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CAPITULO 7

Espermatozoides y plasma seminalD.L. GARNER Y E.S.E. HAFEZ

SEMENEI semen es la suspension celular lfquida que contiene losgametos masculinos (los espermatozoides) y las secrecionesde los organos accesorios del aparato reproductor masculino(del macho). La porcion lfquida de dicha suspension, que seforma durante la evaculacion, se conoce como plasma semi-nal. En el cuadro 7-1 se presenta una cornparacion de lascaracterfsticas seminales de algunos ani males domesticos.

CELULAS ESPERMATICASLos espermatozoides se forman en los tubulos seminiferos delos testfculos. Estos tubules contienen una serie compleja decelulas germinales en desarrollo que finalmente constituiranlos gametos masculinos. Los espermatozoides maduros soncelulas alargadas consistentes en una cabeza aplanada porta-dora del micleo yuna cola que contiene el aparato necesariopara la motilidad celular (fig. 7-1). EI esperrnatozoide enteroesta cubierto par el plasmolema 0membrana plasrnatica. EIacrosorna, 0casquete acrosornico, es una estructura de doblepared situada entre la membrana plasmatica y la porci6nanterior de la cabeza del espermatozoide. Un cuello une lacabeza del espermatozoide con su cola (flagelo), la cual a suvez se subdivide en los segmentos medio, principal y caudalo terminal (fig. 7-1).

Morfologia del espermatozoideCABEZA. La caracterfstica principal de la cabeza del es

perrnatozoide es el micleo aplanado oval. que contiene cro-mat ina muy compacta (fig. 7-2). La cromatina condensadaconsiste en un complejo forrnado par acido desoxirribonu-cleico (DNA) y una clase especial de prorefnas basicas lla-madas protaminas esperrnaricas, Su nurnero cromos6mico y,por tanto, el contenido de DNA nuclear es haploide; esto es,posee la mitad de cromosomas que el micleo de las celulassornaticas de la misma especie. La naturaleza haploide de las98

celulas esperrnaticas se debe a las divisiones celulares mei6-ticas que ocurren durante su formaci6n.

ACRosoMA. EIextremo anterior del nucleo esperrnaricoesra cubierto por el acrosorna, un delgado saco mernbranosode doble capa ubicado sobre el micleo y que se establecedurante las ulrirnas etapas de la formaci6n del esperrnatozoi-de (figs. 7-2 y 7-3). Esta estructura en forma de casquere, que'contiene acrosina, hialuronidasa y otras enzimas hidroliticas,participa en el proceso de la fecundaci6n. EI segmento ecua-torial del acrosoma es importante debido a que es esta partedel espermatozoide, junto con el segmento anterior de laregion posacros6mica, la que se fusiona inicialrnente conla membrana del oocito durante la fecundaci6n.

COLA. La cola espermarica est" farmada por el cuello ylos segment os medio, principal y caudal (fig. 7-1). EI cuelloo segmento conecror forma una placa basal que embona enuna depresi6n en el extremo posterior del nucleo. La placabasal del cuello es continua en sentido posterior, y tiene nuevefibras gruesas que se proyectan hacia atras a traves de la mayorparte de la cola.

La regi6n de la cola comprendida entre el cuello y e lanillo citoplasmico es el segmento medio. El centro de estesegmento medio, junto con toda la longitud de la cola,comprende el axonerna. El axonema, como tal, se componede nueve pares de microrubulos dispuestos radialmente alre-dedor de dos filarnentos centrales. En el segmento rnedio,esta disposici6n 9 + 2 de los micronibulos esta rodeada pornueve fibras gruesas 0densas que al parecer estan relaciona-das con los nueve dobletes del axone rna (fig. 7-2). El axo-nema y las fibras densas asociadas del segmento medio estancubiertos de manera periferica por numerosas mitocondrias(fig. 7-2). La vaina mitocondrial, dispuesta en un patron he-licoidal alrededor de las fibras longitudinales de la cola (fig.7-2), es la Fuente de energfa necesaria para la motilidad es-permatica.

El segmento principal, que continua en sentido poste-rior desde el anillo citoplasmico y se extiende casi hasta lapunta de la cola, esta formado por el axonerna en el centro

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CAPITULO 7 Espermatozoidesy plasma seminal 99Cuadro 7~1. Caracteristicas Vcomponentes quimicos del semen de animales domesticos

Ca ra ct er (s ri ca d el c om pon e nt e Toro Camero Verraco Garafi6n OaUd 'Volumen eyaculado (ml} 5-8 0.8-1.2 150-200 60-100 0.2-0.5Concentraci6n de espermatozoides (millones/ml) 800-2000 2000-3000 200-300 150-300 3000-7000Espermatozoides/eyaculado (miles de millones) 5-15 1.6-3.6 30-60 5-15 0.06-3.5Espermatozoides m6vi les (%) 40-75 60-80 50-80 40-75 60-80Espermatozoicles morfol6gicamente normales (%) 65-95 80-95 70-90 60-90 85-90Protefna (g/iOO rnl} 6.8 5.0 3.7 1.0 1.8-2.8pH 6.4-7.8 5.9-7.3 7.3-7.8 7.2-7.8 7.2-7.6Frucrosa 460-600 250 9 2 4Sorbitol 10-140 26-170 6-18 20-60 0-10Acldo cftr ico 620-806 110-260 173 8-53 nadaInositol 25-46 7-14 380-630 20-47 16-20Glicerilfosforilcolina (OPC) 100-500 1 100-2 100 110-240 40-100 0-40Ergotionefna 0 0 17 40-110 0-2Sod!o 225 13 178 11 587 257 352Potasio 155 6 89 4 197 103 61Calcto 40 2 6 2 6 26 10Magnesio 8 0.3 6 0.8 5-14 9 14Cloruro 174-320 86 260-430 448 147

Adaptado de Lake. En: Bell, Freeman, eds. Physiology and Biochemistry of the Domestic Fowl. New York: Academic Press, 1971; y de Foote, Gilber t,White. En: Hafer ESE, ed. Reproduction in Farm Animals. 4a. ed. Philadelphia: Lea & Febiger, 1980.~ Valores medics de cornponentes qulrrucos (mg/IOO ml error estandar) a menos que se indique otra cosa.

y sus fibras gruesas asociadas. La vaina fibrosa da estabilidada los elementos contractiles de la cola.

EI segmento caudal 0 terminal, posterior a la terrnina-cion de la vaina fibrosa, contiene solo el axonema centralcubierto por la membrana plasrnatica. EI axonema es el queda la motilidad al espermatozoide. Los pares externos dernicrotubulos del patron 9 + 2 generan las ondas de flexionde la cola por un movimiento deslizante entre pares adya-centes.

C O L A

T O R O V E R R A C O C A R N E R O C A B A L L O H O M B R E R A T A G A L L O} C A saU E TE A CR OS OM IC O .c]- R EG IO N P OS AC RO SO M IC A

. - C U E L L O

} S EG ME NT O M ED Ia.. _ A N IL L O

J ' " - - " '} S E G M E N T O C A U D A LFig. 7 ..1. Cornparacion de los espermatozoides de ani males domestt-cos y otros vertebrados. Se proporcionan las principales caracterfsti-cas estructurales. Observense las diferencias en el tarnafio relativo y laforma.

La gota protoplasmica 0citoplasrnica, que suele despren-derse de los espermatozoides tras la evaculacion, esta com-puesta de citoplasma residual. Aunque se Ie considera anor-mal en los espermatozoides eyaculados de la mayor parte delas especies, puede retenerse en la region del cuello, donde seconoce como gota proximal, 0cerca del anillo citoplasmlco,donde se le denomina gota distal.

