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Revisión. Alteraciones celulares en ovocitos mamíferos expuestos a estrés calórico

calórico. Por lo tanto, desde hace unos años el enfoque de las investigaciones relacionadas con el estrés calórico y la reproducción se ha tornado fuertemente hacia la explicación de los fenómenos celulares causantes de estos cambios, especialmente en gametos femeninos.

Cambios embrionarios:

Los estudios realizados sobre el tema se han documentado desde hace varias décadas. Uno de los antecedentes más importantes en este rubro es el asentado por Howarth y Carolina en 1964 (6) en el cual utilizaron ovocitos de conejo fecundados in vitro a 40 grados durante 6 horas y los implantaron en hembras. De este trabajo se desprende la observación de que los embriones son directamente afectados por el incremento de temperatura materna, producto a su vez del estrés térmico al que se sometió a las células. Hoy en día contamos con los recursos tecnológicos para explicar la dinámica celular que causa lo anterior.

En el año 1997, por ejemplo se encontró que los ovocitos ovinos presentan una resistencia a temperaturas elevadas en un patrón bifásico, manifestado por la disminución en el número de embriones de dos células que pudieron llegar a formar blastocisto en contraste con la subsecuente formación de mórulas, la cual no se vio afectada (7). En parte, esta disminución es causada por la acción de la apoptosis (o muerte celular programada) la cual es un fenómeno muy generalizado en el desarrollo embrionario.

En el caso particular de la competencia de los ovocitos, fue comparada la cantidad de caspasas (proteínas reguladoras de apoptosis a nivel intracelular) producidas por ovocitos bovinos y la tasa de maduración de los mismos tanto en normotermia como en hipertermia y se encontró que las células con una gran actividad de caspasas, presentaban una tasa de maduración baja en comparación con las células con poca actividad de caspasas (8). Incluso se caracterizaron a las caspasas tipo II como las responsables. Por otro lado, también se describió la relación del estrés calórico y la inducción meiótica asociado a la proteína quinasa activada por AMP. En este estudio se concluyó que la maduración espontánea de ovocitos de raton podía ser detenida al aplicar pulsos de calor, con la condición de que el pulso fuera temporal y menor a 42 grados (9). Curiosamente, las mismas condiciones de calor tienen efectos inhibidores y estimuladores dependiendo de la etapa en que se encuentra la célula.

Cambios en los organelos

Recientemente, los esfuerzos científicos se han encausado hacía dilucidar lo que sucede en el interior de la célula durante el estrés calórico. Uno de los fenómenos más observados es la reorganización de organelos celulares y el tráfico incrementado de los mismos. En el año 2003 se describió este efecto claramente en embriones bovinos. Al someter a ovocitos de 2 células a estrés térmico se pudo observar que el citoplasma se cubre de una materia densa y heterogénea, los organelos se dirigen al centro de la célula dejando la periferia libre de organelos, las mitocondrias dejan de funcionar hasta en un 15% y la presencia de lisosomas incrementa considerablemente (10). A partir de estos resultados podemos observar dos tipos de efectos intracelulares del estrés calórico. Por un lado, la pérdida de función mitocondrial, la cual pudiera explicar los efectos negativos del calor en los ovocitos, pues la producción de ATP se ve mermada, además la mitocondria es el sitio de síntesis de las caspasas y por tanto el daño en mitocondrias puede significar el aumento de la tasa de apoptosis en ovocitos. Por otro lado tenemos los cambios en ubicación de organelos, por lo cual es natural deducir que otra estructura dañada debe ser el citoesqueleto, tanto los microtúbulos como los microfilamentos, por su naturaleza proteica. Entre los efectos causados directamente por el citoesqueleto están los cambios de posición de organelos y la hinchazón de las mitocondrias. En otro estudio, se llegó a la conclusión de que el daño ocasionado es dependiente de la severidad y duración del tratamiento de estrés térmico, esto al parecerse debe a que para que los efectos sean evidentes deben de dañarse ambos componentes del citoesqueleto. Sin embargo, el daño ocasionado en el citoesqueleto puede ser reparado, lo cual le brinda al embrión la capacidad de recuperarse del estrés térmico hasta el punto de que es posible que realice 2 divisiones celulares más (11).

Por otro lado, la síntesis de lípidos se ve directamente afectada por la temperatura, principalmente esfingolípidos y ceramidas. Se encontró que las ceramidas se acumulan en células expuestas a estrés calórico debido a la activación de la vía biosintética de novo para esfingolípidos, pues las enzimas requeridas para esto se encontraron activas (12) y la presencia de cantidades elevadas de ceramida resultó afectar directamente la producción de ARNm y proteína HSP70; de forma que cuando las células se encuentran bajo estrés térmico, la acumulación de ceramidas estimula la producción de HSP70 la cual tiene un papel antiapoptótico, pero no influye en el funcionamiento de otras proteínas de estrés térmico como HSP60 o HSP90 (13). A su vez se observó en bovinos que un esfingolípido, la esfingosina 1-fosfato (SP-1) también resulta de vital importancia en el proceso de recuperación del estrés calórico. Se determinó un efecto del estrés calórico y la producción de SP-1, además del efecto que ambos en conjunto tienen sobre la tasa de división celular y se encontró que SP-1 no tiene efecto sobre la división celular en normotermia, pero en hipertermia bloquea los efectos dañinos