GAMETOGENESIS Y FECUNDACION La célula germinalLa gametogénesis es la formación de los gametos o células sexuales (llamadas así clásicamente). En el sexo masculino se llama espermatogénesis y en el sexo femenino se llama ovogénesis u oogénesis (por los conceptos de ovocito, óvulo y oogonia). Las células que originan los gametos son las células germinales y se originan en la tercera semana de gestación en un tejido adyacente al alantoides del saco vitelino, por lo tanto, su capa embriológica natural es el endodermo. Las líneas celulares del humano tradicionalmente se dividen en somáticas y germinales. Estas células germinales, como ya mencionamos, se originan en el saco vitelino en la tercera semana de gestación, comienzan a migrar al interior del pre-embrión con movimientos tipo ameboide orientados por moléculas como….. , cuando el saco vitelino se introduce en el pre-embrión y se completa el plegamiento del embrión atraviesan el mesenterio dorsal y llegan a las gónadas indiferenciadas que están adosadas en la parte media del mesonefros. Aquí empiezan una serie de divisiones mitóticas diferenciándose en diferentes tipos celulares de acuerdo a la diferenciación gonadal, o sea, si se convierten en testículos o en ovarios. Estas células germinales no son necesarias para que la gónada indiferenciada o bipotencial se convierta en testículo, pero si son absolutamente necesarias para que la gónada indiferenciada se convierta en ovario. Si la célula germinal sigue la ruta masculina inicia una serie de 35 divisiones mitóticas, pasando por el estado que se llama de gonocito primordial hasta llegar al estado de espermatogonia. No se sabe realmente si estas divisiones ocurren todas durante la vida pre-natal o se prolonga hasta el inicio de la espermatogénesis en la pubertad. Tampoco se conoce el número aproximado de estas células, aunque algunos textos hablan de millones y billones, las investigaciones actuales han demostrado la presencia de células madres que actúan desde la etapa del gonocito primordial. Este último conocimiento sustenta mejor el porque la espermatogénesis que se inicia en la pubertad puede durar toda la vida del individuo, aunque viva 100 años, y produciendo en forma normal 75 millones de espermatozoides en cada eyaculado. Si la célula germinal sigue la ruta femenina inicia una serie de 25 divisiones mitóticas hasta el estado de oogonia u ovogonia, que finaliza aproximadamente en la semana 22 de la gestación con la formación del ovario. Luego empieza una selección de ovogonias mediante el proceso fisiológico de apoptosis que culmina aproximadamente en la semana 30 de la gestación y la ovogonia se diferencia en el ovocito primario. Este ovocito primario inicia la meiosis en el séptimo mes de la gestación y antes de nacer la niña se detiene, la reanuda el ovocito que se va a expulsar del ovario y nuevamente se detiene. Termina la meiosis si es fecundado. ESPERMATOGENESIS esto trae como consecuencias alteraciones en la separación de los cromosomas homólogos y en el entrecruzamiento de los locus homólogos durante la recombinación en la primera fase de la meiosis. la molécula de ADN no debe estar condensada. La no formación de cromosomas metafásicos implica la no formación de un huso acromático con función adecuada.3% de los gametos tenían anormalidades cromosómicas. Las proteínas que orientan el proceso de espermatogénesis están codificadas por los genes de la región AZF (factor de azoospermia) que se localiza en el brazo q del cromosoma Y. Multiplicación: cada espermatogonia hace 5 ciclos mitóticos y produce 32 espermatocito primarios. Durante la meiosis ocurren procesos como los siguientes: . Teniendo en cuenta estos datos y la travesía que tienen que realizar desde la vagina hasta el tercio externo de las trompas de Falopio comprendemos porque se tienen que producir millones de espermatozoides. ESPERMATIDE núcleo Aparato de golgi y retículo endoplasmico Citoesqueleto. 