Fluido uterino en embarazo

   La relación entre el embrión y el útero durante el embarazo temprano ha sido intensamente estudiada por varias décadas pues es considerada clave para el establecimiento del embarazo. Más de 50% de las pérdidas gestacionales ocurren durante el embarazo temprano.  Un ambiente intrauterino adecuadamente regulado  es responsable del establecimiento del embarazo y la disrupción de la homeostasis del  fluido uterino (en términos de volumen y/o contenido molecular) durante este proceso puede causar implantación anormal del embrión  y pérdida del embarazo. Durante esta ventana de tiempo crítica, la comunicación entre el embrión y el útero,  antes y durante la implantación,  es susceptible a las condiciones maternas, cuya alteración (por ejemplo, por estrés o variaciones nutricionales) puede representar una causa importante de desarrollo embrionario defectuoso  y enfermedades de inicio en la adultez, concepto conocido origen de salud y enfermedades en el desarrollo (DOHaD). Antes y durante la implantación del embrión, el fluido uterino es el medio líquido que conecta al embrión flotante y el útero, y tiene el potencial para transferir información vital entre el embrión y el útero. Estudios recientes reportan nuevas formas de comunicación entre el embrión y la madre a través del manejo  y/o intercambio  de vesículas extracelulares (VE) y ARN móviles, transportadores de información recientemente identificados en el fluido uterino.

   Antes de la fertilización, el pH y la osmolaridad del fluido uterino son esenciales para la migración normal de los espermatozoides y la fertilización, y su regulación puede ser importante para la selección de espermatozoides  y podría ser útil en la fertilización in vitro (FIV). Después de la fertilización, el fluido uterino es regulado dinámicamente  y tiene un rol esencial en el transporte, desarrollo e implantación del embrión. Los estudios en roedores indican que el fluido uterino es regulado hormonalmente durante el período de peri-implantación. Por ejemplo, después del transporte del embrión a la posición intrauterina correcta, hay una rápida disminución en el volumen de fluido uterino que facilita el proceso de cierre luminal que “encierra” físicamente al embrión y facilita su adherencia al útero. El tiempo apropiado  de este drenaje de fluido  es esencial para el inicio normal del embarazo. La falla en este proceso, la cual  se puede manifestar  a través de la acumulación  anormal de fluido (debida a factores hormonales o no hormonales) en la cavidad uterina causa retardo en la implantación del embrión  y altera la localización intrauterina normal de la implantación del embrión al tiempo que provoca mayor riesgo de pérdida del embarazo durante la gestación media. En la práctica clínica, el estricto control del volumen de fluido uterino  es mantenido durante la transferencia del embrión en la FIV. Ciertas condiciones patológicas, como el hidrosalping, pueden causar bajas tasas de implantación y embarazos  durante la FIV. El carácter  adverso del exceso de fluido en la cavidad uterina humana es causado por sus efectos “tóxicos” (por ejemplo, factores inflamatorios) o “mecánicos” (por ejemplo, estrés en la pared) o ambos. Estos efectos alteran la calidad del desarrollo del embrión e interfieren con su adherencia en la pared uterina.

   Las VE, estructuras unidas a membrana liberadas por las células, emergen como importantes mediadores de comunicaciones intercelulares y han sido estudiadas intensamente en el contexto de enfermedades como el cáncer. Las VE contienen varias macromoléculas, incluyendo proteínas, ADN y ARN no codificantes (ncARN) que son capaces de inducir comunicación célula-célula en el cuerpo. Las VE llamadas uterosomas se encuentran en el fluido uterino y participan en la maduración de espermatozoides, la reacción acrosomal, la capacitación prematura y la fertilización. Las VE que transportan proteínas y ácidos nucleicos móviles se encuentran en el fluido uterino antes de la implantación del embrión y representan una nueva forma de comunicación endometrio-embrión durante el embarazo temprano en oveja, ratón y humanos. Las VE derivadas del embrión y el compartimento uterino intercambian la información facilitada por el ambiente del fluido uterino  y pueden promover la implantación en ovejas y humanos. Además de la comunicación embrión-útero, las VE también median la comunicación entre la masa de células internas (MCI) y el trofoectodermo (TE) del blastocisto. Por ejemplo, las proteínas laminina y fibronectina derivadas de la MCI interactúan con integrinas localizadas en la superficie del trofoblasto, facilitando la migración de células trofoblásticas a través de la activación de la quinasa c-JunN-terminal y la quinasa de adhesión focal.

   Entre las moléculas contenidas en las VE, los ncARN son de particular interés por sus funciones en la regulación genética y epigenética. Los estudios de VE circulantes (exosomas) han revelado que contienen diferentes tipos de ncARN, incluyendo microARN (miARN), pequeños ARN derivados de tARN (tsARN), ncARN largos (lncARN) y ARN circulares (circARN), muchos de los cuales han sido sugeridos como potenciales herramientas  diagnósticas y de investigación para estadios tempranos del cáncer, predicción de metástasis órgano-especificas, calidad del semen, enfermedades ginecológicas, o embarazo temprano. Es concebible que los perfiles de ncARN en el fluido uterino son representativos de múltiples funciones y que tienen el potencial para ser usados como biomarcadores. Más aún, los ARN en las VE pueden ser transferidos del útero al embrión  para regular el desarrollo del TE y el crecimiento de la placenta.

