Porque muitos espermatozóides estragam o ovo

Fonte: Desenho original de Alex Martin

Relatórios bem documentados que abrangem 25 anos renderam evidências crescentes de que a contagem de esperma está caindo nos países industrializados. (Veja meu post de 20 de abril de 2017 Going, Going, Gone? Os contos de esperma humanos estão a mergulhar. ) Uma queda de mais de 50% nas contagens ao longo de um período de 40 anos desencadeou o interesse da mídia ativa, provocando alertas terríveis de extinção humana iminente . Embora muitos vejam isso como uma boa notícia para o planeta, é improvável que aconteça rápido o suficiente. Além disso, esta história tem um lado falso raramente mencionado: os achados pouco discutidos indicam que muitos espermatozóides também podem prejudicar a fertilidade.

Diagrama de um esperma humano que mostra o núcleo contendo um conjunto haplóide de 23 cromossomos na cabeça. O conjunto inclui um cromossomo de sexo único, um X ou um Y.

Fonte: Adaptado de um diagrama pela AGeremia (trabalho próprio); via Wikimedia Commons, arquivo licenciado sob a licença Creative Commons Atribuição-Partilha pela mesma licença 3.0 Unported.

Fertilização por mais de um esperma

É amplamente conhecido que a fertilização de um ovo de mamífero por mais de um esperma ( polisspermia ) tem efeitos catastróficos. Quando as células sexuais (ovos e espermatozóides) são produzidas, o número usual de cromossomos é dividido pela metade. As células do corpo humano geralmente possuem 46 cromossomos ( número diploide ), mas uma célula sexual contém apenas 23 ( número haploide ). Uma célula sexual contém apenas um cromossomo de sexo único, X em um ovo e X ou Y em um esperma. A fusão de um esperma com um ovo na fertilização restaura o número normal de cromossomos e são produzidos aproximadamente números iguais de descendentes femininas (XX) e macho (XY). Se dois espermatozóides fertilizam um ovo, as coisas ficam erradamente erradas, produzindo uma prole triploide com 69 cromossomos com um conjunto extra, além do par maternal / paterno normal. Um ovo fertilizado por três espermatozóides recebe dois conjuntos cromossômicos extra, resultando em um indivíduo quadruploide com 92 cromossomos. Conjuntos de cromossomo extra prejudicam diretamente a determinação do sexo. Um indivíduo triploide, por exemplo, tem uma combinação anormal de cromossomos sexuais (XXX, XXY ou XYY).

Ovo humano quase maduro, com suas camadas circundantes (zona pelúcida, corona radiata). Como em outros mamíferos, a gema é limitada a um grão de grânulos relativamente pequeno, enquanto a zona pelúcida bloqueia a fertilização por mais de um esperma.

Fonte: Wikimedia Commons, imagem de domínio público (Após O. Hertwig e G. Retzius). Fonte: Conklin, EG (1914) Fatos e fatores de desenvolvimento. Popular Science Monthly 84: 524.

Pode-se pensar que todos os animais possuem mecanismos eficazes para evitar a fertilização de um ovo em mais de um esperma. No entanto, em pelo menos algumas espécies de peixes e aves, vários espermatozóides realmente fertilizam o ovo. Somente depois, mecanismos especiais garantem que apenas um conjunto de cromossomos masculinos contribua para a prole. Então, por que a adubação espermática do ovo é a regra para os mamíferos? Uma conexão foi sugerida com o pequeno tamanho do ovo de mamífero, que é extremamente pequeno porque não contém gema. Seja qual for o motivo, uma vez que o ovo foi fertilizado, duas camadas circundantes – a zona pellucida externa transparente e a membrana do ovo subjacente – geralmente impedem a entrada de espermatozóides adicionais.

• O arguer
• Desculpe, seu terapeuta não pode ser seu amigo
• Para novos pais – Chaves para uma grande experiência
• Misdirection
• O Poder da Persuasão: 6 maneiras de obter o seu caminho

Demasiados espermatozóides ligados ao aborto espontâneo

John MacLeod e Ruth Gold forneceram uma indicação inicial de uma desvantagem para as contagens de esperma altas em um artigo de 1957. Eles compararam a qualidade do sêmen entre homens cujas esposas sofreram repetidas faltas e homens que tinham engendrado pelo menos três filhos vivos normais sem interferir em gravidezes fracassadas. Surpreendentemente, a qualidade do sêmen foi maior no grupo de aborto espontâneo. Os homens desse grupo apresentaram concentrações significativamente maiores de esperma (com média de mais de 100 milhões / ml) e mais espermatozóides móveis (com média de mais de 60%). Quase duas vezes mais (26 por cento contra 14 por cento) tiveram concentrações de esperma superiores a 200 milhões / ml. MacLeod e Gold também observaram que quase um terço dos homens que produziram quatro ou mais filhos vivos sem gravidez fracassada apresentaram apenas concentrações moderadas de esperma (20-59 milhões / ml).

