FRANCISCO CARDENAS RUIZ

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE MEDICINA VETERINARIA Y ZOOTECNIA
PAPEL DE LA FSH EN EL CICLO ESTRUAL Y LA OVULACIÓN
MÚLTIPLE EN LA HEMBRA BOVINA
MONOGRAFÍA PROFESIONAL
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE:
MÉDICO VETERINARIO ZOOTECNISTA
PRESENTA:
FRANCISCO CÁRDENAS RUIZ
ASESORES:
MPA. BERTHA CLEMENTINA HERNÁNDEZ CRUZ
DR. FELIPE MONTIEL PALACIOS
VERACRUZ, VER.
2009
DEDICATORIA
Por su amor y su apoyo, su comprensión y en especial por creer en mi. A mis
papás Antonio y Elvia (Q.D.E.P.) con todo cariño y a mis hermanos Chela,
Marytoña, Elvia, Toño y Felipe con todo afecto.
A Rocío, el amor de mi vida.
A mis hijos Valeria, Fey y Paco, que son el latir de mi vida.
A mis amigos Carlos Briseño, Santiago Mier, Marisela Hernández, Elsa Cortez,
Inés Figuereo, que siempre están en las buenas y en las malas.
AGRADECIMIENTOS
A mis maestros de la Facultad de Medicina Veterinaria y Zootecnia, de la
Universidad Veracruzana, que me forjaron y orientaron durante mi época de
estudiante. Gracias: MVZ José Manuel Páez (Q.E.P.D.), MVZ. Sergio Castellanos,
MVZ. Augusto Mancisidor.
A mis asesores: MPA. Bertha Clementina Hernández Cruz, Dr. Felipe Montiel
Palacios.
A mi Honorable Jurado.
Índice
Página
Resumen ..................................................................................................……..
1
Introducción...................................................................................….......………
2
Objetivo ………………………………………………………………………………..
4
Justificación ....................................................................................….......…….
4
Metodología .............................................................................................……...
4
1. Hormona folículoestimulante (FSH)………………………………………..
4
2. Papel de la FSH en el ciclo estrual..………………………………………….
6
2.1 Ciclo estrual………………………………………………..………………
6
2.2 Desarrollo folicular ………………………………….........………………
8
2.3 Foliculogénesis …………………………………………..……………….
9
2.4 Ovulación ………………………………………………..…..……………
21
3. Papel de la FSH en la ovulación múltiple……………………………….....…
25
3.1 Sincronización del celo …………….…..………………………………...
25
3.2 Tratamiento hormonal……………………………………….…………...
28
Conclusiones……………………………...….…………….…………………………
31
Literatura citada ……………………………………………………..……………….
32
1
RESUMEN
Francisco Cárdenas Ruiz. Papel de la FSH en el ciclo estrual y la ovulación
múltiple en la hembra bovina. Monografía profesional. Asesores: MPA. Bertha
Clementina Hernández Cruz, Dr. Felipe Montiel Palacios. Facultad de Medicina
Veterinaria y Zootecnia, Universidad Veracruzana, Veracruz, Ver. 2009.
La hormona folículoestimulante (FSH) es producida en la hipófisis anterior y
secretada en forma pulsátil a lo largo del ciclo estrual de la hembra bovina; es
esencial para la función reproductiva normal, ya que regula el crecimiento y
maduración de los folículos ováricos. Durante la fase folicular del ciclo estrual los
niveles plasmáticos de FSH aumentan significativamente, dándose el desarrollo y
maduración folicular. Durante la fase de selección, la mayoría de los folículos
antrales inician su crecimiento bajo la acción de la FSH; en la fase de dominancia
sólo uno de ellos se desarrolla, mientras los otros sufren atresia. La FSH se une a
sus receptores en las células de la granulosa del ovario; esta respuesta se ve
aumentada en hembras que reciben tratamiento para ovulación múltiple (OM). La
OM es la inducción de más de una ovulación, mediante la aplicación de hormonas
que estimulan los folículos produciendo un crecimiento intensivo, con el fin de que
al momento de la inseminación artificial se produzca más de un embrión. Para
realizar la OM se utiliza comúnmente FSH, que hace que en ambos ovarios se
desarrollen varios folículos dominantes. Los tratamientos de inducción de OM con
FSH comprenden inyecciones de la hormona en dosis decrecientes dos veces al
día por 4 días, comenzando el día 10 del ciclo estrual. Aunque estos tratamientos
en general resultan en un mayor número de folículos desarrollados, existe gran
variación en la respuesta al tratamiento entre animales y en el mismo animal. Esta
variabilidad puede deberse a diferencias en los tratamientos de OM, o a factores
inherentes al animal y a su medio ambiente.
Palabras clave: Bovino, ciclo estral, folículos ováricos, ovulación, sincronización.