2. Maduración: cada espermatocito primario realiza la meiosis y produce 4 espermátide. Espermiogénesis: es un proceso de metamorfosis. En un estudio publicado en “Am J Hum genet 56:452.000 gametos masculinos de individuos normales. Normalmente en la fase S previa a la división celular se sintetizan las histonas que permiten el enrollamiento del ADN y formación de cromosomas. donde el 9. “crossing over” desigual y errores en la disyunción de las moléculas de ADN homologas ocurren con frecuencia. En la fase S previa a la meiosis de la espermatogénesis no hay síntesis de histonas. Por lo tanto. El proceso se divide en tres periodos: 1. Se producen de 20 a 25 millones por ml y en cada eyaculado deben expulsarse como mínimo tres ml. 1995” reporta un estudio de 24. La no formación de cromosomas o la no condensación del ADN también explican porque solo el 30% de las fecundaciones de un hombre fértil son viables. Cada espermátide se transforma en un espermatozoide.Se inicia en la pubertad y el proceso dura un promedio de 70 a 90 días. membrana celular centriolo mitocondrias ESPERMATOZOIDE Cabeza Acrosoma Flagelo Se coloca en la punta de la cola Parte intermedia de la cola Realizar esta metamorfosis requiere grandes cantidades de proteínas que deben ser codificadas por genes. Por lo tanto. lo que implica la no condensación del ADN durante la meiosis. Por lo tanto en la meiosis de la espermatogénesis no debe haber formación de cromosomas metafásicos. Esto la explica el porcentaje de espermatozoides anormales en un hombre fértil y genéticamente normal que es del 40%. 3. 5. la testosterona y la folículo estimulante actúan desde espermatogonia hasta el espermatozoide.O. La hormona implicada en el proceso desde gonocito hasta espermatogonia es la Hormona antimuleriana (H. Síntesis de prostaglandinas. diversas interleucinas. que se excretan al líquido seminal y actúan como factores que favorecen la implantación en caso de fecundación. OVOGENESIS U OOGENESIS Si las células germinales no tienen el gen TDF (factor determinante del testículo) que se localiza en el locus SRY (región del sexo sobre el Y). Por lo tanto.A. las proteínas que orientan la metamorfosis de espermátide a espermatozoide. que son la base para el enrollamiento del ADN. Empieza una selección de células mediante la apoptosis que termina alrededor del séptimo mes de la gestación formándose los ovocitos primarios. y en la meiosis del ovocito están agrupados los 4 homólogos formando 23 tétradas (23 x 4 = 92 moléculas de ADN condensadas. Podemos afirmar con cierta certeza que las moléculas de ADN están casi condensadas. la recombinación meiótica del ovocito se realiza ”in útero” antes de nacer la niña. Síntesis de ADN en la fase S. como la IL-1. Transcripción de ARNm para la síntesis de grandes cantidades de tubulinas para la organización del flagelo durante la Espermiogénesis.I. se originan las oogonios. 3. Por esto. 4. los receptores de la membrana del acrosoma que facilitan la capacitación. Síntesis del lactato deshidrogenasa que produce el testículo. 2. y también explica porque el síndrome de Turner y el síndrome de Klinefelter sea en su mayoría de origen paterno. esto es consecuencia del mal mecanismo de disyunción que se presenta en la meiosis. 7. un AMPc que se encuentra en el “cumulus oofurus” del .). Al recibir el líquido de la vesícula seminal pierde la capacidad de fecundar por acción de glicoproteínas de esta glándula que cubren o modifican sus receptores. 