Actualización sobre COVID-19 e histofisiología del sistema reproductor masculino / Update on COVID-19 and histophysiology of the male reproductive system

RESUMEN: La reciente pandemia de la COVID-19 ha sacudido a la sociedad teniendo una importante repercusión en el campo de la salud y de la investigación. Dada su relevancia, se han llevado a cabo estudios sobre los efectos del SARS-CoV-2 en la fisiología humana. En concreto, sobre la posible presencia y transmisión del virus a través del sistema reproductor masculino y su posible efecto en el éxito reproductivo. Conocer si la presencia del virus altera los órganos responsables del desarrollo y maduración de las células de la serie espermatogénica podría revelarnos su implicación en la calidad seminal. Por ello, nos planteamos esta revisión, con el fin de analizar las principales evidencias científicas sobre los efectos del SARS-CoV-2 en la histofisiología del sistema reproductor masculino y sobre la capacidad fecundante de los espermatozoides.

SUMMARY: The recent COVID-19 pandemic has shaken up society, having a significant impact on the field of health and research. Given its relevance, studies have been performed on the effects of SARS-CoV-2 on human physiology. In particular, the possible presence and transmission of the virus through the male reproductive system could affect reproductive success. Knowing if the presence of the virus disrupts the organs responsible for the development and maturation of the cell lines involved in spermatogenesis could reveal its implications in sperm quality. For that reason, we proposed this review, in order to analyze the main scientific evidence on the effects of SARS-CoV-2 on the histophysiology of the male reproductive system and sperm fertilizing capacity.

Efecto de la vitrificación de ovocitos humanos sobre la capacidad de unión y el estado acrosomal de espermatozoides humanos / Effect of the vitrification of human oocytes on the binding capacity and acrosome status of human sperm

Conocer los aspectos moleculares que acontecen en el proceso de unión de los espermatozoides humanos a la zona pelúcida (ZP) humana es uno de los grandes retos de la biología de la Reproducción. Por otra parte conocer si el proceso de fecundación puede verse afectado por la criopreservación de los gametos femeninos sigue siendo otra cuestión debatida en la literatura. En base a esto, el objetivo principal de este trabajo fue conocer si la vitrificación ovocitaria puede alterar la interacción de los espermatozoides con el glicocáliz de la ZP y demostrar si la ZP de estos ovocitos pierde la capacidad de inducir la reacción acrosómica en los espermatozoides. Según nuestros resultados el método de vitrificación ovocitaria cerrado (S3) no altera la capacidad de unión de los espermatozoides a la zona pelúcida, ni la capacidad de ésta para inducir la reacción acrosómica.

To know the molecular aspects that occur in the process of human sperm binding to the human zona pellucida (ZP) is one of the great challenges of reproduction biology. Moreover knowing if the fertilization process may be affected by cryopreservation of female gametes is still another issue discussed in the literature. Based on this, the main objective of this study was to determine whether the oocyte vitrification may alter the interaction of sperm with the glycocalyx of ZP and show whether these oocytes lost the ability to induce the acrosome reaction in sperm. According to our results the oocyte closed vitrification method (S3) does not alter the ability of the sperm binding to the zona pellucida, and their ability to induce the acrosome reaction.

Efecto in vitro del pentóxido de vanadio (V2O5) sobre la calidad espermática / In vitro effect of vanadium pentoxide (V2O5) on sperm quality

El vanadio es un metal pesado considerado como un contaminante ambiental, producto de la manipulación antropogénica, que incide sobre el potencial reproductivo masculino, especialmente sobre la movilidad espermática. Esta investigación tuvo como objetivo determinar el efecto in vitro del pentóxido de vanadio sobre la calidad espermática. Se incubaron suspensiones de espermatozoides humanos por 24 horas bajo concentraciones de 0, 1 y 2 ppm V2O5, se realizó la valoración de la movilidad y vitalidad espermática, la integridad de membrana, la reacción acrosómica y la integridad de la cromatina espermática. El V2O5 alteró de manera significativa la movilidad espermática, específicamente los patrones de movilidad espermática moderado (p < 0.01), lento (p = 0.01) e inmóvil (p < 0.01). Los grupos tratados con V2O5 presentaron un porcentaje de espermatozoides vivos significativamente mayor al grupo control (p < 0.01). La integridad de membrana y reacción acrosómica no resultaron afectadas por la exposición de espermatozoides humanos a V2O5 (p > 0.05). De igual modo, no se observaron alteraciones del material nuclear (p > 0.05). El vanadio es capaz de alterar la movilidad y vitalidad espermática sin inducir cambios sobre la integridad de membrana y la cromatina espermática.