2
INTRODUCCIÓN
Las hormonas son sustancias químicas producidas por tejidos específicos, que se
vierten directamente en el torrente sanguíneo en respuesta a determinados
estímulos, provocando una respuesta específica que puede manifestarse de forma
inmediata o mediata. Como resultado, la célula receptora del estímulo modifica su
comportamiento a través de cambios metabólicos. Las acciones promovidas por
las hormonas pueden ser modificación en la permeabilidad de las membranas o
en los mecanismos de transporte, modificación de la síntesis proteica y/o de la
actividad enzimática celular (Calandra y de Nicola, 1985).
La producción hormonal es controlada por un sistema de retroalimentación
negativa, en el que el aumento de la concentración de hormona origina una menor
producción de la misma, usualmente mediante una interacción con el hipotálamo o
hipófisis (Hafez, 2002). El eje hipotálamo-hipófisis-gónadas regulan la producción
de hormona luteinizante (LH), FSH y esteroides ováricos, esenciales para la
maduración folicular, ovulación, implantación y mantenimiento de la gestación
(Ascoli y Segaloff, 1996). La producción de FSH inicia en el hipotálamo, con la
liberación de hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH), que es regulada por
el núcleo arcuato ubicado en el hipotálamo medio basal. La GnRH es liberada en
forma de pulsos por la vascularización portal, a través de la cual llega a la hipófisis
anterior. Allí se une a los receptores de superficie de las células productoras de
FSH y LH o gonadotropos, los que también las secretan en forma pulsátil (Rosell
et al., 2004).
En bovinos, se ha observado gran variabilidad en la respuesta del eje hipotálamohipósifis-gónada-órgano blanco al estímulo hormonal, ya sea fisiológico, o
utilizando diferentes tratamientos para la inducción de ovulación múltiple (OM)
(Mapletoft et al., 2002). Esto podría deberse a cambios estructurales en los genes
de receptores hormonales, que podrían resultar no deseables en programas
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reproductivos. Se ha comprobado que muchos trastornos cíclicos son de origen
genético y afectan generalmente al ovario (Adashi y Hennebold, 1999).
El desarrollo del sistema reproductivo inicia en el embrión. Después del
nacimiento, se produce un estado de latencia hasta la pubertad, cuando el animal
debe alcanzar el tamaño y peso adecuados para enfrentar un estado de futura
madurez sexual o inicio del ciclo reproductivo, el cual es coordinado por las
gonadotropinas FSH y LH, responsables de controlar la función ovárica. La FSH
es esencial para la función reproductiva normal, es decir, para el desarrollo
folicular en las hembras y la maduración sexual normal (Pearly et al., 2002).
A nivel ovárico, la FSH actúa sobre los receptores en las células de la granulosa,
regulando la maduración folicular (Dieidrich et al., 1998). La LH induce la ovulación
y luteinización de las células de la granulosa y teca del ovario, en donde se liberan
los estrógenos producidos por los folículos, y la progesterona secretada por el
cuerpo lúteo (CL). Ambos regulan el ciclo reproductivo mediante mecanismos de
retroalimentación que actúan sobre el hipotálamo y la hipófisis (Mukasa-Mugerwa,
1989).
Esta revisión resume el papel de la FSH en el ciclo estrual y la OM en la hembra
bovina, permitiendo conocer los factores que originan la variabilidad en la
efectividad de los tratamientos de OM como parte de programas reproductivos.
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OBJETIVO
Recopilar y analizar información sobre el papel de la FSH en el ciclo estrual y la
ovulación múltiple en la hembra bovina, a fin de generar un documento que
permita el acceso al conocimiento de esta área.
JUSTIFICACIÓN
El conocimiento del papel de la FSH en el ciclo estrual y la ovulación múltiple en la
hembra bovina permite conocer la fisiología y endocrinología que se ven
involucradas en estos procesos, así como entender la respuestas a los
tratamientos farmacológicos para OM, para aprovechar al máximo técnicas de
mejoramiento genético como la inseminación artificial y la transferencia de
embriones.
METODOLOGÍA
Se revisaron artículos publicados en revistas de arbitraje internacional y nacional
relacionados con el tema el papel de la FSH en el ciclo estrual y la ovulación
múltiple en la hembra bovina, publicados en los últimos 10 años, o anteriores
cuando se consideró pertinente. Asimismo, se realizaron búsquedas relacionadas
con el tema, utilizando bancos de datos electrónicos disponibles en bibliotecas y/o
centros de investigación.
1. HORMONA FOLÍCULOESTIMULANTE (FSH)
La FSH es una glicoproteína de alto peso molecular, secretada en pulsos de baja
frecuencia desde los gonadotropos de la hipófisis, y es producto de la unión de la
GnRH a los receptores acoplados a proteínas G en la hipófisis (Recabarren et al.,
5
2006).