Cornposicion quimica de los espennatozoidesLos principales componentes qufmicos de los esperrnatozoi-des son acidos nucleicos, protefnas y lfpidos. Cerca de untercio del peso seco de una celula esperrnatica corresponde alruicleo. La cromatina nuclear esta constituida por proporcio-nes aproximadamente iguales de DNA y protefna. El casque-te acrosornico contiene una variedad de enzimas. En la colahay muchas protefnas estructurales, enzimas, asf como If-pidos.

Constituyentes inorganicos del espennatozoideLos espermatozoides son ricos en fosforo, nitrogeno y azufre.La mayor parte del fosforo est a asociada al DNA, mientrasque el azufre se deriva de protefnas nucleares basicas y de loscomponentes queratfnicos de la cola.

Componentes bioquimicos del espennatozoideEI nucleo del espermatozoide esta compuesto por cromatinacondensada en la que el DNA es estabilizado por protami-nas. Los micleos de los espermatozoides de la mayor parte de

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S E G M E N T O C A U D A L

Fig. 7..2. Caractertsncas de un esperrnatozoide de bovine sin la mem-brana plasrnatica que 1 0 cubre. Se observan la cabeza, con su casqueteacrosomlco y la cola, con sus cuatro divisiones anat6micas. Cortestransversales del segmento media, el segmento principal (2) y el seg-menta caudal muestran el nne leo axonemico central de 9 + 2 micro-tubules, las nueve fibras extemas gruesas, la vaina mltocondrial, lascolumnas longitudinales dorsal y ventral, y las costillas circunferen-ciales.

las especies contienen s610 protaminas, mientras que en otrasespecies contienen cantidades variables de histonas mas gran-des, ricas en arginina. Estas protefnas nucleares basicas, irn-portantes para la condensaci6n y esrabilizacion del DNA,son mantenidas juntas por enlaces sulfhidrilo. Dicha varian-te de enlace aumenta cuando los espermatozoides pasan porel epididimo.

Durante la fecundaci6n el espermatozoide experimentauna reacci6n acrosomal en la cual la mayor parte del conte-nido acros6mico se libera 0 expone a traves de aberturascreadas por fusion del plasma y membranas acros6micas ex-temas (fig. 7-3). La hialuronidasa liberada dispersa las celu-las monticulares que rodean a los 6vulos recien ovulados. Laproacrosina es el precursor de una enzima proteolfrica, laacrosina, que se piensa que ayuda a los espermatozoides queestan penetrando, a digerir un camino a rraves de la zonapeliicida. EI segmento ecuatorial difiere del casquete aero-s6mico en que su contenido no se libera durante la reacci6nacrosomal iniciai, sino que es expuesto cuando el esperrnato-zoide penetra en la zona pelucida. Sin embargo, los esperrna-rozoides, pueden ser cap aces de penetrar mecanicamente enla zona pelucida por medio de su propia rnotilidad.

La vaina mitocondrial de los gametos masculinos, ricaen fosfolipido, varia mucho entre especies respecto al mime-ro de mitocondrias y composici6n bioqufmica. Dlchos game-tos contienen enzimas del sistema respiratorio citocrorno-

}S E G M E N T OA P I C A L( B O R D E )

S E G M E N T OP R I N C I P A L

}S E G M E N T OE C U A T O R I A l

R E G I O NP O S A C R O S O M I C A

Fig. 7 . .3. Corte sagital de una cabeza esperrnatica de bovino en dondese observan las diversas subdivisiones anatornlcas. EI acrosoma Inclu-ye los segmentos apical (borde apical), principal y ecuatorial. Lamembrana exrerna de los segmentos apical y principal constituye 1que se denomina el casquere ccrosormco. Tarnbien se muestra la rela-cion del acrosorua con sus membranes internas y exrerna y con larnernbranas nuclear y plasmatica.

oxidasa de citocromo y la via glucolitica. Estan presentesasimismo otras enzimas metabolicas, incluyendo la deshidro-genasa de lactate especffica de los espermatozoides, conoci-da como LDH-X. Los nucle6tidos aden ina y guanina, ricosen energfa, son componentes importantes de la energeticsesperrnatica, como 10son tambien las protefnas del axonema,tubulina y dinefna. Se ha demostrado que la dinefna esper-rnatica, que es la principal protefna en las brazos de los mi-crotubulos axonernicos, es una ATPasa activada por cationesdivalentes.

Cromosomas sexuales: espermatozoides X y YEn la mayor parte de los marnfferos, el proceso de formaci6nde los espermatozoides resulta en dos tipos de esperrnatozoi-des en cuanto a cromatina sexual. Los marnfferos machos sonheterogameticos en el sentido de que la mitad de los esperrna-tozoides contienen un cromosoma X y la otra mitad tienen

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un cromosoma Y . De los dos tipos de gametos producidos porlos mamiferos machos, los espermatozoides con el crornoso-rna X producen embriones femeninos (de la hembra) en lafecundaci6n de un oocito, mientras que los espermatozoidescon el cromosoma Y producen embriones masculinos (delmacho). Sin embargo, los machos de especies ovfparas sonhomogamet icos, porque producen espermatozoides con ioloun tipo de cromosoma sexual. La determinaci6n sexual en lasaves ocurre con el huevo.

Aunque la diferencia en el contenido de DNA entreespermatozoides con cromosoma X y con cromosoma Y enanimales dornesticos es de s610 alrededor de 3 a 4%, estapequeoa diferencia puede detectarse mediante tinci6n fluo-rescente y anal isis de citometria de flujo. Adernas, exisrencit6metros de flujo modificados para separar esperrnatozoi-desmarnfferos en poblaciones relativamente puras de game-tos masculinos viables X y Y . Cuando se inseminan hembrasempleando estos gametos clasificados, la proporci6n de sexosde la progenie es casi idennca a la predicha por la propor-ci6n de espermatozoides X y Y separados por fl ujo en larnuestra de semen. Se esta haciendo mucho hincapie en de-sarroliar este aspecto como una forma practica de controlarel sexo de hatos de animales domesticos.

EPITELIO SEMINIFEROEspermatogenesis: espermatogonios,espermatocitos y espermziridesEI epitelio seminffero, que reviste los nibulos seminfferos,esta cornpuesro por dos tipos basicos de celulas: las celulas deSerroli y las celulas germinales en desarrollo. Estas ulrimasexperirnenran una serie continua de divisiones celulares ycambios, que comienzan en la periferia y avanzan hacia la luzdel tubule (fig. 7-4). Las celulas madre, llamadas esperrna-togonios, se dividen varias veces antes de formar esperrnaro-citos. Luego, estos experimentan una meiosis que reduce sucontenido de DNA a la mitad del que tienen las celulas so-maticas. Estas divisiones celulares, incluyendo la proliferaci6nde los espermatogonios y las divisiones mei6ticas, se conocecomo espermatocitogenesis. Las celulas haploides que resultande este proceso son las espermatides, las cuales pasan por unaserie de cam bios estructurales y de desarrollo para formar losespermatozoides. Estos cam bios metamorficos constituyen laespermiogenesis. Las celulas germinales en desarrollo estanestrechamente relacionadas con las grandes celulas de Serto-li que las rodean durante el desarrollo (fig. 7-4).

EspermatocitogenesisDurante el desarrollo embrionario, las celulas especiales lla-madas celulas germinales primordiales emigran desde la re-gi6n del saco vitelino del embri6n hacia las g6nadas no dlfe-

CAPITULO 7 Espermatozoides y plasma seminal 101

renciadas. Despues de llegar a la g6nada fetal, las celulasprimordiales se dividen varias veces, formando los gonocitos.En el macho, al parecer estos gonocitos experimentan la di-ferenciaci6n precisamente antes de la pubertad para formarlos espermatogonios tipo AO, de los cuales se originan lasotras celulas germinales. Los espermatogonios tipo Al sedividen progresivamente para formar los tipos A2, A3 y A4(fig. 7-5). EI tipo A4 se divide una vez mas para formarespermatogonios intermedios (tipo In), y de nuevo para for-mar el espermatogonio tipo B. Estos distintos tipos deespermatogonios, que pueden identificarse en cortes histolo-gicos del epitelio serninffero, son la base para la proliferaci6nde la linea de celulas germinales.