   El fluido uterino humano contiene una compleja población de miARN derivada de células epiteliales endometriales cuyo análisis ha sugerido que estos miARN tienen blancos potenciales en rutas biológicas que son altamente relevantes para la implantación del embrión, incluyendo rutas de adhesión célula-célula y factor de crecimiento  endotelial vascular (VEGF). Por ejemplo, el miR-30d asociado a exosoma es secretado por el endometrio humano  en el fluido uterino y puede ser tomado por el TE del blastocisto, lo cual resulta en la regulación hacia arriba  de genes que codifican integrina beta 3 (Itgb3), integrina beta 7 (Itgb7) y cadherina 5 (Cdh5), proteínas involucradas en la adhesión del blastocisto. Estos hallazgos han facilitado la construcción de un modelo que describe la intrincada interacción entre el embrión y el endometrio a través del fluido uterino, donde las VE actúan como intermediarios. Adicionalmente, el flujo de información entre el sistema materno  y el embrión vía VE y ARN móviles proporciona la posibilidad de mecanismos por los cuales la información del ambiente materno puede ser transferida al embrión e influir en su salud.

   La hipótesis DOHaD sugiere que ciertos factores del estilo de vida de la madre como la exposición ambiental y la condición nutricional, pueden afectar el desarrollo embrionario (“programación fetal”) y resultar en desordenes metabólicos en la progenie y predisposición a enfermedades en la vida postnatal. La evidencia acumulada demuestra que la información epigenética contenida en los gametos parentales puede ser transferida a la progenie. Durante el periodo de pre-implantación, el embrión en  desarrollo en el útero puede ser perjudicado por regulación epigenética y cambios en la expresión de genes representativos de las condiciones no sanas de la madre, lo cual puede resultar en efectos a largo plazo sobre el bienestar de la progenie. Por ejemplo, estudios en ratas demuestran que el estrés nutricional de la madre durante el periodo de pre-implantación puede cambiar el desarrollo del blastocisto y resultar en hipertensión postnatal. Estos estudios apoyan la hipótesis que la alteración del ambiente de  pre-implantación del embrión puede generar efectos a largo plazo en el bienestar de la progenie, posiblemente vía mecanismos epigenéticos durante el desarrollo. La explicación de esta situación puede estar en el fluido ambiental que conecta a la madre con el embrión, pues el desarrollo embrionario en la pre-implantación ocurre en el tracto reproductivo materno, donde el embrión está completamente inmerso en el fluido uterino hasta antes de la implantación. Esta es una ventana de tiempo crítica durante la cual el desarrollo del embrión puede ser regulado o afectado por moléculas activas en el fluido uterino. La composición del fluido uterino es sensible a las condiciones maternas. Por ejemplo, una dieta baja en proteínas altera la composición de aminoácidos en el fluido uterino, lo cual induce respuestas adaptativas en el embrión  a nivel celular y molecular para estabilizar el crecimiento fetal. Por el contrario, estos mismos mecanismos compensatorios pueden inducir enfermedades de inicio en la adultez como hipertensión arterial y desordenes metabólicos. Un estudio reciente de fluido uterino humano reporta que, mientras la composición de 18 aminoácidos fue relativamente estable a través de los diferentes ciclos y edades reproductivas femeninas, la composición del fluido uterino fue más sensible a las variaciones dietéticas. Entonces, la dieta materna en la periconcepción puede afectar el desarrollo embrionario antes de la implantación vía fluido uterino, el cual actúa como mediador.

   Dada la complejidad de los contenidos moleculares del fluido uterino, las alteraciones reportadas en la composición  de aminoácidos  del fluido uterino debidas a cambios en la dieta materna pueden representar solamente la “punta del iceberg”; otras importantes moléculas, como proteínas solubles  y ncARN,  también pueden provocar cambios sutiles pero significativos que influyen en el desarrollo del embrión. Es posible que algunos de estos cambios en el fluido uterino se  originen en el plasma, debido a la permeabilidad vascular, mientras otros se pueden originar en VE transportadas activamente o anormalmente en la sangre o fluidos corporales adyacentes. El contenido de las VE no solo refleja las condiciones nutricionales de la madre, también puede incluir otras condiciones deletéreas como inflamación, estrés o exposición a contaminantes ambientales que pueden afectar el desarrollo embrionario  y el crecimiento fetal normal vía mecanismos epigenéticos. Por otra parte, recientemente se ha demostrado que las VE en el tracto reproductivo masculino transportan pequeños ARN (tsARN) a los espermatozoides durante la transición epididimal y estos tsARN pueden trasmitir el fenotipo metabólico paternal a la progenie. En este contexto, es posible que las VE en el fluido uterino trasmitan indicadores adquiridos maternalmente al embrión en desarrollo, codificados en la forma de pequeños ARN y/u otros transportadores de información epigenética.