La FSH
está compuesta por dos subunidades no covalentes α y β,
codificadas por genes ubicados en cromosomas diferentes (Graus et al., 2001).
La subunidad α es común para todas las hormonas glicoproteicas, mientras que la
subunidad β confiere la especificidad hormonal (Pierce y Parsons, 1981). Sin
embargo, el control de su secreción depende en parte de la estimulación ejercida
por la GnRH secretada por el hipotálamo, y en parte de la interacción de inhibinas,
que inhiben su secreción, y de activinas, que la estimulan (Carroll et al., 1991).
La FSH cumple diferentes funciones biológicas, como la proliferación y secreción
de células de Sertoli, influyendo en la espermatogénesis en machos (Kilgour et al.,
1998), así como reclutamiento y selección de folículos ováricos y síntesis de
estradiol a partir de precursores androgénicos en hembras (Campbell et al., 2004).
La FSH ejerce su acción a través de un mecanismo en el cual la hormonoa llega al
interior de las células blanco al unirse a receptores específicos encontrados en la
membrana plasmática (Pierce y Parsons, 1981). La expresión de estos receptores
en las células de la granulosa depende del estadío de la diferenciación celular en
el ovario (Donadeu y Ascoli 2005).
Sin embargo, por diferentes razones algunos receptores en el órgano blanco no
reconocen la señal hormonal. La FSH es capaz de unirse a su receptor en las
células de la granulosa, respuesta que se ve aumentada en vacas con inducción
de ovulación múltiple (OM) por la alta producción de óvulos (Mapletoff et al.,
2002). Los receptores para FSH son expresados tanto en células maduras como
inmaduras, y cumplen dos funciones principales: reconocer la hormona por medio
de un acople o ligadura de ésta, e iniciar los eventos químicos que dan lugar a la
acción biológica del sistema hormonal específico, en este caso la maduración
folicular, por la combinación receptor-hormona (Wangsness et al., 1981).
Los receptores FSHR o metabotrópicos, pertenecen a una familia común de genes
acoplados a proteínas G (GPCRS). Estos receptores están formados por siete
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hélices insertadas en el plasmalema celular (Shemesh, 2001). El receptor para
FSH pertenece a una familia de proteínas homólogas que atraviesan siete veces
la membrana. Estos receptores transmembranales regulan a las proteínas G y
tienen la función de transducir información del espacio extracelular al interior de la
célula, estimulando o inhibiendo sistemas de segundos mensajeros (Kroese et al.,
2003). Una vez que el receptor es expresado en las células de la granulosa, se
inicia la señalización en cascada. La FSH se une a su receptor con alta afinidad, y
los eventos de unión inician un cambio conformacional en el receptor, el cual
activa a las proteínas G encargadas de iniciar la respuesta intracelular (Simoni et
al., 1997).
2. PAPEL DE LA FSH EN EL CICLO ESTRUAL
2.1 CICLO ESTRUAL
En la hembra bovina, el ciclo estrual se divide en dos fases, folicular (proestro y
estro, terminando con la ovulación) y lútea (metaestro y diestro, terminando con la
luteólisis), con una duración promedio de 21 días (Whittier, 2003). El 84% de los
ciclos duran entre 18 y 24 días, siendo la manifestación de celo aproximadamente
de 12 a 16 h. La ovulación ocurre 10 a 15 h después del final del celo (Hafez,
2002). La fase folicular dura de 2 a 4 días y comienza al final del ciclo que la
antecede con un aumento significativo y progresivo de los niveles circulantes de
FSH, comprendiendo los estadíos de desarrollo y maduración folicular o
foliculogénesis. La fase lútea dura aproximadamente 18 días (Ownby, 2004). logy
La FSH secretada en ondas a lo largo del ciclo estrual desempeña un papel
fundamental para el crecimiento de un grupo de folículos. Las hembras Bos taurus
y Bos indicus presentan generalmente dos a tres ondas de crecimiento folicular en
su ciclo estrual, variabilidad que no está relacionada con la raza, edad y nivel de
fertilidad de las mismas. El número de ondas de crecimiento folicular durante el
ciclo estrual es determinado por la longitud de la fase luteal (Gigli et al., 2006).
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En los ciclos estruales de dos a tres ondas, la emergencia de la primera onda
folicular ocurre generalmente alrededor del día de la ovulación. La emergencia de
la segunda onda ocurre en el día 9–10 para los ciclos de dos ondas, y en el día 89 para los de tres ondas. En estos últimos, la onda emerge en el día 15–16. En las
ondas foliculares anovulatorias, los foliculos sufren regresión sin ovular. El folículo
dominante presente en el inicio de la luteólisis será el folículo dominante
ovulatorio, y la emergencia de la próxima onda (primera del nuevo ciclo) se
demorará hasta el momento de la ovulación. La primera, segunda y tercera onda
folicular se observan durante las fases luteal temprana, luteal media y folicular,
respectivamente (Ginther et al., 1997).
