Ultima pregunta, ¿quiénes son mis padres?

Capítulo 3
Primera Semana
Se inicia con la fecundación, continúa con la
segmentación, la formación del blastocisto y
termina con la implantación.
Fecundación
Objetivos
Al finalizar el estudio del contenido de esta
unidad, el alumno estará en condiciones de :
1.
2.
3.
Describir los cambios citológicos que le
ocurren al ovocito y al espermatozoide durante
la fecundación.
Describir el proceso de segmentación y
formación del blastocisto.
Describir el mecanismo de implantación e
indicar los sitios normales y anormales del
mismo.
Consiste en una serie de eventos ordenados que
van desde el contacto inicial del espermatozoide
con el ovocito secundario hasta la fusión íntima
de ambas células. Este proceso que dura cerca
de 24 horas, se produce normalmente en la región
de la ampolla de la trompa uterina (ver Fig. 2–1),
y ocurre como sigue :
a) El espermatozoide pasa a través de la
corona
radiada
del ovocito secundario. La
dispersión de estas células parece ser el resultado
de una acción
enzimática simultánea de la
trompa uterina y del acrosoma del espermatozoide (hialuronidasa). Los activos movimientos del
espermatozoide ayudan también a penetrar la
corona radiada y la zona pelúcida (ver Fig. 3-1 A).
29
Primera Semana
b) El espermatozoide penetra la zona pelúcida
haciendo un camino por la acción de enzimas
liberadas desde el acrosoma (acrosina y
neuraminidasa). Aunque varios espermatozoides
pueden penetrar la zona pelúcida, normalmente
sólo uno de ellos entrará al ovocito secundario y
lo fecundará (ver Fig. 3-1 B).
La zona pelúcida contiene 3 tipos de
glucoproteínas de diferentes pesos moleculares
(ZP 1, ZP 2 y ZP 3), siendo la más liviana (ZP 3) la
que actúa como molécula receptora para los
espermatozoides. La ZP 3 (53–60 kD) es una
molécula específica de la especie y es la que inicia
la llamada reacción acrosómica en la cabeza del
espermatozoide. (Bauskin, A. et al., 1999). Esta
reacción consiste en la fusión, en varios puntos,
de la membrana externa del acrosoma con la
membrana plasmática de la cabeza del
espermatozoide. La fusión llega a formar vesículas
que se abren al exterior liberando una serie de
enzimas que permitirán abrir un camino a través
de la zona pelúcida.
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Figura 3-1. Esquemas secuenciales que muestran los eventos que suceden durante la
fecundación. A. Los espermatozoides penetran la corona radiada. B. Un
espermatozoide comienza a atravesar la zona pelúcida. C. El espermatozoide que
penetró deja toda su membrana plasmática fuera del ovocito. D. Ocurre la segunda
división meiótica en el ovocito. E-G. División del cigoto en dos blastómeras.
c) La cabeza del espermatozoide se une a la
membrana
del
ovocito
secundario, así las
membranas de ambas células llegan a fusionarse.
Todo el contenido del espermatozoide penetra al
interior del ovocito secundario, quedando afuera
su membrana plasmática (ver Fig. 3-1 C).
Capítulo 3
Ovocito II
detenido en
Metafase II
d) El ovocito secundario reacciona al contacto
del espermatozoide de dos maneras :
 aumentan los niveles de calcio (Ca+2)
intracelular produciendo exocitosis de gránulos
corticales que liberan su contenido en el espacio
perivitelino (entre la membrana plasmática y la
zona pelúcida), alterando las moléculas receptoras
de espermatozoides; así impiden que otros
espermatozoides pudieran penetrar produciendo
una poliespermía (fecundación por varios
espermatozoides) (Epel, D., 1977).
 otra consecuencia del aumento en los niveles
del calcio es que el ovocito secundario completa su
segunda división meiótica originando el óvulo y
el segundo cuerpo polar. Este evento se produce
debido a la inactivación del MPF al degradarse su
ciclina. El núcleo del óvulo se conoce ahora como
pronúcleo femenino (ver Fig. 3–1 D).
e) Una vez dentro del citoplasma del óvulo, el
espermatozoide pierde rápidamente la cola y su
cabeza aumenta de volumen para formar el
pronúcleo masculino. Ahora ambos pronúcleos
entran en la fase S y ocurre una síntesis de sus
ADN, a medida que van acercándose al centro de la
célula. De esta manera llega a formarse una
nueva célula llamada cigoto : el primordio de un
nuevo ser (ver Fig. 3–1 E).
