¿Qué impide que los diferentes organismos como los grandes simios y los humanos tengan hijos?

Otra pregunta que el Quorabot me pidió que respondiera sin ofrecerme créditos. Oh bueno … De todos modos …

Humanos

Para los humanos, el artículo de la Clínica Mayo ofrece una buena respuesta:

Causas de la infertilidad – Enfermedades y afecciones – Mayo Clinic

Para quedar embarazada, los complejos procesos de la ovulación y la fertilización deben funcionar correctamente. Para algunas parejas, los problemas de infertilidad pueden estar presentes desde el nacimiento (congénito) o algo puede ir mal en el camino que resulta en infertilidad.
Las razones para la infertilidad pueden involucrar a uno o ambos socios. En general:

• En aproximadamente un tercio de los casos, la causa de la infertilidad involucra solo al hombre.
• En aproximadamente un tercio de los casos, la causa de la infertilidad afecta solo a la mujer.
• En los casos restantes, la causa de la infertilidad involucra tanto al hombre como a la mujer, o no se puede identificar ninguna causa.

Causas de la infertilidad masculina

Las causas de la infertilidad masculina pueden incluir:

• Producción o función anormal de esperma debido a diversos problemas, como testículos no descendidos, defectos genéticos, problemas de salud como diabetes, infecciones previas como paperas, traumatismos o cirugías previas en los testículos o la región inguinal. Las venas agrandadas en los testículos pueden aumentar el flujo sanguíneo y el calor, afectando la cantidad y la forma de los espermatozoides.
• Problemas con el suministro de esperma debido a problemas sexuales, como la eyaculación precoz, el semen que ingresa a la vejiga en lugar de emerger a través del pene durante el orgasmo (eyaculación retrógrada), ciertas enfermedades genéticas, como la fibrosis quística, problemas estructurales, como el bloqueo del parte del testículo que contiene espermatozoides (epidídimo) o daño o lesión de los órganos reproductivos. Los hombres que previamente se han sometido a una vasectomía y desean un retorno de la fertilidad también necesitarán revertir la vasectomía (ver “reversión de la vasectomía” más abajo) o recuperar el esperma a través de un procedimiento quirúrgico para usar en técnicas de reproducción asistida.
• Sobreexposición a ciertos productos químicos y toxinas, como pesticidas, radiación, humo de tabaco, alcohol, marihuana y esteroides (incluida la testosterona). Además, la exposición frecuente al calor, como en saunas o jacuzzis, puede elevar la temperatura testicular, lo que perjudica la producción de esperma.
• Daño relacionado con el cáncer y su tratamiento, incluida la radiación o la quimioterapia. El tratamiento para el cáncer puede afectar la producción de esperma, a veces severamente. La eliminación de un testículo debido al cáncer también puede afectar la fertilidad masculina.

Causas de la infertilidad femenina

Las causas de la infertilidad femenina pueden incluir:

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• Trastornos de la ovulación, que dificultan o evitan que los ovarios liberen óvulos. Los ejemplos incluyen trastornos hormonales como el síndrome de ovario poliquístico, una afección que podría relacionarse con los ovarios que producen demasiada hormona masculina testosterona e hiperprolactinemia, cuando tiene demasiada prolactina, la hormona que estimula la producción de leche materna. Otras causas subyacentes pueden incluir ejercicio excesivo, trastornos de la alimentación, lesiones o tumores.
• Anomalías uterinas o cervicales, incluidos problemas con la abertura del cuello uterino o el moco cervical, o anomalías en la forma o cavidad del útero. Los tumores benignos en la pared del útero que son comunes en las mujeres (fibromas uterinos) rara vez pueden causar infertilidad bloqueando las trompas de Falopio. Con mayor frecuencia, los fibromas pueden distorsionar la cavidad uterina e interferir con la implantación del óvulo fertilizado.
• Fallo o bloqueo del tubo de Falopio, que generalmente es el resultado de la inflamación de la trompa de Falopio (salpingitis). Esto puede ser el resultado de una enfermedad inflamatoria pélvica, generalmente causada por una infección de transmisión sexual, endometriosis o adherencias.
• Endometriosis, que ocurre cuando el tejido endometrial se implanta y crece fuera del útero, lo que a menudo afecta la función de los ovarios, el útero y las trompas de Falopio.
• La insuficiencia ovárica primaria, también llamada menopausia precoz, cuando los ovarios dejan de funcionar y la menstruación termina antes de los 40 años. Aunque la causa a menudo se desconoce, ciertas condiciones se asocian con la menopausia temprana, que incluye enfermedades del sistema inmunitario, radioterapia o quimioterapia y tabaquismo.
• Adhesiones pélvicas, bandas de tejido cicatricial que se unen a los órganos después de la infección pélvica, apendicitis o cirugía abdominal o pélvica.