En las ondas foliculares no ovulatorias, las concentraciones de estradiol circulante
se mantienen bajas, pues a pesar de que el tamaño preovulatorio puede ser
alcanzado, el folículo dominante no reúne las características funcionales
preovulatorias, tales como la producción de estradiol. El folículo dominante
(folículo estrógeno activo) de la última onda continúa su crecimiento y la
biosíntesis de estradiol, hasta que se alcanza el nivel suficiente de estradiol
circulante para producir la retroalimentación positiva sobre el área de control
cíclico del hipotálamo que aumenta los pulsos de GnRH/ LH/ FSH, e induce el pico
preovulatorio de LH y FSH, y por lo tanto, la ovulación. Después del pico de LH
esta retroalimentación se interrumpe y las células de la granulosa sintetizan
progesterona y se luteinizan. El mecanismo que regula la dinámica folicular está
basado en las respuestas diferenciales a la FSH y LH (Johnson et al., 2004).
Durante la fase de selección, la mayoría de los folículos antrales comienzan su
crecimiento bajo la acción de la FSH; en la fase de dominancia sólo uno de los
folículos seleccionados se desarrolla a expensas de los otros. Después de la
ovulación, en la cavidad dejada por el folículo se forma una estructura similar a un
coágulo, el cuerpo hemorrágico, que se transforma en CL hacia el día 5 del ciclo
(día 0 = estro), iniciando la secreción de progesterona (P4). Hacia el día tres, las
concentraciones plasmáticas de P4 son bajas (1 ng/mL), del día 7 al 18 aumentan
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(6-10 ng/mL), y durante la luteólisis disminuyen en 24 a 36 h (Wright y Malmo,
1992). Hacia el día 15 del ciclo, la P4 declina bruscamente, desencadenando la
secuencia de cambios hormonales que producen el estro y la ovulación; por lo
tanto, el CL es el reloj biológico que controla la duración del ciclo estrual. El CL
degenera si la vaca no resulta gestante, convirtiéndose en cuerpo albicans y
permaneciendo visible en el ovario durante varios ciclos subsecuentes. Al mismo
tiempo, la FSH estimula el desarrollo del folículo que ovulará en el siguiente ciclo
(Hafez, 2002; Asprón, 2004).
2.2 DESARROLLO FOLICULAR
El ovario bovino contiene un gran número de folículos primordiales al nacimiento,
pero menos del 1% de éstos ovulan durante la vida reproductiva de la vaca
(Eppig, 2003). La mayoría de los folículos que entran en el depósito de crecimiento
están destinados a la atresia, aunque no se conoce el mecanismo por el cual
ciertos folículos son elegidos para dejar la reserva de folículos primordiales y
convertirse en folículos primarios continuando su desarrollo, obteniendose al final
del ciclo sólo un folículo para ovular. Sin embargo, si se utilizan tratamientos para
OM con gonadotropinas, éstas estimulan a más de un folículo a crecer a talla
ovulatoria y ovular. La OM consiste en administrar durante el crecimiento folicular
hormonas que provoquen el desarrollo de más folículos, no solamente de uno
como normalmente sucede (Calva et al., 2001).
Se necesitan alrededor de 60 días para que un folículo primordial llegue a
preovulatorio o de Graaf, y alrededor de 47 días para que llegue de la etapa antral
temprana (0.1 mm) a preovulatoria (13-16 mm) (Lussier et al., 1987). De esta
manera, un folículo dominante se observa en cada fase. Durante el crecimiento del
folículo dominante y cese del crecimiento de los otros folículos, aparece una onda
folicular de emergencia después de que el folículo dominante cesó su crecimiento
u ovuló (Hiroyuki et al., 1995).
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En la fase ovulatoria o fase de atresia, el folículo dominante alcanza dimensiones
preovulatorias o sucumbe a la degeneración, respectivamente. Al mismo tiempo, a
lo largo del ciclo estrual se producen tres picos de estrógenos (E2), tanto en la
circulación periférica como en las venas ováricas, que son coincidentes con los
períodos de dominancia folicular (Perry, 2004).
El reclutamieno cíclico tiene incio después de la pubertad y resulta del incremento
de los niveles de FSH en la circulación sanguínea. No se conoce el mecanismo
por el cual antes de la pubertad, un folículo primordial deja de formar parte de la
reserva e inicia su crecimiento, aunque se han señalado algunos factores de
crecimiento, ciertas neurotropinas y a la hormona inhibidora de los conductos de
Muller involucrados en el proceso (Espinosa et al., 2007).