6. Qué sustancias reinician la meiosis? Se han mencionado algunas como: El factor inhibidor de la maduración del ovocito F. El autor Alberto Solari en un su libro “genética humana” refiere que el 48% de los espermatozoides son 24. Estos inician la meiosis alrededor de este período y solo realizan la profase I y se detienen. El espermatozoide termina de madurar y condensar el material genético cuando llega al epidídimo. Estas inician una serie de 25 ciclos mitóticos produciendo millones de ovocitos.1. su homólogo debe ser 22. el primer paso de la fecundación se llama “capacitación” que es inducida por secreciones de la vagina.M.OMI). Al ovocito u oocito primario detenido en meiosis se conoce como dictioteno. en G2 y en la primera parte de la meiosis. hasta formar los ovarios en el quinto mes de la gestación. la hipoxantina. Por lo tanto.M). la sustancia inhibidora mulleriana (S. el transporte y la fecundación del espermatozoide. al ser eyaculado no tiene la capacidad fecundante. por lo tanto. Síntesis de histonas y protaminas.XY. y activa una proteína cinasa que fosforila proteínas inhibidoras de gonadotrofinas. al cual se debe el nombre de la hormona.ovocito. FECUNDACION Como el espermatozoide había perdido su poder fecundante por acción de glicoproteínas del líquido seminal. que también se le llama óvulo. Al mismo tiempo reinicia la meiosis organizando las 23 tétradas en una metafase cerca de la membrana celular. Este constituye el primer cuerpo polar (PCP). Los pasos de la fecundación son: . Aproximadamente al quinto día de la regla empieza a excretarse la hormona folículo estimulante (F. una capa de glicoproteínas que separa la membrana del ovocito de las células foliculares o del “cúmulus oofurus”. ZP3 y ZP4. debe adquirirlo a través de una capacitación. Con la formación de la ZP se inicia la maduración del folículo ovárico. Uno de estos grupos se acerca a la membrana y por medio de una pequeña evaginación de la membrana. O sea. ZP2. Se conocen cuatro diferentes glicoproteínas que conforman esta ZP. La utilidad en genética clínica del PCP es servir de muestra biológica para diagnóstico genético de pre fecundación (Fertilización “in vitro”) cuando la madre porta una enfermedad de expresión dominante o de expresión recesiva si el padre es también un portador. detiene nuevamente la meiosis y es captado por las fimbrias de la trompa. Cuando el espermatozoide es eyaculado tiene movimientos propios (así se observa en cajas de petri cuando se obtienen por masturbación). que se llaman ZP1.H. En estos momentos contiene 46 moléculas de ADN condensadas como 23 cromosomas dobles y debe ser fecundado para terminar la meiosis. La otra función que se le atribuye es la formación de la zona pelúcida (ZP).) que actúa sobre las células del ovario para que estas produzcan estrógenos y regeneren las capas compacta y esponjosa del endometrio que se pierden durante la menstruación. El ovocito reinicia la meiosis cuando se va a ovular.H. En el tercio externo del conducto de la trompa debe encontrarse con el espermatozoide para su fecundación. La otra función de la LH es formar el cuerpo lúteo.S. El grupo de 23 diadas que queda en la parte interna se organiza por medio de un huso acromático en otra metafase.) que induce la separación del ovocito del resto del tejido conectivo del ovario por medio del antro folicular produciendo así el folículo de Graff. y se separan en dos grupos de 23 diadas (23x2=46). sale y se coloca en el espacio basal de la zona pelúcida que se conoce como espacio peri vitelino. Posteriormente el ovocito se expulsa en esta metafase II por acción de la LH. el PCP es una pequeña vesícula que contiene 46 moléculas de ADN condensadas como 23 cromosomas dobles. Treinta y seis horas antes de la ovulación se empieza a excretar la hormona luteinizante (L. cerca de la membrana celular. pero que no están organizados en una dirección determinada. El ovocito primario expulsado del ovario. se requiere agruparlos y llevarlos en la dirección hacía el óvulo. 2. A este proceso se le llama reacción acrosomica. La cabeza penetra con su membrana plasmática y la membrana interna del acrosoma y con una pequeña parte proximal de la cola. Pero el efecto es . Las mitocondrias no penetran. del cuello uterino y del endometrio llevan a los espermatozoides (como actúan las selectinas del sistema inmune) hasta el encuentro con el óvulo. Los cambios metabólicos consisten en la liberación de calcio. Penetración a través del cumulus oofurus: Al contactar las células foliculares del cumulus oofurus a través de receptores. 