Otras causas en las mujeres incluyen:

• Problemas tiroideos. Los trastornos de la glándula tiroides, ya sea demasiada hormona tiroidea (hipertiroidismo) o muy poco (hipotiroidismo), pueden interrumpir el ciclo menstrual o causar infertilidad.
• Cáncer y su tratamiento. Ciertos tipos de cáncer, particularmente los cánceres reproductivos femeninos, a menudo afectan severamente la fertilidad femenina. Tanto la radiación como la quimioterapia pueden afectar la capacidad de reproducción de una mujer.
• Otras condiciones. Las condiciones médicas asociadas con la pubertad tardía o la ausencia de menstruación (amenorrea), como la enfermedad celíaca, la enfermedad de Cushing, la enfermedad de células falciformes, la enfermedad renal o la diabetes, pueden afectar la fertilidad de la mujer. También las anormalidades genéticas pueden hacer que la concepción y el embarazo sean menos probables.
• Ciertos medicamentos La infertilidad temporal puede ocurrir con el uso de ciertos medicamentos. En la mayoría de los casos, la fertilidad se restablece cuando se suspende el medicamento.

Primates

En primates, Georgia Tech (Atlanta, Georgia, EE. UU.) Publicó este artículo:

Primates: Factores que afectan la fertilidad

Primates: Factores que afectan la fertilidad

La infertilidad es a menudo un problema difícil de abordar, no solo por la falta de voluntad de los socios para descubrir quién tiene el problema, sino también por las múltiples causas de la infertilidad, muchas de las cuales son desconocidas. Como el estudio de la infertilidad en humanos no es factible, el mono rhesus (Macaca mulatta) funciona bien como un organismo modelo debido a patrones reproductivos similares [3]. Varios genes o proteínas que pueden ser relevantes para inhibir la fertilidad o la fertilización se han identificado recientemente, tanto por vía materna como paterna. Estos hallazgos de investigación pueden ser útiles en el desarrollo de nuevas terapias para tratar la infertilidad.
Factores que afectan la fertilización masculina :
Estado de glicosilación durante el paso del epidídimo y significado en la fertilidad de una glicoproteína de 33 kDa (MEF3)
El epidídimo es parte del sistema reproductivo masculino y se divide en cinco secciones : segmento inicial, caput proximal, caput distal, corpus y cauda. A medida que el esperma viaja a través de estas secciones, se modifica constantemente, particularmente a través de la glucosilación, para formar el esperma maduro. Un artículo reciente de Chandra et al ha identificado una proteína del líquido epididimal mono de glucoproteína 3 (MEF3) que se hace presente en los espermatozoides a medida que madura en el epidídimo, lo que sugiere un papel en la fertilidad [1].
Epidídimo
Figura 1. Ubicación y estructura del epidídimo. Las secciones de la cabeza a la cola del epidídimo son: segmento inicial, caput proximal, caput distal, corpus y cauda. [5]
Métodos:
Western blots del fluido epididimal y las membranas espermáticas obtenidas de las cinco secciones del epidídimo se utilizaron para identificar el estado de glicosilación de MEF3 a través del uso de lectinas LCA, WGA y TGP como sondas [1].
La reacción acrosomal se indujo mediante el uso de una centrífuga y un choque y los espermatozoides resultantes se incubaron con huevos para detectar la penetración de los espermatozoides [1].
Resultados y significado:
Las sondas de lectina identificaron la proteína de 33 kDa en membranas de esperma más maduras. Mediante la localización inmunofluorescente, se observó que MEF3 se localizaba en la superficie de los espermatocitos y las espermátidas, lo que sugiere que se origina en los testículos. La existencia de la glicoproteína de 33 kDa en la superficie de los espermatozoides humanos capacitados y acrosómicos reaccionó en el ensayo de inmunofluorescencia indirecta, lo que sugiere que esta proteína es importante para la fertilización [1].
Factores que afectan la fertilidad femenina
La depleción del gen del efecto materno bloquea la embriogénesis temprana.
Debido a que el genoma embrionario se activa después de la etapa de 2 células, los productos génicos producidos a partir del ovocito apoyan la embriogénesis temprana. Estos se llaman genes de efecto materno. Un ejemplo de esto es la familia NLR, dominio de Pirina que contiene 5 (NLRP5). Estudios previos indican que la familia NLRP juega un papel importante en la fertilidad femenina. Sin embargo, hay datos muy limitados sobre el efecto de NLRP5 en primates no humanos. Recientemente, se publicó un documento sobre el efecto de la depleción de NLRP5 sobre la embriogénesis en el mono rhesus.
Métodos: usaron interferencia de ARN para eliminar NLRP5. Esto implica la microinyección de dsRNA largo que es más eficiente que el siRNA individual porque puede ser procesado por Dicer ribonucleasa endógena. Mientras que el dsRNA largo puede causar la destrucción global del mRNA, este efecto es limitado y está limitado en ciertas células de embriones y oocitos debido a la falta de la ruta de la proteína quinasa R / IFN.

• Estimulación ovárica controlada: ciclo reproductivo controlado para obtener grandes cantidades de ovocitos macque a través de la aspiración folicular.