2.3 FOLICULOGÉNESIS
2.3.1 Fase preantral y antral
La primera fase de la foliculogénesis se conoce como preantral o fase
independiente de gonadotropinas, y es caracterizada por el crecimiento y
diferenciación del ovocito. La segunda fase, llamada fase antral o fase
dependiente de gonadotropinas, se caracteriza por un gran aumento en la talla del
folículo, aproximadamente arriba de 25 mm (Erickson, 2003). En la fase preantral,
los factores de crecimiento producidos por el ovocito juegan un papel crucial en la
regulación de la foliculogénesis (Erickson y Shimasaki, 2000).
La fase preantral es controlada por factores de crecimiento producidos localmente,
que actuan a través de mecanismos paracrinos y autocrinos. La segunda fase es
regulada por la FSH y LH, así como otros factores de crecimiento que pueden
estimular la proliferación celular y modular la acción de las gonadotropinas. En
este mecanismo, la interacción de hormonas gonadotrópicas, factores de
crecimiento y hormonas esteroides que intervienen tanto en la fase preantral como
10
en la folicular regulan negativa o positivamente la foliculogenésis, ovulación y
luteogénesis (Erickson, 2003).
La fase preantral se divide en tres estadíos: folículo primordial, primario y
secundario (Erickson, 2003). Después de que ocurre la formación del antro, la tasa
de crecimiento folicular se acelera y un folículo dominante es seleccionado de un
grupo de folículos de la fase luteal del ciclo. La atresia puede ocurrir en el folículo
secundario, pero la mayor incidencia es en el grupo de pequeños y medianos
folículos (Henao et al., 2000). El proceso de la foliculogénesis ocurre en la corteza
del ovario. Estos eventos inician en el folículo primordial (Hafez, 2002).
2.3.2 Folículo primordial
Todos los folículos primordiales se forman en el feto; como resultado, todos los
ovocitos que una hembra tendrá en su vida reproductiva están presentes en el
ovario al nacimiento. Este número de óvulos o folículos primordiales constituye la
reserva ovárica (Hafez, 2002).
El reclutamiento de folículos primordiales ocurre a una tasa relativamente
constante en la vida productiva del animal. Las concentraciones plasmáticas de
FSH actúan para acelerar la transición de primario a secundario. Un cambio en la
forma de células escamosas a cuboidales y la adquisición del potencial mitótico en
las células de la granulosa es seguido de la activación de ciertos genes y el
subsecuente crecimiento del ovocito. Además, los mecanismos primarios que
controlan el reclutamiento envuelven a las células de la granulosa y el ovocito, que
es un tejido de respuesta de la activación primaria (Hafez, 2002).
En esta etapa, a los activadores del reclutamiento folicular se les conoce como Kit
de Ligandos de la Granulosa (Granulosa-Derived Kit Ligand; KitL) (Parrott y
Skinner, 1999), formado por la proteína morfogenética derivada de la teca
(Derived Bone Morphogenetic Protein) (Findlay et al., 2002), y altos niveles
plasmáticos de FSH hipofisiaria (Fortune et al., 2000). En el KitL también se
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encuentra la substancia mulleriana de inhibición (Müllerian Inhibiting Substance,
MIS) que inhibe el reclutamiento folicular (Durlinger et al., 2002). En roedores, el
KitL puede promover el crecimiento folicular (Packer et al., 1994), indicando que
pudiera ser una parte del mecanismo de activación primaria del folículo, y el
momento de su secreción estimula el crecimiento del ovocito; además, si esta
proteína se encuentra ausente, no se desarrolla el folículo de Graaf y la hembra es
infértil (Durlinger et al., 2002). Se ha observado que bajas concentraciones de
FSH decrecen la tasa del KitL. Esto sugiere que una correcta concentración de
FSH es crucial para la regulación de los factores paracrinos que promueven el
desarrollo del ovocito, y que el KitL es hormonalmente regulado por FSH, y sin la
presencia de FSH éste no se observa (Thomas y Vanderhyden, 2006).
Se ha sugerido que el desarrollo del ovocito se daña cuando se inhibe la
señalización de FSH, y que la comunicación entre el ovocito y las células de la
granulosa se ve influida cuantitativamente por los FSHR (Thomas y Vanderhyden,
2006). Se ha demostrado que la FSH es capaz de regular las células de la
granulosa para que se conecten con el ovocito (Combelles et al., 2004).
2.3.3 Folículo primario
El folículo primario presenta células cuboidales en la granulosa, las cuales son
organizadas en una sola capa rodeando al ovocito. En el folículo primario ocurren
eventos como la expresión de los receptores de FSH en las células de la
granulosa, lo cual sucede por acción de la activina producida por las células de la
granulosa, a través de mecanismos autocrinos y paracrinos. Otro evento es el
crecimiento y diferenciación del ovocito (Erickson, 2003). Se ha observado en
animales con altos niveles de FSH plasmática, que a pesar de no encontrarse en
una fase dependiente de gonadotropinas, ésta sí puede acelerar el desarrollo del
folículo primario, lo que sugiere la
posibilidad de que la FSH pudiera afectar
eventos en el folículo primario (Fortune et al., 2000).