Existe cierra variaci6n en la forma de clasificar losespermatogonios, y en algunas especies s610 son evidentesrres tipo A en lugar de cuatro. Los espermatogonios tipo A2se dividen para formar no s610las muchas celulas germinalesque daran origen a los espermatozoides; se piensa que tam-bien experimentan una division especffica para reponer lapoblaci6n de esperrnatogonios tipo A!. Los espermatogoniosespeciales de reserva tipo AO reponen la poblaci6n de celu-las madre.

Los esperrnatogonios tipo B se dividen por 10menos unavez, y probablemente dos veces, para formar los esperrnaro-citos primarios, los cuales duplican su DNA yexperimentancambios nucleares progresivos de la profase mei6tica conoci-dos como proleproteno, leptotene, cigoteno, paquiteno ydiploreno antes de dividirse para formar esperrnatocitos se-cundarios. Sin una sfntesis posterior de DNA, los esperrnato-ciros secundarios resultantes se dividen una vez mas paraformar las celulas haploides conocidas como espermatides. EIproceso divisional cornplero de la esperrnatogenesis, desdeespermatogonios hasta espermatides, requiere unos 45 dfasen el toro. Sin embargo, estas divisiones quedan incornple-tas, en el senndo de que se retienen pequefios puentes ciro-plasrnicos 0 intercelulares entre una serie 0 "elena" de celu-las germinales en desarrollo. Se piensa que estos puentes sonirnportantes para coordinar el desarrollo sirnultaneo de lascelulas germinales como grupo.

EspermiogenesisLas esperrnatides, redondas, se transforman en espermarozoi-des por una serie de cambios morfol6gicos progresivos llama-dos colecti varnenre espermiogenesis. Entre estos cambios seincluyen condensaci6n de la crornatina nuclear, formaci6nde la cola 0 aparato flagelar de los espermatozoides y desarro-llo del casquete acros6mico (fig. 7-5): Las diversas etapas dela transformaci6n de las esperrnarides se dividen en cuatrofases: de Golgi, de encasquetamiento, acros6mica y de madu-raci6n.

FASE DE GOLGI. La fase de Golgi de la esperrniogcnesisse caracteriza por la formaci6n de granules proacros6micos

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102 PARTE II Fisiologfa de la reproduce ion

EPITELIOSEMINIFERO CELULA DESERTOLI

dentro del aparato de Golgi, la coalescencia de los granulesen uno solo, la adhesi6n del granule acros6mico resultante ala envoltura nuclear, y las etapas tempranas de la formaci6nde la cola en el polo opuesto al de la adhesi6n del granuleacros6mico (fig. 7-5, pasos 1 a 3). EI centriolo proximal seacerca mas al nucleo, Se cree que ahf forma una base para launi6n de la cola con la cabeza.

FASE DE ENCASQUETAMIENTO. Esta fase se caracterizapor la dispersion del granule acrosomico adhe rente en lasuperficie del nucleo de la esperrnatide (fig. 7-5, pasos 4 a 7).Este proceso continua hasta que aproximadamente dos ter-cios de la porcion anterior del ruicleo de cada esperrnatidequedan cubierros por un delgado saco membranoso de doblecapa que se adhiere fntimamente a la envoltura nuclear.Durante esta fase de encasquetamiento, los componentesaxonernicos de la cola en desarrollo, formados a partir deelementos del centriolo distal, se alargan mas alia de la peri-feria del citoplasma celular, Durante el desarrollo temprano,la estructura del axonema es muy parecida a la de un cilio yaque consiste en dos uibulos centrales rodeados perifericarnentepor nueve pares de tubules.

FASE ACROSOMICA. La fase acros6mica de la esperrnioge-nests se caracteriza por cambios en los nucleos, los acrosomasy las colas de las espermatides en desarrollo. Tales cambiosson facilitados par la rotacion de cada esperrnatide, de modoque el acrosoma se dirige hacia la base 0 la pared externa del

CELULASGERMINALES

Fig. 7-4. Epitelio seminffero que muestra lanaturaleza compleja de la asociacion entrelas celulas de Sertoli y las celulas germina.les en desarrollo. Tarnbien se ilustra la diso.ciacion de este complejo celular. Las celu,las germinates en desarrollo ocupan espa-des intracelulares entre celulas de Serratiadvacenres, y se rnueven desde la rnem.brana basal hacia la luz durante el procesoesperrnatogeruco. Las celulas germinatescomienzan su proceso de desarrollo comoespermatogonios (Sg), se transforman enespermatocitos (Sc), despues en esperrna-tides redondas (RS,) y, final mente, en es-permatldes alargadas (ESt). La disociacionesquernatica de l epitelio seminifero rnues-( C O l c6mo es que las celulas gerrninales ocu-pan los espac ios intercelulares expandidosentre celulas de Sertoli advacenres. (Adap.tado de Fawcett OW. En: Manzini RE, Mar-tini L, eds. Male Fertility and Sterility.New York: Academic Press, 1974.)

nibulo seminffero y la cola se dirige hacia su luz (fig. 7-5,pasos 8 a 12). Los cambios nucleares incluyen condensaci6nde la cromatina en granules densos y remodelaci6n del rui-cleo, de esferoide a alargado y aplanado. En este punto de sudesarrollo las histon as nucleares son sustituidas progresiva-mente por proteinas transicionales. EI acrosoma, intimarnenteadherido al nucleo, tarnbien se condensa y alarga en unaforma que concuerda con la de este, Al parecer estas modi-ficaciones en la forma de niicleo y acrosoma son "moldeadas"por las celulas de Sertoli circundantes. Los cambios morfolo-gicos difieren ligeramente entre las especies, de modo queresultan esperrnatides elongadas y espermatozoides caracte-rfsticos de cada especie.

Los cambios en la morfologfa nuclear se acornpafian dedesplazamiento del citoplasma hacia la parte caudal del nu-cleo, donde aquel rodea la parte proximal de la cola en de-sarrollo. Dentro de este citoplasma, los microrubulos se aso-cian y forman una vaina cilfndrica temporal lIamada man-guito; que se proyecta en sentido posterior desde el bordecaudal del acrosoma, donde rodea laxarnente al axone rna.Dentro del manguito ciltndrico, una estructura citoplasmicaespecializada -el cuerpo cromatoide- se condensa alrede-dor del axonema para formar la esrructura anular conccidacomo anillo citoplasmico. Este anillo se forma cerca del cen-triolo proximal y despues, en una fase subsecuente del desa-rrollo, emigra en sentido posterior a 10 largo de la cola. Lasmitocondrias, que antes estaban distribuidas por todo el ci-toplasma de la esperrnatide, comienzan a concentrarse cerca

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L

C A P I T U L O 7 Espermatozoides y plasma seminal 103

~ ~.

