durante la vida posnatal, produce efectos que podrían tener consecuencias a largo plazo (Tse et al., 2013), e incluso heredarse de manera transgeneracional por vía paterna (Lombó et al., 2015).
La inestabilidad genómica que las lesiones del gameto masculino puede provocar durante el desarrollo del embrión, tiene como consecuencia el aumento en la tasa de mortalidad de los mismos (Schulte et al., 2010), pero como hemos resumido, puede persistir un nivel de daño sub-letal compatible con la supervivencia embrionaria, que podría comprometer la salud de la progenie a largo plazo.
4. Mecanismos moleculares de respuesta al daño genotóxico e implicaciones del