Ovocito II completa Meiosis II
Cigoto
Pronúcleos
masculino
y femenino
Síntesis de ADN
Entra en Mitosis
Cromosomas paternos
y maternos alineados
en la placa metafásica
en un solo plano
Embrión de 2 células
Figura 3-2. Serie de dibujos que muestran los principales eventos que
experimenta el cigoto hasta originar las dos primeras células.
31
Primera Semana
f) Los pronúcleos femenino y masculino se
acercan hacia el centro del óvulo, toman contacto
y pierden sus envolturas nucleares. Entran en su
primera división mitótica y se liberan los
cromosomas alineándose en la placa metafásica. Al
separarse los juegos de cromosomas a los polos, se
organizan las dos primeras células del nuevo ser:
las blastómeras (ver Fig. 3–1 G; ver Fig. 3–2).
Trabajos
realizados
en
otras especies
sugieren la existencia de dos barreras distintas
que evitan la poliespermía : un bloqueo rápido e
incompleto que ocurre en los primeros segundos
después del contacto entre el espermatozoide y el
ovocito secundario;
y otro más lento y más
completo
denominado
reacción
cortical.
(Wassarman, P., 1988).
Bloqueo rápido : al primer segundo después del
anclaje del espermatozoide, se produce un flujo
de iones Na+ hacia el interior del
ovocito
secundario
provocando una variación
en el
potencial de membrana similar a la de un impulso
nervioso; esta variación del potencial impide la
entrada de espermatozoides supernumerarios. A
los
8 segundos después del anclaje, ocurre un
aumento repentino de la concentración de iones
Ca+2 en el interior de la célula, provenientes de
depósitos intracelulares. Sus acciones ya fueron
explicadas.
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Bloqueo lento : los gránulos corticales contienen
enzimas, proteínas estructurales y mucopolisacáridos sulfatados. Algunas de las enzimas
provocan
alteración
de la estructura de la
glucoproteína receptora de la zona pelúcida (ZP
3), impidiendo así el reconocimiento de otros
espermatozoides. Otras enzimas degradan las
proteínas conectivas que unen la zona pelúcida
con la membrana plasmática, quedando ellas
separadas por un espacio (espacio perivitelino).
Los mucopolisacáridos provocan por osmosis la
entrada de agua en éste espacio, aumentando la
distancia entre ella. (Benoff, S., 1997).
Las consecuencias de la fecundación son :
a)
Restablecimiento del número diploide de
cromosomas : la
fusión de
las dos células
germinales haploides (con 23 cromosomas cada
una) produce
un cigoto diploide
con
46
cromosomas, el número característico de la especie
humana.
b) Variaciones de la especie : debido a que la
mitad de los cromosomas proviene de la madre y la
otra mitad del padre, el cigoto contiene una nueva
combinación de cromosomas. Este mecanismo
constituye la base de la herencia biparental y da
por resultados variaciones en la especie.
c)
Determinación del sexo : el sexo genético del
embrión se determina durante la fecundación,
dependiendo del contenido
cromosómico del
espermatozoide que fecunde al ovocito secundario.
Capítulo 3
Todos los ovocitos secundarios llevan un
cromosoma X. Los espermatozoides pueden llevar
el cromosoma X ó
el cromosoma Y. Si un
espermatozoide que lleva el cromosoma X fecunda
al ovocito secundario, resultará un cigoto XX
(una hembra); en cambio, si el ovocito secundario
es fecundado por el espermatozoide que lleva el
cromosoma Y resultará un cigoto XY, que será
varón (ver Fig. 3–3).
d) Inicio de la segmentación : la
fecundación
inicia el desarrollo. Estimula al cigoto para que
sufra una serie de divisiones celulares rápidas,
conocida como segmentación. Cuando no ocurre
fecundación, el ovocito
secundario suele
degenerar en un período de 24 horas después de la
ovulación.
En ocasiones, el cigoto puede resultar con un
número de cromosomas que es múltiplo del número
haploide de cromosomas (n= 23), es decir, 69
(23*3), 92 (23*4), etc. Esta condición anormal se
denomina euploidía y es causa importante de
abortos espontáneos.