Comparação das concentrações de esperma entre homens cujas esposas sofreram 3 ou mais abortos espontâneos e pais de 3 ou mais filhos sobreviventes. Os homens do primeiro grupo apresentaram concentrações de esperma significativamente maiores, com 26% com mais de 200 milhões / ml, em comparação com 14% para os pais com pelo menos 3 crianças sobreviventes.

Fonte: Adaptado de uma figura em MacLeod & Gold (1957).

Muito depois, em 1975, Naghma-E-Rehan e colegas publicaram uma análise de amostras de sêmen coletadas antes da vasectomia de 1.300 homens que tinham sido filhos de pelo menos dois. As concentrações de esperma variaram amplamente, de 1,5 para 375 milhões / ml, com média de 65 milhões / ml. Quinze homens (pouco mais de 1 por cento) tinham valores extraordinariamente altos. Nesta condição extrema, conhecida como polizoosperma em círculos médicos, as concentrações de esperma superam 250 milhões / ml e a contagem total de esperma excede 800 milhões. Os cônjuges de seis desses homens (40 por cento) experimentaram pelo menos um aborto espontâneo, em comparação com uma taxa global de 7 por cento. Para as esposas de 25 homens que tinham contagem de esperma abaixo de 10 milhões / ml, mas tinham sido filhos de duas ou mais crianças, a taxa era de apenas 4 por cento.

• Por que o crescimento geralmente ocorre quando caímos
• O Bom Líder
• Ame o seu inimigo … como uma Bênção das Relações Públicas
• A arte é mais do que o trabalho do que o sexo
• Teoria da Separação

Resumo das anormalidades cromossômicas encontradas em uma pesquisa em larga escala de tecido de abortos espontâneos. Em muitos casos, como a síndrome de Down, há apenas um cromossomo adicional (trissomia), produzindo um total de 47 (barras amarelas). A adição de um ou dois conjuntos de cromossomos completos produz triploidia (com 69 cromossomos) e quadruploidia (92 cromossomos), respectivamente (barras vermelhas). Tr = translocações cromossômicas.

Fonte: Adaptado de uma figura em Boué et al. (1975)

Vários estudos de material fetal de abortos espontaneais mostraram que muitas anormalidades cromossômicas estão freqüentemente presentes. Em 1975, Joëlle Boué e colegas publicaram um estudo histórico de 1.500 casos. Ao analisar as frequências relativas dos diferentes tipos de anomalia cromossômica, eles estimaram que algum tipo de aberração ocorre na metade de todas as concepções. Entre essas aberrações, cerca de 20 por cento tinham 69 cromossomos (triploidia), que poderiam surgir de dois espermatozóides fertilizando um ovo, enquanto outros 6 por cento tinham 92 cromossomos (quadruploidia), potencialmente indicando três espermatozóides fertilizantes.

Fetos com conjuntos cromossômicos adicionais

A fertilização de um ovo por dois espermatozóides resulta na presença de um conjunto cromossômico triploide, incluindo três cromossomos sexuais. Esta condição pode, no entanto, surgir de duas outras maneiras. Primeiro – por causa de um erro de desenvolvimento – um espermatozóide pode ocasionalmente ter dois conjuntos cromossômicos em vez do habitual. Um tal esperma que fertiliza um ovo pode produzir uma condição triploide. Em segundo lugar, um ovo anormal com dois conjuntos de cromossomos pode ser fertilizado por um esperma normal.

Vários estudos médicos produziram provas diretas de fertilização dupla de ovos humanos, geralmente com conseqüências fatais. Quase todas as concepções com triploidia são eliminadas no útero, e as poucas que tornam a nascer sobrevivem por apenas algumas horas. Um relatório de 1977 de Nora Blackwell e colegas descreveram uma criança com múltiplas anormalidades graves que morreram logo após o nascimento. Verificou-se que tinha 69 cromossomos, incluindo três cromossomos sexuais (XXY). As características de certos cromossomos que só poderiam ter vindo do pai indicaram de forma convincente que dois espermatozóides fertilizaram o ovo.