   En el estadio de blastocisto, el embrión comprende la MCI (contribuye a la formación del feto) y el TE (contribuye a la formación de la placenta), los cuales pueden ser afectados adversamente. El impacto sobre la MCI puede afectar la trayectoria del desarrollo fetal y provocar predisposición a enfermedades en la progenie vía un “efecto mariposa”, en el cual un efecto pequeño inicial (por ejemplo, en la expresión de genes) es amplificado a través del desarrollo y causa efecto a largo plazo en la progenie. Esto puede ocurrir vía cambios transcripcionales o ser regulado vía cambios epigenéticos, como metilación de ADN o modificaciones de histonas. Por otra parte, el compartimento TE de un blastocisto está en contacto directo con el fluido uterino, por lo que puede ser afectado por efectores activos contenidos en el fluido. Aunque el TE no contribuye directamente al cuerpo fetal, las perturbaciones pueden influir profundamente en el desarrollo placentario  y la salud en la adultez. Los estudios en ratones demuestran que una dieta materna baja en proteínas puede reducir el nivel de aminoácidos de cadena ramificada en el fluido uterino y alterar el perfil de expresión de genes relacionados con el transporte de nutrientes. Estos cambios en la expresión de genes aumenta la capacidad de invasión del trofoblasto para compensar la malnutrición, aunque tal respuesta puede provocar también exceso de crecimiento y predisposición a patologías cardiovasculares como hipertensión arterial. Los estudios en  animales y humanos indican que la función normal de la placenta es de importancia central para  la salud fetal. Por ejemplo, en ratones, el consumo excesivo de fructosa o la deficiencia de folato en la madre causan riesgo metabólico o defectos del tubo neural en las crías  vía programación placentaria defectuosa. En este contexto, la hipótesis actual sostiene que el fluido uterino que contiene VE y transporta indicadores maternos, puede ser capaz  de impactar la salud de las crías a través de un eje VE-TE-Placenta-feto finamente regulado.

   El fluido uterino también contiene otros componentes importantes, como iones y proteínas, muchos de los cuales son secretados por las glándulas uterinas. La mezcla  de secreciones uterinas  es referida como “leche uterina”, la cual contiene iones esenciales, proteínas (por ejemplo, citoquinas como el factor inhibidor de leucemia (LIF) e interleucina 1β), quimioquinas como CXC, enzimas como la convertasa de proproteína 5/6 (PC5/6), factores de crecimiento como el VEGF y hormonas requeridas para el desarrollo embrionario, el establecimiento de la receptividad endometrial y la implantación. Entonces, las glándulas uterinas constituyen una fuente de factores moleculares en el fluido uterino capaces de guiar interacciones embrión-útero normales. La fuerza iónica del fluido uterino normal, y por consiguiente, la osmolaridad y el pH son controlados por la actividad de canales iónicos. Además de los iones, muchas proteínas secretadas en el fluido uterino están involucradas en la regulación de las interacciones embrión-endometrio. Una de estas proteínas, LIF, el primer factor derivado de las glándulas endocrinas descubierto,  es esencial para la implantación del embrión. Otras proteínas solubles del fluido uterino, incluyendo factores de crecimiento, citoquinas, quimioquinas, moléculas de adhesión tienen funciones importantes en el desarrollo embrionario temprano y la implantación.

  El fluido uterino puede ser una fuente no invasiva  para diagnóstico clínico. El perfil proteómico del fluido uterino ha sido usado para predecir las condiciones uterinas que favorecen una fertilización in vitro exitosa y también para identificar las diferencias moleculares entre un endometrio normal  y uno que es propenso a abortos recurrentes. Esto refleja el potencial diagnóstico del fluido uterino. Adicionalmente, el examen de los perfiles de lípidos, aminoácidos, metabolitos y ADN/ARN, particularmente cuando son usados en combinación, puede proporcionar poderosas herramientas  para explorar los aspectos funcionales  del ambiente intrauterino de una manera segura y eficiente. Por otra parte, aunque todavía no está demostrado en humanos, el perfil proteómico del fluido uterino puede reflejar  el sexo de un embrión en bovinos y tiene el potencial para ser implementado en prácticas de FIV.

   En conclusión, el espectro funcional del fluido uterino se ha expandido considerablemente. Nuevas moléculas como vesículas extracelulares y ARN móviles han sido detectados en el fluido uterino de especies animales y humanos. Estas moléculas conjuntamente con iones y proteínas  aseguran la homeostasis del fluido uterino y facilitan las interacciones embrión-madre. Adicionalmente, estas moléculas pueden transportar información del ambiente materno al embrión vía fluido uterino, generando efectos epigenéticos a largo plazo en la progenie a través de programación embrionaria y placentaria. Entender cómo la salud materna (por ejemplo, nutrición, estrés o exposición a químicos) puede influir  en el ambiente del fluido uterino, el cual a su vez puede influir en el desarrollo del embrión, es de mucha importancia para los humanos cuyos embriones son expuestos al fluido uterino por un período de tiempo más extenso que en los roedores.

Fuente: Zhang Y et al (2017). Uterine fluid in pregnancy: a biological and clinical Outlook. Trends in Molecular Medicine 23: 604-614.