El tipo más conocidos de euploidía en los
embriones
humanos es la triploidía (3n =
23+23+23 = 69 cromosomas). Esto puede resultar :
a) cuando un cuerpo polar (23 cromosomas) no
se separa del ovocito (23 cromosomas) durante la 2ª
división meiótica y dicho ovocito con 46
cromosomas
es
fecundado
por
un
espermatozoide (23 cromosomas), o
b) cuando el ovocito (23 cromosomas) es
fecundado
por
dos
espermatozoides
(23
cromosomas cada uno) casi simultáneamente.
Esta condición recibe el nombre de dispermia.
Figura 3-3. Dibujos que muestran el origen del sexo del nuevo ser, cuando un
espermatozoide que porte un cromosoma X, dará origen a una hembra y cuando
porte un cromosoma Y dará origen a un varón.
33
Primera Semana
Segmentación
A medida que el cigoto es movilizado por los
cilios y las contracciones peristálticas de la trompa
uterina,
sufre rápidas divisiones mitóticas
conocidas como segmentación. A las 30 horas
después de la fecundación, y ahora en el istmo
de la trompa uterina, el cigoto ya se ha dividido
en dos células hijas llamadas blastómeras (ver
Fig. 3-2 D). Estas células siguen dividiéndose
rápidamente originando células cada vez más
pequeñas (ver Fig. 3-2 E y F). Al 3° día después de
la fecundación resulta una masa compacta de
células llamada mórula, que contiene de 12 a 16
blastómeras (ver Fig. 3-2 G).
Los esquemas mostrados abajo representan las rápidas
divisiones que ocurren en la segmentación. Las células se
hacen cada vez más pequeñas, estas células no crecen ya que
carecen de las fases G1 y G2. Sólo hay fases S y M que se
alternan, mostrado en los círculos inferiores.
Blastocisto
Cuando la mórula se acerca al útero al
4° día, comienza a entrar líquido a través
de la zona pelúcida hacia los espacios
intercelulares.
Gradualmente,
estos
espacios confluyen para formar una única
cavidad denominada blastocele, lo cual
convierte a la mórula en un blastocisto
(ver Fig. 3–4 H).
Figura 3-4. Dibujos del ovario, trompa de Falopio y útero. Los
dibujos señalados con letras indican los estados del desarrollo del
embrión desde su fecundación hasta su implentación.
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Algunas de las células se ubican en la
periferia formando
la masa celular
externa o trofoblasto y otras en el centro
formando la masa celular interna o
embrioblasto (ver Fig. 3-4 H e I).
Capítulo 3
La región del blastocisto que contiene el
embrioblasto se denomina polo embrionario y la
región opuesta se denomina polo abembrionario.
Alrededor del 5° día (ver Fig. 3–5 A), la zona
pelúcida degenera y desaparece permitiendo que
el blastocisto pueda aumentar considerablemente
de tamaño (comparar diámetros Fig. 3–4 H con
Fig. 3–4 I).
Implantación
En el 6° día, el blastocisto se adosa al epitelio
endometrial (ver Fig.3-4 J) y las células trofoblásticas sobre el polo embrionario, comienzan a
introducirse entre las células
del epitelio,
liberando enzimas proteolíticas.
Al avanzar la penetración, el trofoblasto se
diferencia en dos capas celulares : una interna,
el citotrofoblasto y otra externa,
el
sincitiotrofoblasto (ver Fig. 3-5 B). Esta última
consiste
en
una
masa
protoplasmática
multinucleada
que carece
de
límites
intercelulares (la división es tan acelerada que no
logran formarse los límites celulares). Procesos en
forma de dedos penetran entre las células del
epitelio endometrial mediante la producción de
enzimas proteolíticas.
Figura 3-5. Dibujos esquemáticos que muestran el momento de la
implantación del embrión en el epitelio uterino. A. Antes de la
implantación. B. En el momento de iniciar la implantación.
35
Primera Semana
Mientras el blastocisto se está implantando, en
la superficie del embrioblasto que mira
al
blastocele, aparece una capa de células planas
que corresponde al hipoblasto o endodermo
primitivo, la primera de las capas embrionarias
en formarse (ver Fig. 3–5 B).