5. por lo tanto. Se fusiona la membrana plasmática del óvulo con las membranas de aproximadamente 400 gránulos que contienen enzimas que son liberadas a la zona pelúcida. Son filamentos de glicoproteínas llamadas ZP2 y ZP3 que se repiten cientos de veces. es realmente un proceso de fusión. no se sabe con certeza si la acción es específica contra la ZP3 o si también están involucradas las otras ZP. la ZP2 tiene 120 KD y la ZP3 tiene 83 KD y son segregados por el ovocito por acción de la FSH (science marzo de 1991). Estas sustancias enzimáticas actúan sobre las glicoproteínas ZP. El resultado es la desintegración de la membrana del acrosoma y la liberación de vesículas que contienen como moléculas más importantes a la hialurodinasa y a la acrosina. el nuevo ser solo recibe mitocondrias maternas. Fusión espermatozoide-ovocito: Con la reacción acrosomica provocada por la ZP3 queda desnuda la membrana externa de la cabeza del espermatozoide que interacciona con la membrana del ovocito. 3. Por esto.1. 4. Activación del ovocito: Ocurren cambios bioquímicos y morfológicos. hay una transducción de la señal que induce en las células foliculares la secreción de la proteína FARA (factor acelerante de la reacción acrosomica). Se abren tanto canales como espermatozoides realicen la reacción acrosomica en el cumulus oofurus. una de las primeras causas de infertilidad son las inflamaciones por procesos infecciosos en vagina y endometrio. No se observa invaginación en esta membrana. La ZP1 tiene 200 KD. Interacción del espermatozoide con la zona pelúcida: La zona pelúcida es acelular y mide aproximadamente 14 micras. Capacitación: Glicoproteínas de las secreciones vaginales. Esta proteína activa receptores en el espermatozoide que permiten la entrada del calcio extracelular y convierten la properdina en acrosina. Estos gránulos se llaman corticales y el proceso de expulsión se llama reacción cortical. aumento del Ph intracelular y aumento de la actividad respiratoria. y se produce una reacción acrosomica que también libera enzimas que permiten el paso a través de la ZP con las interacciones de receptores del espermatozoides con las otras glicoproteínas ZP.000 moléculas de ZP3. interconectados por la ZP1. Estas proteínas de acción lisosomal abren un canal a través de las células foliculares por donde ingresan espermatozoides y solamente los que conservan el acrosoma intacto pueden interaccionar con la ZP y fecundar. Cada acrosoma puede asociarse con aproximadamente 10. Por lo tanto. 3. Formación de ambos pronúcleos. Posteriormente ocurre descondensación del material genético en ambos pronúcleos y se produce la duplicación del material genético en forma simultánea. que queda al lado del otro. Reinicio del proceso meiotico ovular. La activación del ADN paterno resulta en la transcripción de ARN que harán diversas funciones. La formación de los pronúcleos ocurre aproximadamente a las 6 horas de la fecundación. Después de la expulsión del SCP la cromatina masculina se vuelve a condensar y se envuelve con una membrana formándose el pro núcleo masculino. Los cromosomas maternos también se rodean de una membrana y se forma el pro núcleo femenino. al ser fecundado el óvulo posee 46 moléculas de ADN y queda con 23 después de la expulsión del SCP. y se localiza en el espacio peri vitelino constituyendo el segundo cuerpo polar (SCP). A este mecanismo se le llama reacción de zona. 2. Estos 1. FORMACION DE LOS PRONUCLEOS: EL PRIMER PASO DE LA EMBRIOLOGIA. REINICIO DE MEIOSIS A PARTIR DE LA METAFASE II DESPUES DE LA FECUNDACION Después de la fecundación se desintegra la membrana de la cabeza del espermatozoide y el material genético se descondensa. como el ya conocido Factor de crecimiento del pro núcleo masculino (MPGF). Genes específicos de estas moléculas de ADN paternas reciben la activación de proteínas establecidas en el citoplasma del óvulo desde el inicio de la meiosis (séptimo mes de gestación). Los procesos biológicos que ocurren con el material genético masculino están bajo el control de proteínas citoplasmáticas del ovocito. 