Influencia de la melatonina en la funcionalidad espermática y en el aparato reproductor masculino

Resumen

El desarrollo de la producción animal depende, entre otros factores, del control de los procesos reproductivos, siendo la estacionalidad reproductiva ligada al fotoperiodo uno de los factores limitantes en algunas especies animales, particularmente en la especie ovina. En estas especies, la información fotoperiódica está modulada por la secreción de la hormona melatonina. En el caso del morueco, a pesar de que esta estacionalidad está menos marcada que en la oveja y la producción de semen es continua durante todo el año, durante la estación no reproductiva se aprecia una disminución en el volumen testicular, la libido y la calidad seminal de los machos. Nuestro grupo de investigación lleva tiempo estudiando los efectos del fotoperiodo y de la melatonina sobre la estacionalidad reproductiva en el morueco. Como resultado de nuestros trabajos, hemos demostrado la presencia de altas concentraciones de melatonina en el plasma seminal ovino, con marcadas diferencias de concentración entre las estaciones reproductiva y no reproductiva, lo que sugiere que podría ser uno de los factores responsables de las diferencias de calidad espermática entre ambas estaciones. Además, hemos descrito que la incubación de espermatozoides ovinos con melatonina disminuye los marcadores apoptóticos y modula la capacitación espermática. Dado que también hemos demostrado la presencia de los receptores de melatonina MT1 y MT2 en la membrana del espermatozoide ovino, en el primer objetivo de esta tesis nos planteamos estudiar la posible implicación de los receptores de melatonina MT1 y MT2 en la acción que ejerce esta hormona sobre la capacitación espermática. Para ello, en primer lugar decidimos determinar si las diferencias entre los inmunotipos para el receptor MT1 o de intensidad de marcaje para el receptor MT2, que habíamos observado previamente mediante inmunofluorescencia indirecta, estaban relacionadas con el estado de capacitación del espermatozoide. Nuestros resultados demostraron una correlación significativa entre la intensidad de marcaje inmunocitoquímico del receptor de melatonina MT2 y el estado de capacitación de los espermatozoides, evaluado por el patrón CTC. Sin embargo, la distribución del receptor MT1 no cambió en el transcurso de la capacitación in vitro y la reacción acrosómica (Artículo 1). En segundo lugar, para analizar si los efectos de la melatonina sobre la capacitación espermática están mediados por la unión a sus receptores MT1 y MT2, o si esta hormona ejerce su acción directamente gracias a su capacidad de atravesar la membrana plasmática, se llevaron a cabo experimentos añadiendo agonistas y antagonistas de los receptores de melatonina a espermatozoides seleccionados por el método de swim-up/dextrano e incubándolos en condiciones capacitantes. Los resultados obtenidos permiten sugerir que el efecto descapacitante de la melatonina a concentraciones altas en el espermatozoide ovino estaría mediado por la unión a sus receptores, fundamentalmente al receptor MT2, mientras que su efecto capacitante a concentraciones bajas podría ejercerse por difusión a través de la membrana espermática y seguir otras vías en las que no intervendrían estos receptores de membrana (Artículo 1). Por otra parte, como hemos comentado anteriormente, nuestro grupo de investigación ha demostrado la existencia de melatonina en el plasma seminal ovino a lo largo de todo el año, y en muestras recogidas varias horas después del amanecer, a pesar de su corta vida media en sangre, lo que sugiere una posible síntesis y secreción extrapineal de melatonina en el aparato reproductor del morueco. De esta forma, el segundo objetivo de esta tesis fue investigar la posible existencia de las enzimas de síntesis de melatonina y los receptores para la misma MT1 y MT2 en el sistema reproductor del morueco. Para ello, analizamos la expresión génica y la presencia de las dos últimas enzimas de la ruta de síntesis de melatonina, arilalquilamina N-acetiltransferasa (AANAT) y N-acetilserotonina O-metiltransferasa (ASMT), en testículo, epidídimo y glándulas accesorias. Los resultados obtenidos confirmaron por primera vez que estas enzimas están presentes en todos los órganos del aparato reproductor del morueco, siendo el testículo el órgano que presentó mayores niveles de expresión génica, por lo que podría ser el origen de los altos niveles de melatonina encontrados en el plasma seminal del morueco durante las horas diurnas (Artículo 2). Para continuar con el segundo objetivo de esta tesis y profundizar en el conocimiento de la vía de actuación de la melatonina, tanto de origen pineal como testicular, sobre el aparato reproductor del morueco, investigamos también la posible presencia de los receptores de melatonina MT1 y MT2, demostrando la presencia de ambos receptores en todos los órganos analizados, siendo más abundantes en testículo, ampolla, conducto deferente y vesícula seminal (Artículo 3). Además, determinamos que la localización de estos receptores en la membrana del espermatozoide varía durante su proceso de maduración epididimario, e identificamos la existencia de un nuevo inmunotipo espermático para el receptor MT2, que denominamos “tipo N” y que presentaba marcaje únicamente en el cuello del espermatozoide. Este último inmunotipo no había sido descrito anteriormente en espermatozoides eyaculados de morueco, pero estaba presente en espermatozoides obtenidos del testículo y de la cabeza y el cuerpo del epidídimo. El tercer objetivo de esta tesis fue determinar si la presencia de melatonina en el plasma seminal y de los receptores MT1 y MT2 en la membrana de los espermatozoides es propia de la especie ovina por su tipo de reproducción estacional, o es una característica común a otras especies de mamíferos, aunque no presenten este tipo de reproducción. Nuestros resultados demostraron que la melatonina está presente en el plasma seminal de todas las especies estudiadas, aunque con diferencias en su concentración estadísticamente significativas entre ellas, variando incluso entre los individuos de una misma especie, como en el caso del perro y del toro (Artículo 4). Además, en este trabajo se confirmó por primera vez la existencia de los receptores MT1 y MT2 en los espermatozoides eyaculados de burro, caballo, cerdo, perro y toro, así como en los espermatozoides procedentes del epidídimo de ciervo. Por lo tanto, estos resultados abren nuevas perspectivas de estudio sobre el papel de la melatonina y sus receptores en la reproducción de estas especies, en las que sería preciso averiguar tanto el origen, pineal o extrapineal, de la melatonina presente en el plasma seminal, como el papel que jugarían los receptores MT1 y MT2 sobre la funcionalidad espermática, tal y como se ha hecho en la especie ovina en estudios previos del grupo y a lo largo de esta tesis.