P I X II - '.~

TlPOS DE CELULAS 2 _3I A I n P 1 134~

II A I n P 2 13E I I I A I n P 3 13T

I V A I n P 4 14PA V A B P 5 14 5 .SD V I A B P 6 14 V I I A B P 7L 6~C V I I I A PL P 8I I X A L P 9 ~CL X A Z P 100X I A Z P 11

~X I I A Z II 12

~

\ l8

910

II

Fig. 7..5. Los distintos pasos de la esperrnatogenesis en el (oro, comenzando con un espermatogonio tipo A. El cuadro del centro indica laasodaci6n celular especffica d e las 12 etapas del ciclo en el epitelio semimfero, Los diversos tipos celulares son A, I, B, etapas sucesivas deespermatogonio; PL, espermatocito preleptotenico: L, espermatocito leptotenico: 2, espermatocito cigotenico: P, espermatocitos paquirenicos apartir de las etapas I. V y X; II, espermatocito secunda rio; I a 14 son pasos de la espermiogeneais, que ilustran la fase de Golgi (pasos I a 3), lafasede encasquetamiento (pasos 4 a 7), la fase acros6mica (pesos 8 a 12) y la fase de maduraci6n (pasos 13 y 14). (Adaptado de Berndtson WE,Desjardins C. Am J Anat 1974;140:167-180.)

del axonema, donde forman la vaina que caracteriza al seg-mento rnedio de la cola.

gadas en celulas que seran liberadas en la luz del tubule semi-nffero. La remodelaci6n del ruicleo y el acrosoma de cadaespermatide, iniciada durante la fase previa, produce esper-matozoides caracterfsticos para cad a especie. Dentro del mi-cleo, los granules de cromatina experimentan condensacion

FASE DE MADURACION. Esta fase de la esperrniogenesiscomprende la transformaci6n final de las esperrnatides alar-

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104 PARTE II Fisiologfa de la reproducci6n

progresiva, mientras que las proteinas transicionales son sus-tituidas por protaminas que se transforman en un fino mate-rial homogeneo que lIena de manera uniforme todo el nu-cleo esperrnatico (fig. 7-5, pasos 13 a 14).

Durante la fase de maduracion, alrededor del axonemase forman una vaina fibrosa y las nueve fibras gruesas subya-centes. Al parecer dichas fibras se asocian indlvidualrnenrecon los nueve pares de microtubulos del axonema y son con-tinuas con las presentes en el cuello del segmento conectorde la esperrnat ide. La vaina fibrosa cubre el axonema desdeel cuello hasta e l inicio del segmento caudal. EI anillo cito-plasmico rnigra distal mente desde su posici6n adyacente alnucleo, a 10 largo de la cola, hasra un punto en que mas tardeseparara e l segmento medio del segmento principal de la cola.Las mitocondrias se empacan apretadamente en una vainacontinua que se extiende desde el cuello hasta e l anillo cito-plasmico.

Durante las ultimas etapas de la espermiogenesis, elmanguito desaparece y la celula de Sertoli forma entonces elcitoplasma rest ante despues de alargarse la esperrnatide paraconverrirse en un lobulo esferoide llamado cuerpo residual.Este lobulo de citoplasma, que permanece unido a la esper-maude alargada por medio de un delgado filamento cito-plasrnico, tambien esra inrerconectado con otros cuerposresiduales mediante puentes intercelulares resultantes de ladivision incompleta de las celulas germinales durante la es-permarocitogenesis (fig. 7-5). Con la forrnacion del cuerporesidual se completa la rnaduracion final, y las espermatidesalargadas estan listas para ser liberadas como espermatozoides.

Espermiaci6nLa liberaci6n de las celulas germinales formadas al interiorde los uibulos serninfferos se denomina espermiaci6n. Lasesperrnatides alargadas, que se orientan perpendicularrnentea la pared tubular, sobresalen poco a poco hacia la luz delnibulo. Los lobules de citoplasma residual, a traves de loscuales se co nee tan grupos de esperrnatides por medio depuentes interce lulares, permanecen incrustados en el epite-lio. La extrusion de los componentes esperrnaticos continuahasta que s610 un delgado tallo de citoplasma conecta el cuellode la esperrnatide con el cuerpo residual. Con la rotura deltallo se forma la gota citoplasmica en la region del cuello delos espermatozoides liberados (gora proximal) y se retienenlos cuerpos residuales interconectados. Despues de la libera-ci6n de los espermatozoides, los cuerpos residuales son fago-citados por las celulas de Sertoli para reciclar los cornponen-tes proroplasrnicos. Estas ultirnas celulas no s610 fagocitanlos cuerpos residuales que quedan del proceso esperma-togenico, sino que tarnbien deben eliminar cantidades con-siderables de celulas germinales degeneradas. Debido que elproceso esperrnarogenico es relativamente ineficiente, granrnimero de celulas espermaticas potenciales degeneran antesde convertirse en espermatozoides.

Duraci6n de Ia espermatogenesisLos diversos tipos celulares presentes dentro de cualquier cortetransversal del epitelio seminffero forman asociaciones celu.lares bien definidas que experiment an carnbios cfclicos, Enalgunas especies, se idenrifican hasta 14 asociaciones 0 eta-pas celulares distintas, mientras que en el hombre solo sonidentificables seis. En el toro, se han descrito hasta 12 etapasde este ciclo (fig. 7-5). Un ciclo complete dependiente deltiempo de las etapas, llamado ciclo del epitelio seminffero, sedefine como "una serie de cambios en un area determinadade epitelio seminffero entre dos apariciones de la asociacioncelular 0 entre dos etapas del desarrollo". Los pasos en laesperrniogenesis se ernplean para clasificar las diversas etapasdel ciclo, EI tiempo necesario para cornpletar un ciclo delepitelio seminffero varfa con la especie de animal dornestico,La duraci6n del ciclo es de unos nueve dias en el verraco, 1 0en el carnero, 12 en el garation y 14 en el toro. Dependiendode la especie, se requieren de cuatro a casi cinco ciclos epite-liales antes de que las espermatogonias tipo A del primer ci-clo hayan completado la metamorfosis de la esperrniogenesis.Cad a ciclo epitelial es analogo a un estudianre que asiste a launiversidad (p. ej., alumno de nuevo ingreso, estudiante desegundo afio 0 estudiante del ultimo ano) en que toma cuatroo mas ciclos 0 "afios" antes de que una celula madre esperrna-togonia 0 un "principiante" complete su proceso de esperrna-togenesis 0 "termine el ultimo afio" (fig. 7-6). La espermiaci6n,que se puede tomar como la "graduacion", ocurre despues delos tres ciclos previos 0 clases antes de que la celula madrecomplete el proceso de desarrollo para transformarse en es-permatozoide 0 Hel estudiante de nuevo ingreso complete lacurricula de cuatro afios de estudios". EI tiempo relative queIe toma a cada celula pasar por una fase en particular del cicloespermarogenico varfa mucho. Aunque existen diferencias enla rapidez de la esperrnatogenesis de una especie a otra demamfferos, el proceso es uniforrne en cad a especie.

Onda espermat6genaLas etapas del ciclo del epitelio seminffero carnbian no s610con el tiempo sino tambien a 10 largo del asa tubular (fig.7-7). Una porci6n de tubulo en una etapa suele ser adyacen-te a porciones de tubule en etapas inmediatamente ante rio-res 0 posteriores en el tiempo (fig. 7-8). Este cambio secuen-cial en la etapa 0 estadio del ciclo a 10 largo del tubule seconoce como onda del epitelio seminffero. EI examen de unasa de tubule seminffero en toda su longitud, rarnbien revelaque en la onda participa una secuencia de etapas que co-mienzan con las menos avanzadas a la rnitad del asa y conti-nuan con etapas progresivamente mas avanzadas cerca de lared testicular. Se observan ciertas irregularidades 0 interrup-ciones en el orden secuencial. Tales interrupciories, llamadasmodulaciones, ocurren ocasionalrnente, pero afectan rrarnosrelarivarnente cortos del tubule.