Resultados: La depleción de NLRP5 conduce a una detención del desarrollo en el estadio de 8-16 células, bloqueando así la embriogénesis temprana. Los efectos no se observaron de inmediato porque el ARNi es un método de eliminación de genes, por lo que las diferencias solo se observaron cuando las dosis de NLRP5 fueron lo suficientemente bajas.
Cambios en el desarrollo en respuesta al tratamiento con dsRNA
Figura 2. Hasta el día 4, las divisiones de división fueron idénticas tanto en los controles (fila 1 y 2) como en el grupo variable (fila 3). Sin embargo, después de eso, los embriones tratados con NLRP5 ds RNA muestran un desarrollo bloqueado. [3]
Tratamiento NLRP5 con dsRNA
Figura 3. Gráfico superior: muestra la disminución del gen NLRP5 cuando se trata con ARN de NLRP5 ds. El cuadro inferior muestra el efecto sobre el control, NL-RP8. [3].
Inhibición del factor de crecimiento endotelial vascular materno del establecimiento del embarazo
Los factores que inhiben la inhibición de blastocisto también pueden conducir a la infertilidad. El factor de crecimiento endotelial vascular endometrial (VEGF) se considera importante en la implantación de blastocisto ya que el VEGF-A regula la integridad y la permeabilidad de los vasos sanguíneos que podrían desempeñar un papel en la interacción embrio-endometrial de la implantación de blastocitos. Un estudio de Sengupta et al analiza la inmunoneutralización de VEGF-A en el mono rhesus con el fin de respaldar la hipótesis de que el VEGF es importante en la implantación de blastocistos en primates al observar su:
1.) Papel en el establecimiento de la receptividad
2.) Papel en la implantación y la invasión de trofoblasto
Para obtener más información sobre el papel de VEGF en la formación de vasos sanguíneos, consulte:
VEGF (factor de crecimiento endotelial vascular)
Métodos:
VEGF-A inmunoneutralizado durante el día 5 después de la ovulación (preparación receptiva del endometrio) y el día 10 después de la ovulación (ventana de implantación).
La ovulación se verificó mediante los perfiles séricos diarios de estradiol y progesterona (concentraciones proporcionadas por ELISA) -> se asume que son 24 horas después de un aumento máximo del estradiol sérico en presencia de progesterona.
A los monos hembras después del apareamiento se les inyectó inmunoglobulina de ratón de isotipo coincidente (IgG = control) o anticuerpo de ratón monoclonal contra VEGF (Mab anti-VEGF). El día 13 después de la ovulación, se recogió tejido del endometrio.

• Se usó un bioensayo, en el que el VEGF yodado se une a los receptores, para determinar la actividad neutralizante del anticuerpo.
• Se detectaron concentraciones séricas de VEGF libre para ver si la administración de niveles de VEGF anti-VEGF efectuaba.

La inhibición del embarazo se determinó mediante la detección de niveles de mCG (gonadotropina coriónica de mono).
Resultados: La inyección de Mab anti-VEGF después de 5 días y nuevamente después de 10 días inhibió la implantación de blastocisto. Los cambios en la expresión de VEGF (y sus receptores) después del tratamiento en el tejido temprano del tumor sugieren un papel en el desarrollo placentario también.
Conclusiones
Estos estudios han identificado MEF3 como un factor que afecta la fertilidad en los hombres y NLPR5 y VEGF como factores que afectan la fertilidad en las mujeres. Los estudios anteriores apoyan los resultados del artículo de Chandra et al, al informar que MEF3 está poco expresado en pacientes que sufren de infertilidad [1]. Si bien la evidencia es convincente de que la deleción de NLPR5 disminuye la fertilidad, los autores no están seguros de cómo utilizar esto para las terapias o su función exacta en la embriogénesis, aunque puede ser un gen redundante [3]. El papel de VEGF en la implantación de blastocisto se determinó con éxito [2]. Sin embargo, se necesita más investigación para determinar cómo estos nuevos descubrimientos pueden utilizarse para la terapia.
Referencias
[1] Chandra, Abhishek, y col. “Modificaciones postraduccionales en el estado de glucosilación durante el paso del epidídimo y la importancia en la fertilidad de una glicoproteína de 33 kDa (MEF3) del mono rhesus (Macaca mulatta).” Sociedad para la Reproducción y la Fertilidad . 135. (2008): 761-770. Web
[2] Sengupta, J., y col. “La inmunoneutralización del factor de crecimiento endotelial vascular inhibe el establecimiento del embarazo en el mono rhesus (Macaca mulatta)”. Reproducción . 133. (2007): 1199-1211.
[3]. Wu, X. “La depleción materna de NLRP5 bloquea la embriogénesis temprana en monos macacos rhesus (Macaca mulatta).” Reproducción humana . 24,2 (2009): 415-424.
[4]. VEGF | BioInteractivo de HHMI
[5]. Comprender qué determina la frecuencia y el patrón de mutaciones en la línea germinal humana: Nature Reviews Genetics