12
El mecanismo de acción de la activina es controlado por la folistatina (FSRP,
follistatin-related protein), una proteína que une a esta última y a la inhibina con
una elevada afinidad (Knigth y Glister, 2001). Se ha sugerido que la activina puede
jugar un papel importante como regulador local en el folículo ovárico, porque
ambos (folículo y ovario) producen y responden a ésta (Erickson, 2003).
La inducción del FSHR en las células de la granulosa es una etapa crítica en la
fisiología reproductiva, ya que el desarrollo de grandes folículos es estimulado y
depende de la FSH. La influencia estimulatoria de la activina sobre los FSHR es
un mecanismo por el cual el folículo preantral llega a tener respuesta a la FSH
(Woodruff et al., 1988), lo que aunado a la interacción de la señalización en
cascada de péptidos y hormonas esteroides en el ovario, producen el crecimiento
folicular, ovulación y luteinización (Richards et al., 2002).
Posteriormente, la FSH estimula la expresión de receptores para LH y éstos a su
vez la de receptores para P4, al tiempo que estimulan la producción de folistatina
(proteína unidora de activina), la cual suprime el nivel de activina en las células de
la granulosa, y por tanto su efecto sobre la expresión de los FSHR (Kishi et al.,
1998). Los mecanismos locales de retroalimentación terminan la acción de la
activina después de un corto período. Esta reducción de la actividad de la activina
inducida por la FSH puede ser importante para el crecimiento normal de cada
folículo (Tano et al., 1995).
Conforme las células de la granulosa continúan su proliferación y el folículo va
completando la formación de su antro, las concentraciones crecientes de
estrógenos incrementan la síntesis de inhibina y folistatina, disminuyendo las
concentraciones efectivas en el folículo, lo cual permitirá la expresión de los LHR
en células de la granulosa y la teca; el incremento en la secreción de inhibinas
permitirá la síntesis de novo de andrógenos, principalmente androsteniona, y la
expresión de LHR en las células de la teca, además de disparar la progresión
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meiótica en el ovocito detenido en diploteno I y de regular la síntes hipofisiaria de
FSH a través de mecanismos de retroalimentación negativa (Findlay et al., 2002).
Las inhibinas y activinas son producidas por las células de la granulosa del folículo
dominante; están formadas por la unión de las subunidades α y β. La unión de la
subunidad α con la subunidad βA, forma la inhibina A. La unión de la subunidad α
con la βB, forma la inhibina B. En cambio la unión de dos subunidades αA o dos
subunidades βB dan lugar a la hormona activina (activina A ó B de acuerdo a que
subunidades la conforman). Tanto las inhibinas como las activinas actúan en
forma parácrina, inhibiendo o estimulando el crecimiento de los folículos,
respectivamente (Glister et al., 2001)
La inhibina es una hormona glicoproteíca secretada por las células de la granulosa
que actúa como
inhibidor de la producción de FSH (Montaño y Ruiz, 2005).
Ambos, inhibina y activina durante el proestro provocan mediante un sistema de
retroalimentación negativa clásico entre el folículo y la hipófisis, disminución en los
niveles periféricos de FSH, lo que bloquea el reclutamiento de nuevos folículos
(Hafez, 2002). Las activinas también participan en la expresión de aromatasa en
las células de la granulosa, inhibiendo a la vez la expresión de los LHR en las
células de la granulosa y de la teca (Gigli et al., 2006).
La inhibina y los estrógenos producidos por el folículo dominante son
responsables del estímulo atrésico en los folículos subordinados, promueven la
expresión de LHR en las células de la granulosa del folículo dominante y ejercen
un estímulo inhibitorio sobre la liberación de FSH de la adenohipófisis, haciendo
que el crecimiento del folículo dominante sea dependiente de LH hasta alcanzar el
tamaño preovulatorio (Fortune et al., 2000).
En este proceso se involucran también los factores de crecimiento semejantes a
insulina (IGFI)-I y II, los que actúan como reguladores hipofisiarios del crecimiento
folicular potencializando la acción de las gonadotropinas en el ovario por
14
mecanismos que no son del todo entendidos (Knight y Glister, 2006). La unión
funcional de las vías de señalización entre FSH e IGF-1 se basan en la
observación de que IGF-1, el receptor de IGF-1 (Igf-1r), y FSHR se localizan en
las células de la granulosa de los folículos pequeños y preovulatorios (Velásquez
y Mendieta, 2005).