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E S P E R M A T O G E N E S I S

~U N I V E R S I O A O

E S P E R M I A C I O N G R A D U A C I O N-\E S P E R M A T I D E S h@eJ -@j E S T U D I A N T E.___:___________= _ _ _ _ _ _ _ )

D E L U L T IM OA N O

E S P E R M A T O C f f O S ( ~- E S T U D I A N T E S\.-------------------------- . . . . .\ D E L T E R C E RA N OE S P E R M A T O C I T O S ( ~ -_ ) E S T U D I A N T E" - - - @ - = - @ ~ ) D E L S E G U N D OA N OE S P E R M A T O G O N I A S A L U M N O S D E

N U E V O IN G R E S OS E M E S T R E D E a T O N a S E M E S T A E D E P R I M A V E R A

_ _ A N a A C A O E M l c a --+

CAPITULO 7 Espermatozoides y plasma seminal 105

Fig 7,6. (/zquierda) EI travecro de la espermarogonia madre a craves del proceso para la formaci6n de espermatozoides dentro del rubuloseminffero es analogo a esrudlanres que asisren a la universidad (p. ej., prlnclptanre, estudiante de segundo afio, estudianre del ultimo ana). Esrailustraci6n muesrra que roma cuatro 0mas ciclos, 0"enos" antes de que una espermarogonia madre 0"principiante" haya completado el procesode espermarogcnests. 0 "have termmado su ultimo ana", La liberaci6n de espermatozoides de las celulas de Sertolt, que se denominaespermiacion, se puede tomar como la "graduacion''. Este proceso ocurre secuencialmente en los tres ciclos prevtos 0 "clases" antes de que Icelula madre complete el proceso de desarrollo para convert irse en espermatozoide, 0"el estudiante pnncipiante complete su preparacion decuatro anos para graduarse". La analogfa se rornpe con el hecho de que la celula madre se divide muchas veces durante las eta p as de esperrna-togonia y esperrnatocito primario, dando como resultado mas de cien esperrnatozoides compleramente formados 0"estudiantes del ultimo afiograduados''. (Adaptado de Johnson L En: Cupps PT, ed. Reproduction in Domestic Animals. 4th. ed. San Diego: Academic Press, 1991.)(Derecha) Espermatogonias aisladas.

Cabeza delepidldimo

Redconcuctodeferente

Cuerpo delepidfdimo

Fig. 7 ..7. Asas de los tubules semtnfferos, la red testicular y el conduc-to epididirnario del morueco. La vfa por la cual son transportados alexterior los espermat ozoides se indica mediante flechas. (Modificadode Setchell BP. En: Cole HH, Cupps PT, eds. Reproduction inDomestic Animals. New York: Academic Press, 1977.)

TUBULOS RECTOS

ONDA ESPER-MATOGENICAtREDTESTICULAR

SITIO DEREVERSION

Fig. 7 ..8. Tubule serninffero en el cual se represenra esquernaticarnen-te la onda del epitelio seminlfero a 1 0 largo del tubule. Se muestran lasucesi6n de etapas I a XII, el sitio de inversion a fa mitad del tubuley la relaci6n de la onda con la red testicular. Las eta pas mas avanzadasde cada onda se localizan mas cerca de dicha red. Un nlbulo semtnf-fero real puede contener 15 0 mas ondas espermatogenicas completas.(Adaptado de Perey B, Clermont Y, Leblond CPo The wave of theseminiferous epithelium in the rat. Am J Anar 1961;108:4777.)

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BARRERA HEMATOTESTICULARUniones celularesLos tubulos seminfferos no son penetrados por vasos sangui-neos ni linfancos. Ademas, las celulas germinales en desarro-llo dentro de ellos estan protegidas contra cambios qufmicosen la sangre por una barrera de permeabilidad especializada.Esta barrera hernatotesticular tiene dos componentes princi-pales: a) la barrera incompleta 0parcial de las celulas mioidesque rodean el nibulo y b) las uniones particulares entre ce-lulas de Sertoli advacentes,

CAPA MIOIDE. La membrana basal 0 tunica propia querodea los nibulos seminfferos contiene una capa de celulasmioides contractiles (fig. 7-9). En algunas especies la mayorparte de las uniones celulares de esta capa estan selladas poruna aposicion estrecha de las membranas celulares advacen-res. Sin embargo, esta barrera no esta bien desarrollada en eltoro, camero y verraco, y sue le ser una barrera de perrneabi-lidad relativamente poco importante en tesrfculo de anima-les dornesticos.

UNIONES ENTRE LAS CELULAS DE SERTOLI. Se piensaque la principal barrera de perrneabilidad entre la sangre ylos testfculos son las uniones complejas entre las celulas deSertoli adyacentes. Estas uniones, situadas cerca de la basecelular, contienen multiples zonas de adhesion (uniones es-

trechas] donde las membranas opuestas se fusionan. Las unio-nes oclusivas dividen los nibulos seminfferos en dos cornpar-timientos distintos: 1) un compartimiento basal, que contie-ne esperrnatogonios y espermatocitos proleptotenicos, y 2)un compartimiento adluminal, que contiene las etapas masavanzadas de espermatociros y esperrnatides, el cual se co-munica libremente con la luz del tiibulo.

AI compartirniento basal tienen libre acceso los compo-nentes que antes han penetrado la capa mioide. La segundabarrera, compuesta por las uniones oclusivas entre las celulasde Sertoli, present a un amplio intervalo de permeabilidad,desde la cornpleta exclusion de algunas sustancias hasta latransferencia casi libre de otras. AI parecer, la permeabilidaddiferencial es importante para mantener un ambiente ade-cuado para la funcion espermatogenica de los tubules. Labarrera hematotesticular no solo excluye la entrada de cier-tas sustancias, sino que tarnbien parece tener una funcion enel rnantenimienro de concentraciones especfficas de otras,como protefna fijadora de androgenos (ABP), inhibina einhibidores enzimaticos, dentro de los cornpartirnientos lu-minales de los tubules.

Secrecion de liquidosLas esperrnat ides producidas durante la fase final de laespermiogenesis se liberan durante la esperrniacion en la luzde los tubulos serniniferos en la forma de espcrmarozoides

CORTE TRANSVERSALAUMENTADO DELTUBULO SEMINIFERO

uaUIDO DE LARED TESTICULAR

TUBULOSSEMINIFEROS

COLA DEL EPIDIDIMO

CELULAS DE SERTOU CELULAS MIOIDES

Fig. 7-9. Fuente de lfquidos testicular y de lared testicular. Esros lfquidos se mezc.lan enla red testicular y se excretan al epididirno. Ellfquido testicular es secrerado por las celulasde Sertoli en la luz del tubule. Un tubule se-mmffero se ha extrafdo del testfculo y se am-plifica en corte transversal para mostrar larnicroanatomra d el ep irelio serninffero.

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inmaduros. Estas celulas espermaticas, inm6viles, son barri-das de los tubules por secreciones lfquidas que se originan enlas celulas de Sertoli. EI transite hacia el interior del epidf-dimo es auxiliado por secreciones procedentes de la red tes-ticular, por los elementos contractiles de los testfculos (p, ej.,celulas mioides y capsula testicular) y por los cilios que revis-ten los conductos eferentes.

El lfquido testicular es una secreci6n que se compone decelulas de Sertoli y de celulas epiteliales que revisten la redtesticular (fig. 7-9). Sin embargo, se piensa que las celulas deSertoli son la fuente principal del lfquido que sale de lostestfculos. La secreci6n de tales celulas se debe probablementea que procesos de transporre activo empujan solutos hacia elcompartimiento adluminal, creando de este modo un gradien-te osm6tico. Este lfquido contiene varias protefnas peculia rescomo ABP, que es secretada en la luz del tubule serninfferopor las celulas de Sertoli. La ABP forma un complejo con losandrogenos producidos por las celulas de Leydig. Dicho com-plejo tal vez ayude al transite de los androgenos hacia lacabeza del epidfdirno.

