Um curso de obstáculo de esperma para o ovo

Fonte: Desenho original de Alex Martin

Alguns homens produzem muitos espermatozóides. Esse fato pouco mencionado foi o foco da minha anterior publicação no blog. (Veja por que muitos espermatozóides estragam o ovo , publicado em 11 de agosto de 2017.) Com muitos espermatozóides, uma nuvem excepcionalmente densa envolve o ovo e mais de um esperma pode penetrar ( polisspermia ). Na maioria dos casos humanos, dois espermatozóides fertilizam um ovo, produzindo um embrião com cromossomos extra, além do par normal do pai e da mãe ( condição triploide ). O conjunto cromossômico adicional inevitavelmente tem efeitos catastróficos, com perda do feto ou morte da criança dentro das horas de nascimento. Algum tipo de anormalidade cromossômica está presente em cerca de metade de todos os abortos espontâneos, e um quarto dessas anormalidades envolvem conjuntos cromossômicos extras.

Ciclo humano do dia 1 produzido por um único esperma que fertiliza um ovo. Podem ser vistos pronucleos femininos e masculinos e um corpo polar.

Fonte: Autor: NinaSes (2015). Wikimedia Commons; arquivo licenciado sob a licença Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International.

A odisseia do esperma

Embora os ejaculados de mamíferos machos normalmente contenham grande número de espermatozóides – cerca de 250 milhões em média em seres humanos – surpreendentemente, poucos geralmente chegam perto de um ovo. De fato, o trato reprodutivo de mamíferos femininos é aparentemente especialmente adaptado para minimizar o número de espermatozóides atingindo os trechos superiores do oviduto (o tubo ao longo do qual o ovo viaja para chegar ao útero).

Um artigo de Susan Suarez e Allan Pacey, de 2006, revisou a odisseia com espermatozóides passando pelo trato reprodutivo feminino. Para iniciantes, apenas uma parte da ejaculação escapa da acidez hostil da vagina no pescoço do útero ( colo do útero ). Então, à medida que os espermatozóides migram para o colo do útero, os fios de muco filtram os que têm formas anormais ou nadam lentamente. Quando a barreira cervical é ignorada pela injeção de sêmen diretamente no útero ( inseminação intrauterina – IUI ), os níveis de sucesso da gravidez acima de 20 milhões de espermatozóides. Isso sugere que apenas 10% dos espermatozóides em um ejaculado natural atingem o útero. Uma vez que os espermutes entrem no útero, as contracções musculares ajudam a sua passagem para o oviduto. Apenas alguns milhares de espermatozóides entram no ambiente relativamente agradável do oviduto. Sua extremidade inferior, o istmo , serve como um reservatório onde os espermatozóides se ligam ao revestimento do oviduto e são então liberados de forma escalonada. Após a liberação, os espermatozóides são submetidos à capacitação e tornam-se hiperativos, o que lhes permite viajar para a extremidade superior do oviduto ( ampulla ), onde ocorre fertilização. O resultado de todos os obstáculos encontrados é que apenas uma centena de espermatozóides estão tipicamente presentes na ampola em qualquer momento. A redução progressiva do número de espermatozóides entre inseminação e adubação indubitavelmente serve para reduzir o risco de polisspermia.

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Diagrama ilustrando a redução gradual do número de espermatozóides ao longo do trato reprodutivo da mulher. 1. Somente parte do ejaculado depositado na vagina entra no colo do útero. 2. No colo do útero, os fios de muco filtram os espermatozóides aberrantes. 3. Os espermas entram na extremidade inferior do oviduto (istmo) e se ligam ao forro interno. 4. Os spermatos liberados do revestimento do oviduto podem prosseguir para a ampola, onde a fertilização ocorre.

Fonte: Autor: Shazz (2006). Wikimedia Commons; Arquivo licenciado sob a licença Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Entre muitas outras sugestões, especulações desenfreadas em torno de possíveis funções do orgasmo humano geraram a hipótese de que ela representa uma adaptação para facilitar o transporte de espermatozóides em direção ao ovo. Sabe-se que o orgasmo está associado à liberação melhorada da hormona oxitocina, o que poderia desencadear o transporte de esperma ativo. No entanto, como Roy Levin observou em 2011, esta hipótese ignora completamente o fato de que evitar a polisspermia realmente requer um controle delicadamente equilibrado do trânsito de esperma pelo trato feminino. Após a inseminação, o principal desafio para o trato reprodutivo feminino é conseguir uma redução gradual do número de espermatozóides, e não acelerar o trânsito de espermatozóides para o óvulo.

