Descubren un reloj molecular en el esperma que podría explicar los riesgos de ser padre a mayor edad

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En los seres humanos, los padres de edad avanzada están en aumento. como ha quedado documentado en ‘Human Reproduction’. Además, la edad paterna avanzada no solo compromete la fertilidad masculina , tal y como sugiere una investigación de 'Fertility and Sterility', sino que también plantea riesgos para la salud de la descendencia, asociados con un mayor riesgo de muerte fetal y una serie de complicaciones en las generaciones posteriores, incluida una mayor susceptibilidad a anomalías del desarrollo, conductuales y neuropsiquiátricas, como se indica en la revista 'BMJ'. 

Más allá de la evidencia epidemiológica, los modelos con roedores han reforzado aún más la conexión entre la edad paterna y los riesgos elevados de trastornos metabólicos, como la obesidad, así como comportamientos relacionados con la ansiedad. 

En la mediana edad 

La mayoría de las investigaciones sobre este vínculo se centran en cómo cambia el ADN del esperma con la edad. Sin embargo, el esperma también contiene otras moléculas, incluyendo una diversa gama de moléculas llamadas ARN. Ahora, una nueva investigación de la University of Utah Health ha demostrado que el contenido de ARN del esperma experimenta cambios similares con el tiempo tanto en ratones como en humanos, lo que podría provocar un cambio rápido y drástico en la mediana edad. Es más, el "ARN viejo" parece alterar el metabolismo celular, lo que podría contribuir a los riesgos para la salud de tener hijos en etapas posteriores de la vida.

"Es como encontrar un reloj molecular que avanza con la edad, tanto en ratones como en humanos, lo que sugiere una firma molecular fundamental y conservada del envejecimiento espermático", ha afirmado Qi Chen, profesor asociado de urología y genética humana en University of Utah Health (EE.UU) y uno de los autores principales de la investigación. Y ha recordado: "Quizás este cambio progresivo en la longitud se acumula silenciosamente, hasta que desencadena el cambio radical en la mediana edad". Los resultados se han publicado en 'The EMBO Journal'.

La importancia del ARN

Trabajos previos en el laboratorio de Chen habían establecido que el ARN del esperma podría modificarse debido al entorno paterno, incluida la dieta, y que dichos cambios podrían afectar a la siguiente generación. Sin embargo, los tipos de moléculas de ARN que parecían ser las más importantes eran difíciles de detectar con las técnicas estándar. El equipo de Chen desarrolló un método avanzado de secuenciación de ARN, llamado PANDORA-seq, para detectar este mundo previamente indetectable de ARN del esperma.

Al utilizar esta nueva herramienta para analizar el esperma en ratones, los investigadores detectaron un patrón indetectable con las técnicas tradicionales: una transición abrupta y drástica en el contenido de ARN del esperma en ratones de entre 50 y 70 semanas de edad. Además de este "acantilado del envejecimiento", descubrieron lo que parecía ser un reloj molecular. A medida que los machos envejecen, las proporciones de ciertos ARN del esperma cambian progresivamente: los fragmentos más largos se vuelven más comunes, mientras que los más cortos se vuelven menos comunes. Al analizar el ARN en el esperma humano, observaron el mismo cambio progresivo.

De izquierda a derecha: Jiancheng Yu; Xudong Zhang; Qi Chen, todos autores del artículo. (Niki Tonks /Universidad de Utah).

"A primera vista, este hallazgo parece contradictorio. Durante décadas, hemos sabido que, a medida que los espermatozoides envejecen, su ADN se fragmenta y se rompe más. Cabría esperar que el ARN siguiera este patrón. Sin embargo, hemos descubierto lo contrario: el ARN específico de los espermatozoides se alarga con la edad”, ha descrito 

Estos cambios en el ARN podrían afectar a la salud de la descendencia de manera importante, según sugieren los resultados. Cuando el equipo introdujo una mezcla de "ARN antiguo" en células madre embrionarias de ratón, biológicamente similares a los embriones tempranos, las células mostraron cambios en la expresión génica asociados con el metabolismo y la neurodegeneración, lo que podría sugerir un mecanismo por el cual el ARN podría afectar la salud de la siguiente generación.

Mejorar la calidad de espera en mayores 

Los investigadores sólo pudieron detectar algunos de estos cambios al analizar el ARN únicamente de la cabeza del espermatozoide, la parte que transporta su contenido al óvulo. La cola larga del espermatozoide contiene otro ARN que, hasta ahora, ocultaba el patrón. “Este cambio en la longitud del ARNrs fue una señal única, específica de las cabezas de los espermatozoides. Quedó oculta por el perfil más ruidoso del espermatozoide completo”, ha documenado explica el coautor de correspondencia, el doctor Tong Zhou, profesor asociado de fisiología y biología celular en la Facultad de Medicina de la Universidad de Nevada, Reno, y coautor principal del artículo. “La secuenciación de la muestra de la cabeza del espermatozoide hizo posible este descubrimiento”, ha indicado.

Los investigadores pudieron confirmar estos cambios de ARN en humanos gracias a la infraestructura clínica y de investigación única de U of U Health, que conecta directamente los laboratorios de ciencias básicas con los recursos de andrología y pacientes, afirma Kenneth Aston, director del Laboratorio de Andrología y FIV de la Universidad de Utah y coautor principal del artículo. "Validar este hallazgo de ratones a humanos fue realmente emocionante. Nuestros recursos del banco de esperma de la Universidad de Utah hicieron posible esta validación interespecífica", ha aclarado. 

"Estos hallazgos, gracias a PANDORA-seq, podrían sentar las bases para futuros diagnósticos que ayuden a orientar las decisiones reproductivas informadas y a mejorar los resultados de fertilidad”, ha enfatizado el científico. Los próximos pasos del equipo se centrarán en identificar las enzimas específicas responsables de estos cambios en el ARN. "Si logramos comprender las enzimas que impulsan este cambio, podrían convertirse en objetivos viables para intervenciones que potencialmente mejoren la calidad del esperma en hombres mayores. Estén atentos", ha enfatizado Chen.