Control endocrino de la espennatogenesisPara el funcionamiento testicular normal se requiere de esti-mulacion hormonal por g o na d ot ro p in a s a d en o hi po fi sa ri as , lascuales a su vez son controladas por la secrecion pulsatil dehormona liberadora de gonadotropina (GnRH) del hipota-lamo (fig. 7-10). En la rata hipofisectomizada, es posible res-tablecer la esperrnatogenesis mediante tratamiento con FSHy LH 0con FSH y testosterona, indicando que el soportehipofisario es esencial, ya que la hipofisectomfa, extirpacionquinirgica de la hipofisis, resulta en la suspension de laesperrnarogenesis. Sin embargo, dosis altas de testosteronasola mantienen la esperrnatogenesis en ratas hipofisecrorni-zadas, siempre y cuando el tratamiento se inicie inmediata-mente despues de la extirpacion de la hipofisis. No obstante,en otras especies se requiere hormona foliculostimulante ade-mas del estero ide para mantener la espermatogenesis, Esposible que otras hormonas hipofisarias (como la prolactina,hormona del crecimiento y hormona estimulante del tiroides)tengan funciones secundarias en el apoyo del fucionamientotesticular.

Los test feu los no solo producen el principal androgeno,la testosterona, sino tambien una serie de hormonas esteroi-des relacionadas. Al parecer la principal accion de los andre-genos es sobre las celulas de Sertoli mas que directamentesobre las celulas germinales. Posiblemente las celulas mioidestambien depend en de androgenos, La dependencia de este-roides se satisface mediante la produccion pulsatil de andre-genos por las celulas intersticiales de Leydig, que son adya-centes a los tubules serninfferos (fig. 7-10). Las celulas deLeydig son estimuladas por pulsos de LH hipofisaria parasecretar androgenos. Los androgenos producidos por las ce-lulas mencionadas no solo se difunden en las celulas de Ser-

CAPITULO 7 Espermatozoides y plasma seminal 107,,,,,IJ1II ..._'"1 ,I,'I,"I

A N OR OG EN O S ( - )E S TR A D IO L H

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Fig. 7..10. Control endocrine del funcionamienro testicular en marnf ..feros. E I htporalamo secreta GnRH, que estimula la secreci6n de LHy FSH a partir del lobule anterior de la hipofisis. La LH estirnula lascelulas intersticiales de Leydig para que produzcan androgenos, prin..cipalmente testosterona. Los andr6genos son secretados en el torrentesangufneo, donde causan eI desarrollo de las caracterfsticas sexualessecundartas del macho y el desarrollo y mantenimiento del apararoreproductor masculino, y suprimen la secrecion de GnRH, LH y FSHpor retroalimentaci6n negativa sobre hipofisis e hipotalamo. La tes-tosrerona tarnbien es secretada en el tubule serrunffero, donde esnecesaria para el mantenimiento de la espermatogenesis. La FSH in,teractua con receptores en las celulas de Sertolt para causar la produc-cion de protefna de union a androgeno (ABP), la conversion detesrosterona en dihtdrotestosterona y estr6geno, la estimulaci6n de laespermatocttogenests. la rermtnacion de la liberaci6n de espermato-zoides [espermiacion}, y la secreci6n de inhibina, La inhibina secre-tada en el torrente sangufneo tiene un efecto de retroaHmentaci6nnegativa sobre la FSH, pero no sobre la LH. (Tornado de KaltenbackCC, Dunn TG. Endocrinology of reproduction. En: Hafez ESE.Reproduction in Farm Animals. 4th ed. Philadelphia: Lea and Febi-ger, 1980.)

toli adyacentes, sino que tarnbien se secretan en la sangre,donde ejercen retroalimentacion tanto en el hipotalarno comoen la hipofisis para bloquear la liberacion de LH adicional(fig. 7-10). La otra gonadotropina principal, FSH, estimulala produccion de ABP e inhibina por las celulas de Sertoll.La ABP forma un complejo con androgeno y es transport adajunto con los espermatozoides hacia el eptdfdimo. Las celulasepiteliales del epidfdirno requieren concentraciones relativa-mente elevadas de androgeno para su funcionamiento nor-mal. La inhibina tiene un efecto de retroalimentaci6n nega-tiva sobre la secreci6n de FSH, pero no sobre la de LH.

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108 PARTE II Fisiologia de la reproducci6n

Aunque gran parte de la testosterona secretada en los tubu-los seminfferos es convert ida en dihidrotestosterona (DHT) porla enzima reductasa de estero ide Sa, otra parte es convert idaen estr6genos por la enzima aromatasa. Se requiere una con-centracion relativamente alta de testosterona para la rnadu-raci6n de las esperrnatides.

Las celulas de Sertoli y germinales regulan reclproca-mente su secreci6n cfclica de protefnas a 1 0 largo del tubuleseminffero. Este proceso es amplificado por las celulas mioidesa traves de factores de crecimiento transformante, rnodula-dores humorales y modificacion de la matriz extracelular. Laactivina y la inhibina, que son secretadas por las celulas deSertoli, tienen la notable caracteristica de generar diversassefiales, Las activinas, potentes dfrneros (de subunidades betade inhibina) liberadores de FSH, tienen mecanismos para-erinos (que inhiben la secreci6n de hormona del crecirnien-to y de adrenocorticotropina) y autocrinos (que estimulan lasecreci6n de FSH). La activina y la inhibina tarnbien acniandentro de las g6nadas como moduladores autocrinos y para-erinos de la producci6n de esteroides, otras hormonas y fac-tores de crecimiento. Es posible que el factor de crecimientotransformante (TGF), un peptide multifuncional inducidoen respuesta a esteroides, participe en la regulaci6n del fun-cionamiento testicular. Dos grupos de compuestos inrervie-nen en la regulaci6n del eje hipotalamo-hipofisario gonadal.Estos son a) neurotransmisores, dopamina, serotonina y nor-adrenal ina, y b) opioides cerebrales y otros pepridos. Otrosmoduladores fisiol6gicos de la proliferaci6n celular, como laschalonas, influyen en el ciclo celular del epitelio seminffero.

TRANSITO EN EL EPIDIDIMO,MADURACION Y ALMACENAMIENTODE LOS ESPERMATOZOIDESLos espermatozoides testiculares son transport ados desde eltestfculo a traves de un conducto altamente contorneado querecibe el nombre de epid{dimo (fig. 7-7). El epidfdimo trans-porta espermatozoides distalmente desde el testfculo por elvaso deferente, y durante este transite dichas celulas experi-mentan un proceso de maduraci6n en el que adquieren lacapacidad potencial de fecundar 6vulos. Esta maduraci6nimplica varios carnbios funcionales, incluyendo el desarrollodel potencial para la motilidad sostenida, la perdida de agua yla migraci6n distal, asf como la perdida eventual de la gotacitoplasrnica. Las capacidades funcionales de las diversas ce-lulas epiteliales que revisten el epidfdimo y por tanto, suinfluencia sobre el proceso de maduraci6n de los espermato-zoides, son mantenidas por andr6genos testiculares.

Mecanismos de transporteEl paso de los espermatozoides a traves del epidldimo depen-de de contracciones localizadas de la pared de dicho conduc-

to a una frecuencia aproximada de tres por minuto. Los es-permatozoides son transportados por el epidfdirno en unossiete dlas en el toro, 12 en e I verraco y 16 en el carnero. Eltiempo de trans ito puede ser reducido en 10 a 20% por unaumento en la frecuencia de eyaculaci6n. Los elementoscontractiles de la pared del epidtdimo presentan diferenciasregionales, ya que e I contenido de celulas de musculo lisoaumenta de manera progresiva desde la cola del epidfdirnohacia e I vaso deferente.

Maduracion y almacenamientode espermatozoidesLos cambios funcionales que ocurren durante el transite epi-didimario de espermatozoides incluyen la maduraci6n deorganelos celulares. Por ejernplo, el desarrollo de la capaci-dad de morilidad esperrnatica refleja cambios cualitativos ycuantitativos en los patrones merabolicos del aparato flage-lar. Aunque los espermarozoides epididimarios maduros sonrelativamente inactivos dentro del epidfdirno, pronto sernanifiesta su motilidad cuando se les extrae para exarninar-los. El proceso de maduraci6n en el cual dichos esperrnato-zoides adquieren la capacidad de rnotilidad progresiva com-prende cambios progresivos en la flexibi!idad y los patronesde rnovirniento de su flagelo.