Las interacciones potenciales que ocurren en la transición de folículo primario a
secundario involucran el KitL y factores básicos de crecimiento de los fibroblastos
(bFGF) secretados por las células pregranulosas y ovocito, respectivamente, y
tienen efectos estimulantes mutuos sobre el ovocito y las células de la granulosa.
También promueven el reclutamiento de las células de la teca de la población de
células intersticiales estromales. Las células intersticiales estromales y las células
de la teca secretan BMP-4 y BMP-7, que promueven la activación y supervivencia
folicular. El GDF-9 y/o BMP-15 secretados por el ovocito del folículo activado,
promueven la proliferación de las células de la granulosa, la expresión del kitL y la
formación de la teca. Al mismo tiempo, las células de la granulosa del fóliculo
secretan AMH que al parecer actua como un freno en el reclutamiento de folículos
primordiales (Knight y Glister, 2006).
Un evento importante en el desarrollo del folículo primario es el desarrollo de
uniones en hendidura (Gap junctions) entre el ovocito y las células de la granulosa
(Eppig, 1994), que permiten el intercambio de información y moléculas. Los
canales intercelulares, también llamados canales de las uniones en hendidura
(CUH), son permeables a iones y moléculas pequeñas (menores de 1, 2 kDa) y
comunican el citoplasma de células adyacentes, permitiendo la coordinación de
respuestas (metabólicas y eléctricas) de un conjunto de células frente a un
determinado estímulo, tanto fisiológico como fisiopatológico (Eppig, 2003).
Cada CUH lo constituyen dos hemicanales o conexones, cada uno es aportado
por una de las dos células en contacto; a su vez, cada hemicanal está compuesto
por seis subunidades proteicas denominadas conexinas (Cxs). Las Cxs son
15
codificadas por una familia de genes compuesta por al menos 20 genes diferentes
en el humano y se denominan con el prefijo Cx seguido de un número que indica
el peso molecular teórico aproximado (Brañez et al., 2004). Éstas se acoplan a
células adyacentes permitiendo la difusión de iones, metabolitos y señales
potenciales de moléculas tales como AMP cíclico y calcio (Saez et al., 2003).
Después del reclutamiento folicular, la conexina 37 (Cx37) es sintetizada por el
ovocito y forma uniones de comunicación alrededor de las células de la granulosa.
Su interrelación en esta etapa es importante para la foliculogénesis y la fertilidad
femenina en animales de laboratorio. Se cree que las células de la granulosa se
conectan al ovocito vía conexina 37, y que mediante sus uniones de comunicación
los materiales pasan de las células nodrizas de la granulosa hacia dentro del
ovocito (Eppig, 1994). Estas células derivan materiales que son moléculas
reguladoras y nutrientes, y que son requeridos para el crecimiento del ovocito y
para la adquisición del potencial de reiniciar la meiosis (Webb et al., 2002).
Los ovocitos con crecimiento completo rara vez reinician la meiosis durante la
foliculogénesis (Thomas y Vanderhyden, 2006). Esto ha conducido al concepto de
que existe un mecanismo de inhibición meiotica. Se sugiere que las altas
concentraciones de AMP cíclico inhiben la maduración meiótica. La hipótesis es
que al inducir FSH el AMPc en las células de la granulosa, éste se difunde dentro
del ovocito a través de la Cx37, y su unión provoca la inhibición de la continuación
de la meiosis (Webb et al., 2002).
2.3.4 Folículo secundario
La foliculogénesis continúa en el folículo preantral y la estructura del folículo
comienza a cambiar. El mayor cambio ocurre durante la transición e incluye un
acúmulo de un número aumentado de células de la granulosa y la adquisición de
la teca. El desarrollo de un folículo primario a uno secundario de crecimiento
completo resulta en la activación de mecanismos endocrinos y paracrinos que
16
regulan el proceso y que envuelven factores de crecimiento producidos por el
ovocito (Espinoza et al., 2007).
La transición de folículo primario a secundario inicia con la adquisición de una
segunda capa de células de la granulosa (Pineda y Dooley, 2003). El estado
primario y secundario es una etapa crítica regulatoria en el proceso de la
foliculogenésis; el crecimiento y desarrollo folicular en el estadío primario en ratas
y ovejas en ausencia de GDF-9 and BMP-15 se detiene (Chang, 2002). Estos
factores derivados del ovocito son obligatorios para la transición de folículo
primario a secundario y presumiblemente tienen la habilidad de estimular la
mitósis y su patrón de arreglo (Espinoza et al., 2007).
El desarrollo de un folículo secundario se encuentra también caracterizado por el
desarrollo tecal (Erickson et al., 1985). En el momento de la transición de folículo
primario a secundario, numerosas capas de células aparecen alrededor de la
lámina basal (Gigli et al., 2006). En el desarrollo del folículo dos capas primarias
de teca aparecen, teca interna que se diferencia en células de la teca intersticial, y
teca externa que se diferencia en células de músculo liso. El desarrollo de la teca
está acompañado por la formación de numerosos vasos presumiblemente a través
de una angiogénesis por la acción de los factores de crecimiento angiogénicos
que estimulan la vascularización (Antezak y Van Vlerkom 2000).