Este evento sucede al final de la primera
semana,
cuando
el
blastocisto
está
superficialmente implantado en la mucosa del
útero. Esta se encuentra en la fase luteínica o
progestacional (día 21° del ciclo mentrual)
caracterizándose por estar ricamente vascularizada, edematosa y secretar mucus y glucógeno,
todo lo cual favorece la implantación del
blastocisto.
El blastocisto humano se implanta normalmente
en el fondo del útero, en su pared anterior o
posterior (ver Fig. 3–6 A, zona sombreada). Sin
embargo, puede implantarse en otros sitios dentro
del útero (cervical, angular) o fuera del útero
(cavidad abdominal, trompas uterinas, ovario),
situaciones anormales que originan los llamados
embarazos ectópicos (ver Fig. 3–6 B) (El orden
de frecuencia de estas implantaciones está
indicada por el orden numérico).
Figura 3-6. Dibujos esquemáticos que muestran los sitios de la implantación
del embrión en el útero. A. Zona marcada, región frecuente de implantación.
B. Puntos numerados, frecuencia de implantación poco frecuente.
36
Capítulo 3
Mami, ¿de dónde vienen los bebés?
Esta es una clásica pregunta que los niños de cierta edad hacen a sus
progenitores. Muchos de éstos tratan de eludir las respuestas, otros la enfrentan
directamente sin ambigüedades y otros no contestan ni responden. Como una
acotación a este capítulo que incluye la fecundación y para complicar la
pregunta, se proporciona una serie de respuestas que han surgido debido al
avance asombroso en el campo de la ciencia reproductiva. Cada uno saque sus
propias conclusiones.
1. Tradicional : por relación sexual
2. Inseminación artificial : se define como el depósito no natural de espermatozoides del cónyuge, pareja o
donante en el tracto reproductivo de la mujer, con la finalidad de lograr un embarazo. Este término incluye
varias técnicas de inseminación : intravaginal, intracervical, intrauterina, perfusión tubárica e
intrafolicular. La aplicación de alguna de ellas dependerá de factores masculinos (disfunción sexual) o
factores femeninos (disfunción ovárica, factor cervical, endometriosis). Incluye estimulación ovárica,
monitoreo del crecimiento folicular, preparación de la muestra del semen, la inseminación, reposo y prueba
de embarazo.
3. Fertilización in vitro (FIV) : consiste en la aspiración de ovocitos extraídos de ovarios estimulados, justo
antes de la ovulación, y mezclados con espermatozoides en recipientes de vidrio, en condiciones adecuadas de
pH, tº, etc. Una vez ocurrida la fecundación se incuban un par de días y el embrión es insertado en el útero
materno. Famosa es Louise Brown, la primera “bebé probeta” (1978). Este técnica se implantó para
solucionar problemas de las trompas.
4. Inyección intracitoplasmática de espermatozoides : es una fecundación in vitro
altamente especializada que consiste en inyectar un espermatozoide dentro de un ovocito extraído
del ovario. Se requiere de potentes microscopios e instrumentos de micromanipulación para
sostener el ovocito e inyectar el espermatozoide. Resuelve muchos problemas masculinos.
37
Primera Semana
5. Transferencia de blastocistos : la innovación más relevante en el campo de la reproducción asistida ha
sido la transferencia de blastocistos. Recordemos que al 5º ó 6º día después de la fecundación, el conceptus
está conformado por una estructura celular denominada blastocisto. Después de efectuada la fertilización in
vitro, el blastocisto se implanta en el útero. Los primeros nacimientos en Venezuela por este método se
lograron en 1999.
6. Donación ovular : el ovocito de una donante es fertilizado in vitro e implantado en el útero de otra
mujer. Puede permitirse también que el cigoto avance hasta blastocisto e implantarlo en el útero.
7. Uteros alquilados : mujeres fértiles y sanas optan por alquilar sus úteros para permitir el desarrollo de
un ovocito o blastocisto. Este conceptus puede provenir de una pareja de miembros conocidos o anónimos.
8. Criopreservación : en la sociedad actual, sobretodo en las más desarrolladas, hay muchas mujeres que
por alcanzar metas profesionales tienden a aplazar la maternidad. Pero la edad es el enemigo silencioso de
la gestación. A estas mujeres se les ha abierto la posibilidad de preservar, en nitrógeno líquido, los ovocitos
extraídos cuando están en plena edad reproductiva. Años después, pueden fertilizar dichos ovocitos con
alguna de las técnicas descritas anteriormente.