El movimiento progresivo rapido se observa primero enfa mitad del cuerpo del epidfdirno en unos cuantos esperrna-tozoides, y se convierte en el patr6n de motilidad predorni-nante en los espermatozoides de la cola del epididimo y elconducro deferente.

Los componentes secretorios de las celulas epiteliales querevisten el epidfdirno, como la "inrnovilina" en algunos ani-males de laborarorio y el "factor de inmovilidad" en el toro,probablemente prolongan la supervivencia de los espermato-zoides impidiendo un metabolismo innecesario. Al parecer,la protefna de motilidad hacia el frente es importante para ellogro de morilidad progresiva en esperrnatozoides epididima-rios de toro.

El transite a traves del epidfdirno se asocia con cambiosimportantes en la cromatina del nucleo esperrnatico. Estecomplejo DNA-protefna, que alguna vez se pens6 que erarelativamente inerte despues de su condensaci6n durante lasultirnas fases de la esperrniogenesis, experimenta una com-presi6n adicional durante el transite por el epidfdimo,Durante e I trans ito por el epidfdimo, la gota citoplasma-tica emigra desde la regi6n del cuello hasta un sitio cercanoal anillo citoplasmico. La presencia de dicha gota en unacantidad importante de espermatozoides eyaculados es indi-cativa de inmadurez. Tarnbien se han observado cambiosasociados con la maduraci6n del acrosoma en la mayor partede las especies durante el paso por el epidfdimo. Aunqueocurren cambios notables en algunas especies, los que se pre-sentan en animales domesticos se limitan a una reducci6nbastante suti! en las dimensiones del acrosoma,

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Desarrollo del potencial fecundante en el epididimoLos espermatozoides desarrollan su capacidad inicial de fe-cundar ovules durante su transporre por el epidfdimo, Dr-cha capacidad se considera potencial, porque tales celulasdeben experimentar capacitacion antes de que puedan pe-nerrar en los ovules. Los espermatozoides testiculares no sonfertiles, aunque se inseminen en grandes cantidades. Es po-sible que la falta de fecundidad de los gametes de la cabezadel epididimo se relacione con la motilidad. Tales gametospresentan movimienro de natacion circular activa pero to-davfa son incapaces de realizar el movimiento unidireccio-nal vigoroso de los espermatozoides con la capacidad de ro-racion longitudinal. Los cambios que ocurren durante eltransporte epididimario, como el desplazamiento de la gotaciroplasmatica y el aumento en el peso especffico, son diff-ciles de interpretar desde un punto de vista funcional. Eldesarrollo de la capacidad fecundante se asocia con cambiosen varios aspectos de la integridad funcional de los esperrna-tozoides: a) desarrollo del potencial para la motilidad pro-gresiva sostenida, b) modificacton de los patrones rnetabo-licos y el estado estructural de organelos especfficos de lacola, c) cambios en la cromatina nuclear, d) cambios enla naturaleza de la superficie de la membrana plasrnarica,e) movimiento y perdida de la gota citoplasmica, y f) modi-ficacion, cuando menos en algunas especies, de la forma delacrosorna,

Almacenamiento de espermatozoidesEI principal sitio de almacenamiento de los esperrnatozoidesdentro del apararo reproductor masculino es la parte caudal(cola) del epidtdimo, que contiene el 70% de la cantidadtotal de gametos presentes en el epidfdirno y conducto defe-rente, mientras que este ultimo contiene solo eI 2%. Losespermarozoides conrenidos dentro del ducto del epidfdirnodesde la cabeza hasta la cola se denominan reservas extrago-nadales aun cuando solo aquellos en la seccion distal de lacola pueden ser eyaculados. Aunque este arnbienre es favo-rable para su supervivencia, los espermatozoides no se preser-van por tiempo indefinido.

Eliminacion de espermatozoidesno eyaculadosLa mayor parte de los esperrnarozoidesminan gradual mente por excrecion enno se eliminan en la orina experirnrgradual. Primero pierden su capacidad tecundante, fuego surnotilidad y, f inalmente se desintegran. Los eyaculados que secolectan despues de reposo sexual prolongado sue len conte-ner un alto porcentaje de espermatozoides degenerados 0"viejos".

CAPITULO 7 Espermatozoides y plasma seminal 109PLASMA SEMINALLa importancia funcional del plasma seminal es cues tiona-ble, ya que en algunas especies es posible inducir la prefiezpor inseminacion con espermatozoides epididimarios. Sin em-bargo, dicho plasma parece ser un componente esencial en elaparearniento natural porque sirve como port ador y protec-tor de los espermarozoides. La irnportancia de esta funcionvarfa, debido a que en algunas especies la eyaculacion sereaiiza directarnente en el utero (p. ej., cerda y yegua). EIplasma seminal parece ser mas importante en el aparearnien-to natural de la oveja y la vaca, en las cuales el eyaculado sedeposita en la vagina.

GLANDULAS ACCESORIAS

La fuente de los constituyentes del plasma seminal varia conla especic, al igual que el ruirnero y rarnafio de los organosaccesorios. Es una secrecion cornpuesta procedente de variasfuenres, como tesriculos, epididirno y glandulas accesorias delmacho (fig. 7-11). La unica glandula accesoria cormin a to-dos los rnarnfferos es la prosrata. EI epidfdimo 0 su analogofuncional y eI conducto deference son los unicos organosaccesorios presenres en los machos de aves y reptiles.

Constituyentes bioquimicos del plasma seminalEIplasma seminal contiene concentraciones excepcionalmen-te grandes de acido cftrico, ergotione ina, fructosa, gl i ceril-fosforilcolina y sorbitol (cuadro 7-1). Tarnbien estan presen-tes cantidades apreciables de acido ascorbico, arninoacidos,pepridos, prorefnas, lipidos, acidos grasos y numerosas enzi-mas, adernas de constituyentes antimicrobianos como inrnu-noglobulinas de la clase IgA. Asimlsmo, se han detectado enel plasma seminal una variedad de sustancias hormonales,incluyendo androgenos, estrogenos, prostaglandinas, FSH,LH, sustancia similar a la gonadotropina corionica, horrnonadel crecimiento, insulina, glucagon. prolactina, relaxina, hor-mona liberadora tiroidea y encefalinas.

rABOLISMO DE LOS ESPERMATOZOIDES-acrer movil de los espermatozoides constituye un me-cilmente discernible para evaluar su estado fisiologico.nbargo, la motilidad en sf no es un predictor exacto deoacidad fecundante potencial. 'AI parecer, la energfarida para la motilidad proviene de reservas intracelula-

res de ATP (trifosfato de adenosina). Posiblemente el em-pleo del ATP es regulado por la concentracion endogena decAMP. El cAMP no solo regula la hidrolisis del ATP, sinoque tarnbien tiene un efecto directo sobre la morilidad de losespermatozoides.

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GLANDULABULBOURETRAL

Fig. 7#11. En la mayor parte de los ani males domesncos. el semeneyaculado contiene, edemas de una pequefia cantidad de lfquido res'ticular, aportaciones de vanes 6rganos accesortos, incluyendo epididi-mo (cabeza. cuerpo y cola), glandulas ampulares (AMP), glandulaevesiculares, prcstara y glandulas bulbouretrales. La contribuci6n rela-tiva de las glandulae varia no s610 con la especie, sino tarnbien de unindivicluo a otro de la misma especie y de una eyaculaci6n a otra delmismo animal.

Aunque los espermatozoides carecen de muchos de losorganelos que participan en los procesos metabolicos, sonmetabolicarnente activos debido a que poseen las enzimasnecesarias para realizar las reacciones bioqufmicas de la glu-colisis (via de Embden-Meverhof), el ciclo del acido tricar-boxilico, la oxidaci6n de acidos grasos, el transporte de elec-trones y posiblemente la desviaci6n de monofosfato de hexosa.