5. Hay que anotar que el material genético femenino no se ha descondensado desde que hizo la profase I en el séptimo mes de gestación. y se separa en dos grupos de 23 cromosomas simples. Expulsión del segundo cuerpo polar. Estas proteínas organizadas en gradientes de concentración están codificadas por los genes maternos del desarrollo embriológico. 4. . que recibe este nombre al ser fecundado. como inducir la segunda separación del material genético materno que estaba formado por 23 diadas de cromosomas. El concepto de cuerpos polares proviene de la localización opuesta que sucede en otras especies. procesos de los pronúcleos se resumen así: Desintegración de la membrana nuclear de la cabeza del espermatozoide.anular la capacidad de receptor para evitar otra reacción acrosomica. Descondensación del material genético espermático. De esta manera se termina la meiosis del ovocito secundario. La mitad se expulsa de la misma manera que lo hizo el PCP. 7. La zona pelúcida es necesaria para la formación del blastocito y cuando este se forma se desprende la zona pelúcida junto con los dos cuerpos polares y los restos del cumulo oofurus. Los pronúcleos migran al centro del ovocito y se colocan en aposición. mono cigotos. Esto asegura la división de los blastómeros en una orientación geométrica y en aposición. En el estado de mórula los blastómeros están apretados en un espacio que no se ha expandido por la presencia de la zona pelúcida. genéticos dentro de los FORMACION DEL CIGOTO. Y se produce la primera división mitótica junto con la del cito esqueleto para producir el cigoto de dos células. El inicio de la transcripción del ADN en el genoma pre embrionario se produce a partir del estado de 8 células. Los pronúcleos masculinos y femeninos se colocan en aposición muy próximos 2. Los pasos son: 1. trillizos. Este movimiento depende de la organización del cito esqueleto en sectores. No se sabe que se hacen los centrosomas del espermatozoide y del óvulo. a este fenómeno se le llama compactación. 4. A la zona pelúcida se le atribuyen tres funciones: poseer el receptor para la fecundación. inducir la formación del blastocito y organizar el gradiente de concentración de las proteínas que orientan el desarrollo embriológico en el sentido dorso ventral. antes de iniciarse la implantación en el endometrio. Si en el proceso de formación de gemelos mono cigotos la división no es completa se producen siameses mono cigotos. Hasta el estado de mórula (16 células en el humano) las divisiones son equitativas tanto nuclear como citoplasmáticas con un patrón de división que depende del plano de la división anterior. El material genético duplicado (de 23 a 46 moléculas de ADN) en ambos pronúcleos se condensan. 3. . Las membranas de los pronúcleos desaparecen. También asegura que las divisiones sean equitativas desde el punto de vista citoplasmático para los blastómeros. Los cromosomas paternos (46) y maternos (46) se alinean en diadas (46 pares) en una placa metafásica.6. Descondensación de ambos materiales pronúcleos. etc. Esto sucede aproximadamente a las 20 horas pos fecundación. 5. El mecanismo biológico que asegura esta equidad son un sistema de caminos construidos por micro túbulos y orientados por un centro organizador (MTOC). NO SE FUSIONAN. Existe en el ovocito un centro organizador de micro túbulos (MTOC) que divide el ovocito secundario o fecundado en secciones y hace el papel del huso. Duplicación del ADN en ambos pronúcleos. El nombre de aposición se debe a la disposición geométrica. El material genético masculino y femenino nunca intercambian información. Por la compactación pueden originarse gemelos. ENIO HERNANDEZ AGUIRRE .