9. Clonación : en su concepto más amplio, los clones son moléculas, células o individuos que tienen un
antepasado común. Por ejemplo, existe un ADN clonado (ADNc) obtenido a partir de una secuencia original,
células clonadas obtenidas a partir de una célula y vegetales obtenidos por reproducción asexual. Este
método incluye clonación por separación y multiplicación celular y por transferencia de núcleos. Esta última
metodología se empleó en la famosa oveja Dolly (1997), el primer mamífero nacido que no tiene padre ni
madre, viene de un solo progenitor. Como aplicación en el proceso reproductivo humano, cabe la posibilidad
que un núcleo de una célula somática de un progenitor sea insertado en un ovocito anucleado, “ferilizado”
con una descarga eléctrica e implantado en un útero alquilado. Otras utilidades que podría tener son :
producción de proteínas humanas, donación de órganos humanos, terapia genética y otros.
Ultima pregunta, ¿quiénes son mis padres?
38
Capítulo 3
RESUMEN
La fecundación indica el primer día del desarrollo de un nuevo ser. El espermatozoide atraviesa la corona
radiada y la zona pelúcida mediante la liberación de enzimas contenidas en su acrosoma. Una
glucoproteína de la zona pelúcida actúa como molécula receptora específica de la especie e induce la
reacción acrosómica en los espermatozoides.
Cuando el espermatozoide contacta con el ovocito secundario, ocurren cambios en la zona pelúcida y
membrana del ovocito secundario que impiden la poliespermía. El ovocito secundario completa su 2ª
división meiótica originando el óvulo y el 2° cuerpo polar. El pronúcleo femenino (núcleo del ovocito)
fusiona su material genético con el pronúcleo masculino (núcleo del espermatozoide) formando el cigoto.
Antes de que ocurra esta fusión, ambos núcleos duplican su ADN.
La fecundación dura cerca de 24 horas, ocurre generalmente a nivel de la ampolla de la trompa de
Falopio y sus resultados son: restablecer el número diploide de cromosomas de la especie, determinar el
sexo cromosómico e iniciar la segmentación.
La segmentación comprende una serie de mitosis rápidas que sufre el cigoto originando células pequeñas
llamadas blastómeras, cuyo conjunto es la mórula.
El blastocisto se origina de la mórula cuando ésta llega al útero. El blastocisto está conformado por el
trofoblasto, el embrioblasto y el blastocele.
La implantación del blastocisto en el epitelio endometrial ocurre al 6° día de desarrollo. El trofoblasto
se diferencia en el citotrofoblasto y sincitiotrofoblasto. En el 7º día del desarrollo, el embrioblasto origina
el hipoblasto o endodermo primitivo (la primera de las tres capas embrionarias fundamentales).
39
Primera Semana
Autoevaluación
?
Anteponga la letra V ó la letra F si considera que la
frase sea VERDADERA ó FALSA, respectivamente:
___ 1. La fecundación se produce normalmente en la
región del istmo de la trompa de Falopio
___ 2. El ovocito no fecundado suele degenerar al
momento de la menstruación
___ 3. La zona pelúcida desaparece en el estado de
blastocisto
5. La mórula :
a) es una masa sólida de pequeñas blastómeras
b) aparece al tercer día después de la fecundación
c) se encuentra cerca del útero
d) posee zona pelúcida
e) todas las anteriores son correctas
6. La implantación del blastocisto :
a) ocurre al tercer día después de la fecundación
b) se produce con frecuencia en la ampolla del
oviducto
c) se inicia por su polo embrionario
d) compromete al miometrio del útero
e) determina la desaparición de la zona pelúcida
7. Anteponga una letra del esquema a cada una de
las siguientes frases :
Preguntas de selección única :
4. Para evitar la poliespermía, el ovocito :
a) libera enzimas acrosómicas
b) engruesa su membrana plasmática
c) cierra sus canales internos de calcio
d) produce exocitosis de gránulos corticales
e) libera iones sodio
40
____a) Da origen a la placenta
____b) Sufre cambios que impiden entrada de
otros espermatozoides
____c) Cavidad blastocística
____d) Da origen al hipoblasto
____e) Da origen al embrión