Procedimento para fertilização in vitro (FIV).

Fonte: Autor: MartaFF (2015). Wikimedia Commons; arquivo licenciado sob a licença Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International.

Lições de fertilização in vitro

O advento dos bebês test-tube em 1978 abriu novas possibilidades para examinar a fertilização do ovo humano, ao mesmo tempo que introduziu a possibilidade de que possam ocorrer erros devido a densidades inadequadas de esperma. No entanto, isso não foi visto como um problema quando a fertilização in vitro (FIV) foi desenvolvida pela primeira vez. Em 1981, o pioneiro da FIV, Robert Edwards, forneceu um dos primeiros comentários sobre a possível polisspermia. Ele relatou a partir do trabalho inicial que um feto que abortou na décima segunda semana de gravidez foi encontrado triploide. Embora Patricia Jacobs e colegas tenham relatado anteriormente em 1978 resultados de uma grande pesquisa mostrando que a triploidia é relativamente comum (1-3%) na concepção humana, Edwards afirmou que essa anomalia cromossômica "pode ​​não ser quantitativamente séria" porque a grande maioria dos ovos são fertilizados por um único esperma. É certo que a freqüência que Jacobs e colegas relataram era para concepções naturais. Em 1981, nenhuma informação comparável estava disponível para ovos expostos a uma densidade de esperma não natural in vitro .

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Na verdade, em um artigo de 1981, Ian Craft e colegas explicitamente discutiram números de esperma em relação à FIV. Eles observaram que o número de espermatozóides em torno de um ovo durante a concepção natural era desconhecido e que o número ideal de espermatozóides para fertilização in vitro não havia sido avaliado. Edwards e colegas usaram entre 100.000 e um milhão de espermatozóides, enquanto a equipe Craft obteve fertilização com apenas 10.000 espermatozóides móveis no meio de cultura em torno do ovo. Eles previam que números muito mais baixos acabariam por ser suficientes, "reduzindo assim o risco de fertilização polissérmica".

Relação entre o número de espermatozóides e o sucesso da fertilização durante a fertilização humana in vitro. Note-se que o sucesso da fertilização aumenta progressivamente à medida que os números de esperma diminuem de 500.000 para 25.000, mas esse sucesso é radicalmente reduzido por um novo declínio para 10.000 espermatozóides.

Fonte: Adaptado de uma figura em Wolf et al. (1984).

Posteriormente, em 1984, Don Wolf e colegas relataram com mais detalhes sobre as relações entre a concentração de esperma e a fertilização in vitro de ovos humanos. O sucesso da fertilização foi realmente diminuído com o aumento dos números de esperma na faixa de 25.000 a 500.000, com fertilização máxima de 80.8% na menor densidade. Em contrapartida, o grau de fertilização polissérmica estava diretamente relacionado à concentração de esperma, aumentando de zero a menos de 25.000 espermatozóides / cc para 5.5% a 500.000 espermatozóides / cc. Wolf e colegas enfatizaram que concentrações de entre meio milhão e um milhão de espermatozóides por ovo eram notavelmente altas, em comparação com a centena estimada estar presente no local de fertilização na concepção natural. Um artigo de 1985 de Hans van der Ven e colegas reforçou as descobertas relatadas pela equipe Wolf. Desde a década de 1980, relativamente pouco foi publicado em relação ao número ótimo de espermatozóides para IVF. Como regra geral, densidades de esperma relativamente baixas são usadas agora, e em 2013, Ping Xia relatou que, nessas condições, aproximadamente 7% dos ovos fertilizados são polisspermicos. Nos procedimentos modernos de FIV, o exame de rotina elimina tais casos antes da transferência para o útero.

Diagrama de um orquidômetro para avaliação do volume do testículo. Os números indicam volume em ccs. Os tamanhos de 1-3 ccs (amarelo) geralmente são encontrados antes da puberdade, os tamanhos 4-12 ccs (laranja) geralmente ocorrem durante a puberdade, e os tamanhos 15-25 ccs (vermelho) geralmente são encontrados em adultos.

Fonte: Autor: Filip em (próprio trabalho). Wikimedia Commons; arquivo licenciado sob a licença Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unported.