Logo depois, Patricia Jacobs e colegas seguiram este relatório de caso único com uma visão geral das origens de triploides humanos. Seu trabalho pioneiro de 1978 examinou todos os abortos durante dois anos em uma maternidade havaiana. Para 21 dos 26 fetos abortados com triploidia, eles foram capazes de identificar a fonte dos cromossomos adicionais. Um conjunto cromossômico adicional veio do pai em 17 casos e da mãe em 3, com um caso não resolvido. Cálculos adicionais indicaram que dois terços dos triploides resultaram da fertilização por dois espermatozóides, um quarto da fertilização por um único esperma com um conjunto duplo de cromossomos e apenas um em cada dez de um esperma normal penetrando um ovo possuindo dois conjuntos de cromossomos. Jacobs e colegas observaram que a triploidia é relativamente comum em seres humanos, estimando que ela afeta 1% a 3% de todas as concepções detectáveis.

Beneficiando-se de técnicas mais avançadas, em 2000, Qinghua Shi e René Martin relataram achados para números cromossômicos aberrantes em mais de 200 mil espermatozóides de 10 homens chineses saudáveis ​​em comparação com uma amostra similar de 10 canadenses saudáveis. A freqüência média de espermatozóides diploides contendo 46 cromossomos foi notavelmente baixa, inferior a 0,4 por cento. Apesar das diferenças marcantes entre os doadores na ocorrência de espermatozóides diploides, não houve distinção geral entre homens chineses e canadenses. Também em 2000, Michael Zaragoza e colegas relataram um estudo sobre a origem parental dos cromossomos em 91 abortos espontâneos com triploidia. Eles confirmaram que a maioria dos casos era atribuível à fertilização do óvulo por dois espermatozóides.

Implicações da polisspermia

Há, portanto, evidências claras de que homens podem produzir muitos espermatozóides, e não apenas poucos. Mas as discussões sobre o número de espermatozóides em seres humanos e outros mamíferos geralmente se concentram exclusivamente na necessidade de grandes números, sem referência ao risco de concentrações excessivas de esperma que possam ameaçar o desenvolvimento fetal. Por este motivo, as noções unilaterais atuais de "competição de esperma" precisarão de uma nova análise cuidadosa. Como o especialista em esperma de Michael Bedford observou em um artigo perspicaz de 2008, "… deve-se desconfiar do conceito de que existe uma" raça "para alcançar os ovos não fertilizados como função da velocidade do esperma e de imagens de mídia que mostram muitos espermáticos supostamente concorrentes para um ovo não fertilizado ".

^Referências

^{Bedford, JM (2008) Puzzles de fertilização de mamíferos – e além. International Journal of Developmental Biology 52 : 415-426.}

^{Blackwell, NJ, Keeling, JW & Lindenbaum, RH (1977) Origem dissipativa de um triploide 69, XXY. Human Genetics 32 : 121-124.}

^{Boué, J., Boué, A. & Lazar, P. (1975) Estudos epidemiológicos retrospectivos e prospectivos de 1500 abortos voluntários espontâneos cariotipados. Teratologia 12 : 11-26.}

^{Gardner, AJ & Evans, JP (2006) Bloco de membrana de mamíferos para polisspermia: novos insights sobre como os ovos de mamífero evitam a fertilização por esperma múltiplo. Reprodução, Fertilidade e Desenvolvimento 18 : 53-61.}

^{Hunter, RHF (1996) Controle do ovário de proporções muito baixas de esperma / ovo no início da fertilização de mamíferos para evitar polisspermia. Reprodução Molecular e Desenvolvimento 44: 417-422.}

^{MacLeod, J. & Gold, RZ (1957) O fator masculino na fertilidade e infertilidade. IX. Qualidade do sêmen em relação aos acidentes de gravidez. Fertilidade e esterilidade 8 : 36-49.}

^{Naghma-E-Rehan, Sobrero, AJ & Fertig, JW (1975) O sêmen do homem fértil: análise estatística de 1300 homens. Fertilidade e esterilidade 26 : 492-502.}

^{Shi, Q. & Martin, RH (2000) Frequências espontâneas de esperma aneuploide e diploide em 10 homens chineses normais: avaliados por hibridação in situ multicolor fluorescente. Citogenética e Genética Celular 90 : 79-83.}

^{Snook, RR, Hosken, DJ & Karr, TL (2011) A biologia e a evolução da polisspermia: Insights de estudos celulares e funcionais de centrosomas de esperma; comportamento no ovo fertilizado. Reprodução 142 : 779-792.}

^{Zaragoza, MV, Surti, U., Redline, RW, Millie, E., Chakravarti, A. & Hassold, TJ (2000) Origem parental e fenótipo de triploidia em abortos espontâneos: Predominância de diarrega e associação com a molécula parcial hidatidiforme. American Journal of Human Genetics 66 : 1807-1820.}