GlucolisisEn condiciones anaerobias, es decir, en ausencia de oxfgeno,los espermatozoides degradan glucosa, fructosa 0 manosa aacido lactico. Esta actividad glucolftica, 0mas correctamen-

te fructoltrica, porque la fructosa es el principal azucar dsemen, permite a esos gametes sobrevivir en las condicioneanaerobias. Esta caracterfstica es importante durante el amacenamiento de espermatozoides para su uso en la insem. naci6n artificial.

RespiracionLos espermatozoides utilizan una variedad de sustratos epresencia de oxfgeno. Su actividad respiratoria es la qupermite emplear el lactato 0 el piruvato resultantes del dedoblamiento de la fructosa, para la producci6n de dioxido dcarbono y agua. Esta vfa oxidative, que se localiza en lmitocondrias, es mucho mas eficiente que la fructolisis parproducir energfa. Por medio de estos procesos catabolicoslos esperrnarozoides convierten la mayor fracci6n de la enegta en ATP. Aunque gran parte del ATP se emplea enproceso consumidor de energfa de la motilidad, otra partedestina a mantener la integridad de los procesos de transporte activo de las membranas del esperrnatozoide. Estos procesos de transporte activo impiden la perdida de componentesionicos vitales de la celula esperrnatica. En ausencia de sutratos ex6genos, los esperrnatozoides utilizan sus reservas irtracelulares de plasmalogeno como fuente de energfa a cplazo.

ASPECTOS INMUNOLOGICOSDE LOS ESPERMATOZOIDESAntigenicidad de los espermatozoidesUna funci6n import ante de la barrera hernatotest.aislamiento inrnunitario de los gametes en desarrollo. . .11portancia radica en que los esperrnarocitos, esperrnatidesespermarozoides son reconocidos facilmenre como celulaextrafias por el sistema inrnunitario del macho adulto, Desta manera, el secuestro de las celulas gerrninales en desarrollo tras una barrera inmunitaria imp ide que el machoadulto desarrolle anticuerpos contra sus propias celulas esperrnaticas,

AutoinmunidadLa inrnunizacion de un macho contra espermatozoides 0antfgenos esperrnaticos aislados da por resultado grados variables de orquitis autoinmunitaria (inflamaci6n testicular) yen algunos casos, el cese de la espermarogenesis. Como consecuencia de la autommunidad, la concentraci6n de anticuerpos antiesperrnatozoides puede ser elevada en el lfquidoseminal. Estos anticuerpos especfficos contra esperrnatozoi-des pueden interferir con el funcionamiento del esperrnato-zoide, reduciendo la fertilidad del macho. En .casos mas gra

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CAPITULO 7 Espermatozoides y plasma seminal III

Comienzo de la vida reproducrivaCuadro 7~2.Edad, peso y caracterfsticas del semen en eI primer apareamiento

Especie Meses P e so c o rp o ra l (kg) V olum en d el eya cula do (m l) Ccncenrrccon de lo s esp erm ato zo id es (I ()B per m l)Verraco 5-8 250 100-150 0.1-0.2Toro 12-14 500 3-5 0.8-1.2Carnero 6-8 Y a r r a 0.3-1.0 1.2-2.0Garan6n 20-24 500 kg 50-100 0.1-1.5Gallo 46 Varfa 0.10-0.3 50-90Gato 9 3.5 0.01-0.3 1.5-28Perro 10-12 Y a r r a 2-25 0.6-5.4Cobayo 35 0.450 0.4-0.8 0.05-0.2Conejo 4-12 Varfa 0.4-0.6 0.5-3.5

Adaprado de Foote. En: Hafer ESE, ed. Reproduction in Farm Animals. 4th. ed. Philadelphia: Lea & Febiger, 1980. Garner, Hafea. En: Hafez ESE, ed.Reproduction in Farm Animals. 6th. ed. Phi ladelphia: Lea & Febiger, 1986.

yes, el dana a la barrera hematotesticular, al conducto epidi-dirnario 0 al conducto deferente, debido a una lesi6n trau-rnatica 0 a una infecci6n, a menudo resulta en una orquitisautoinmunitaria que afecta a ambos testfculos. La vasectornfa,transecci6n 0ligadura del conducto deference, produce tam-bien grad os variables de inflamaci6n testicular. La graved adde la orquitis depende de la especie y del tiempo posoperato-

... rio. Se piensa que la respuesta autoinmune de machos, -sectomtzados ocurre por la distension intermitente y la

-a del conducto ligado, que deja salir espermatozoides a.. dad peritoneal.

,,iVALUACION IN VITRODE LA CAUDAD DEL SEMENLa calidad del semen de los machos debe de evaluarse antesde usarlos como sementales (cuadro 7-2). Una vez que se hacolectado el semen del macho, pueden emplearse varios cri-

terios para evaluar la calidad de la rnuestra. Las tecnicas cla-sicas, asf como las nuevas tecnologfas automatizadas para suevaluaci6n, proporcionan solamente una estimaci6n de lacapacidad potencial de fertilizaci6n de los espermatozoides.

TECNOLOGIASPARA LA REPRODUCCION ASISTIDAPueden emplearse diversas recnicas para la rnicrornanipu-lacion de espermatozoides (cuadro 7-3) a fin de mejorar elpotencial reproductivo de machos geneticamentc superiores.Si el nurnero de espermatozoides es insuficiente para realizarla fertilizaci6n dentro del aparato femenino pueden usarselos procedimientos de fertilizaci6n in vitro (IVF) . Otra tecnicaconsiste en introducir ffsicamente un solo espermatozoidedentro de un oocito maduro a traves de la micromanipulaci6n.Este procedimiento, llamado inyecci6n intracitoplasmicade esperma (ICSI) , permite superar diversos problemas de

Tecruce ProcedimientoCuadro 7,3. Manipulaci6n de espermatozoides in vitro

Fundamento teoricoLavado de espermatozoides Percoll, Sperm ISolate, Medio F-IO de

Ham modificado, soluci6n salina de TyrodesU otros medios isot6nicos, precalentados yfilrrados antes de su uso

Nado ascendenteNado descendenteManipulaci6n de semen para IVP

Selecci6n espermaticaAumemo en la calldad de los espermarozoidesAumento en la calidad de 105 esperrnatozoidesNado ascendente y descendenteCapacitaci6n in vitroMicrofertilizaci6nanipulaci6n de semen y oocito para

incrementar la fecundaci6nMtcromarupulacion de espermatozoidesSexado del semen Clasttlcacton por flujo citometrico

Inserci6n intracitoplasmica de esperma ( leSI)

Evaculacton retr6gradaSemen criopreservadoOligospermia, motilidad baja del espermaEliminaci6n de anticuerpos antiesperrnarozoidesPreparaci6n para inseminaci6n intraurertnaDecremento en la motilidad, elimina patogenos

potenciales, el irnlna [eucocitosOligospermiaElimina los componentes de los medios d e

crtopreservactonTransferencia de espermatozoides a rraves de la

zona perforada para au men tar el acceso de losespermatozoides al oocito

Micromanipuladores empleados para introducirun espermatozoide a un ooclto maduroClastftcacton de esperrnarozoides X y Y vivos

a IYF = Fecundaci6n in vitro.

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112 PARTE II Fisiologta de [a reproduccioninfertilidad en el macho. La aplicaci6n de este rnetodo causacontroversia, ya que el espermatozoide que va a fecundar esseleccionado evitando los sistemas de protecci6n inherentesal aparato reproductor fernenino, que evitan que esperma-tozoides defectuosos fecunden oocitos. Se requiere de unagran habilidad en el laboratorio para manipular gametes inviero.

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