Tamanho do testículo, contagem de testosterona e esperma

Numerosos estudos mostraram que o tamanho do testículo, os níveis de testosterona e a produção de esperma estão todos conectados em uma rede funcional. O volume do testicismo é frequentemente estimado através do cálculo do comprimento e largura máximos medidos com os calibres. Em um artigo de 2004, por exemplo, Leigh Simmons e colegas relataram uma forte correlação entre o tamanho do testículo e as contagens de esperma calculadas a partir de medidas lineares em um estudo de estudantes voluntários. Em muitos estudos realizados por profissionais médicos, no entanto, o volume do testículo é determinado por palpação, acompanhada de comparação com um conjunto padrão de modelos ovoides originalmente desenhados por Andrea Prader (1966). Este dispositivo, conhecido como um orquidodômetro, é composto por doze ovoides de madeira ou plástico com volumes de 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 15, 20 e 25 ccs, respectivamente. Os pediatras usam regularmente orquidômetros ("o estetoscópio do urologista") para estudar o desenvolvimento individual. Em média, os testículos crescem muito pouco desde o nascimento até o décimo primeiro ano (1-3 ccs), após o que começam a aumentar de tamanho para atingir cerca de 12 ccs durante a puberdade. O crescimento subseqüente é muito rápido e a transição para a condição adulta (faixa típica: 15-25 ccs) leva apenas três anos.

Relação entre a contagem total de espermatozóides nos ejaculados de 50 homens e o volume combinado dos dois testículos.

Fonte: Adaptado de uma figura em Simmons et al. (2004).

Com altos níveis de testosterona, testículos grandes e contagens de esperma superados, alguns homens podem ser "hipermasculinos". Confirmando as suspeitas de muitas mulheres, é verdade que os homens podem sofrer de intoxicação por testosterona. Uma das principais desvantagens da produção de um número invulgarmente grande de espermatozóides é que aumenta o potencial de polisspermia com conseqüente destruição do desenvolvimento fetal. Presumivelmente, a seleção natural geralmente opera para manter a produção de esperma em um nível ótimo, refletindo um compromisso entre maximizar a probabilidade de fertilização bem sucedida e minimizar o risco de polisspermia. E o trato reprodutivo feminino é evidentemente adaptado para a redução radical do número de espermatozóides de uma forma organizada.

Referências

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Craft, I., McLeod, F., Bernard, A., Green, S. & Twigg, H. (1981) Números de esperma e fertilização in vitro. Lancet 318 : 1165-1166.

Edwards, RG (1981) bebês de tubo de ensaio, 1981. Nature 293 : 253-256.

Jacobs, PA, Angell, RR, Buchanan, IM, Hassold, TJ, Matsuyama, AM & Manuel, B. (1978) A origem dos triploides humanos. Annals of Human Genetics 42 : 49-57.

Levin, RJ (2011) O orgasmo feminino humano: uma avaliação crítica de suas funções reprodutivas propostas. Terapia Sexual e Relacionada 26 : 301-314.

Pasqualotto, EB, Daitch, JA, Hendin, BN, Falcone, T., Thomas, AJ, Nelson, DR e Agarwal.A. (1999) Relação da contagem total de espermatozóides móveis e porcentagem de espermatozóides móveis para taxas de gravidez bem-sucedidas após a inseminação intra-uterina. Jornal de Reprodução Assistida e Genética 16 : 476-482.

Prader, A. (1966) Tamanho testicular: avaliação e importância clínica. Triângulo 7 : 240-243.

Simmons, LW, Firman, LC, Rhodes, G. & Peters, M. (2004) Competição de esperma humano: tamanho do testículo, produção de esperma e taxas de cópula extrapartida. Comportamento animal 68 : 297-302.

Suarez, SS & Pacey, AA (2006) Transporte de esperma no trato reprodutivo feminino. Atualização de Reprodução Humana 12 : 23-37.

Van der Ven, HH, Al-Hasani, S., Diedrich, K., Hamerich, U., Lehmann, F. & Krebs, D. (1985) Polisperma na fertilização in vitro de oócitos humanos: freqüência e possíveis causas. Anais da Academia de Ciências de Nova York 442 : 88-95.

Wolf, DP, Byrd, W., Dandekar, P. & Quigley, MM (1984) Concentração de esperma e fertilização de ovos humanos in vitro. Biologia da Reprodução 31 : 837-848.

Xia, P. (2013) Biologia da polissexia na FIV e sua indicação clínica. Relatórios atuais de Obstetrícia e Ginecologia 2 : 226-231.