Vanadium is a heavy metal considered an environmental pollutant product of anthropogenic manipulation; it influences the masculine reproductive potential, especially the sperm motility. This research had the objective of determining the effect of vanadium pentoxide on sperm quality in vitro. Spermatozoa were incubated for 24 hours under 0, 1 and 2 ppm V2O5 concentrations, and sperm motility and vitality, membrane integrity, acrosome reaction and sperm chromatin integrity were assessed. V2O5 altered sperm motility in a significant way, specifically moderated (p < 0.01), slow (p = 0.01), and non motile (p < 0.01) sperm motility patterns. The groups treated with V2O5 had a major percentage of live spermatozoa than the control group (p < 0.01). Membrane integrity and acrosome reaction were not affected by human sperm exposition to V2O5 (p > 0.05). Similarly, we did not observe nuclear material alterations. Vanadium is able to alter sperm motility and viability without inducing changes on membrane and chromatin integrity.

Congelación ultra rápida de espermatozoides humanos: efecto sobre la función espermática y producción de especies reactiva de oxígeno / Ultra rapid freezing in human spermatozoa: effect on sperm function and reactive oxygen species production

El incremento del número de pacientes que desean mantener su fertilidad, ya sea por motivos oncológicos o de fertilidad, como son los pacientes con enfermedades infecciosas virales trasmitidas por vía sexual, o que se someten en forma voluntaria a la esterilización quirúrgica, requieren de métodos de congelación que preserven en forma adecuada la función de los espermatozoides. En el área de la criobiología, la utilización de técnicas de congelación ultrarrápida ha permitido preservar en forma exitosa ovocitos, embriones y tejido ovárico. Este método se ha incorporado recientemente para preservar el gameto masculino. El presente estudio evalúa el efecto de la congelación ultrarrápida (vitrificación) sobre la función espermática de 10 donantes normozoospérmicos. Los espermatozoides se seleccionaron por Swim-up y la solución espermática se dividió en dos subfracciones. Una fracción se vitrificó sumergiéndola directamente en nitrógeno líquido mientras que la segunda se utilizó como control. En ambas fracciones se determinaron viabilidad, movilidad, potencial de membrana mitocondrial (YMMit), integridad del ADN, reacción de acrosoma espontánea e inducida, y superóxido intracelular (O2.-). Se observó que la vitrificación preserva una adecuada función celular en un alto número de espermatozoides, siendo además un método simple, rápido y de menor costo, ya que no necesita equipo de congelación. No obstante, existe una significativa activación de la producción de especies reactivas de oxígeno, que conlleva a una prematura capacitación espermática, evento que es necesario de modular, especialmente si se utilizan estas células en técnicas de inseminación intrauterina. Futuros estudios con adición de antioxidantes a los medios de congelación parecen necesarios para optimizar esta técnica.

The number of patients who wish to maintain their fertility is ever increasing. This group of patients includes cancer patients, those with fertility problems or viral infectious diseases acquired through sexual contact and others submitting to voluntary surgical sterilization; all of the above requiring freezing methods to adequately preserve sperm function. In the field of cryobiology the use of ultra-rapid freezing techniques has successfully preserved oocytes, embryos and ovarian tissue. This method has recently been incorporated in preserving male gametes. This study evaluates the effect of ultra-rapid freezing (vitrification) on sperm function of 10 normozoospermic donors. The sperm were selected by swim-up technique and the solution divided into two fractions. One fraction is vitrified by dipping directly into liquid nitrogen and the second fraction is used as control. In both fractions, viability, motility, mitochondrial membrane potential (YMMit) DNA integrity, spontaneous and induced acrosome reaction and intracellular superoxide (O2.-) were determined. It was noted that vitrification preserves cell function in a great number of spermatozoon, and is also simple, rapid and cost effective as this method does not require freezing equipment. There is however, significant activation of the production of reactive oxygen species, which leads to premature sperm capacitation, an event necessary to modulate particularly when using these cells in intrauterine insemination techniques. Future studies with addition of antioxidants to freezing media are necessary to further improve this technique.