Consecuentemente, la sangre circula alrededor del folículo trayendo nutrientes y
gonadotropinas y sacando productos y desechos del folículo en desarrollo.
Cuando se completa la fase antral de la foliculogénesis, un folículo secundario de
desarrollo completo contiene cinco distintas unidades estructurales: un ovocito de
desarrollo completo rodeado de la zona pelúcida, aproximadamente nueve capas
de células de la granulosa, una lámina basal, teca interna, teca externa y una red
de capilares en el tejido tecal (Erickson, 2003).
17
Cuando la teca se diferencía y se forma el antro, se da la expresión de una serie
de genes que permite a las células intersticiales de la teca tener la capacidad de
producir androstendiona. Esto pudiera indicar que la teca de todos los folículos de
Graaf expresan este estado diferenciado (McNatty et al., 1979). En esta etapa, el
folículo posee una cavidad o antro conteniendo fluido folicular, el cual es un
exudado de plasma y está condicionado por los productos secretorios de las
células de la granulosa. En este medio residen las células de la granulosa y el
ovocito y las moléculas regulatorias entran y salen al microambiente (Brañez et al.,
2004).
El crecimiento del folículo se produce como respuesta a la acción de la FSH, la
cual induce mitosis en las células de la granulosa, durante la cual se da una alta
proliferación de células, característica del desarrollo del folículo dominante.
Durante la fase folicular del ciclo, el número de células de la granulosa aumenta
de 1 a 50 x 106 células en el estado preovulatorio. Cada folículo dominante tiene
como destino completar la transición de pequeño (1-6 mm), mediano (7-11 mm),
grande (12-17 mm), al estadío preovulatorio (18-23 mm). Un folículo atrésico falla
de pasar del estado pequeño al mediano (1-10 mm) (Erickson, 2003).
La teca interna contiene grandes células intersticiales típicas de células activas
productoras de esteroides, en las cuales el citoplasma se llena de gotitas de
lípidos. Las células de la teca intersticial poseen receptores para LH e insulina. En
respuesta a su estimulación se producen altos niveles de andrógenos,
mayormente androstendiona (Erickson, 1993). La teca interna está altamente
vascularizada por una red capilar que rodea el foliculo de Graaf durante su
crecimiento (Clark et al., 2004).
2.3.5. Folículo de Graaf
En el folículo de Graaf, las células de la granulosa y ovocito están distribuidos en
una masa de células de forma y posición precisa, la cual da cuatro subtipos de
células de la granulosa: la membrana, el área periantral, el cumulus oophorus y la
18
corona radiada. Todas las células de la granulosa expresan receptores de FSH
durante el desarrollo del folículo de Graaf, sin embargo, cada grupo de células de
la granulosa está influenciada por su posición para un estado de diferenciación
específica en respuesta a la estimulación de FSH. Por ejemplo, las células de la
membrana de la granulosa expresan P450aromatasa y receptores de LH, mientras
que el área periantral, cumulus y corona radiata, no (Erickson, 2003).
Al final de la fase luteal, el folículo dominante es seleccionado de una cohorte de
folículos clase 5 y la mitosis de la granulosa parece incrementarse. A medida que
la fase folicular prosigue, el folículo dominante crece rápidamente, lo que no
sucede con el crecimiento de otros folículos de Graaf de la cohorte, en los cuales
el crecimiento procede más lentamente. El mecanismo de selección envuelve el
pico secundario de FSH plasmática, por lo que los niveles de FSH permanecen
elevados a través del primer pico de la fase folicular del ciclo. Se cree que el
decremento de estradiol e inhibina activados por el CL son la causa del pico
secundario de FSH en la selección del folículo dominante (Simoni et al., 1997). El
pico secundario de FSH produce un progresivo aumento en los niveles del fluido
folicular en el microambiente del folículo dominante, lo que provocaría la entrada
de FSH en el fluido folicular para permitir una obligatoria inducción de la selección.
Sin embargo, existe la interrogante de cuál es el mecanismo por el cual un folículo
tiene la capacidad de concentrar altos niveles de FSH dentro de su microambiente
(Erickson, 2000).
En la selección del folículo dominante, la FSH juega un papel obligatorio que
ningún otro ligando posee por sí mismo. El mecanismo primario por el cual la FSH
controla la selección es por la estimulación del receptor y por las vías de
transducción de la señal en las células de la granulosa. Aunque la LH no es
esencial para la selección, tiene cierta importancia en la regulación de la formación
del folículo dominante a través de su capacidad para estimular la expresión del
sustrato de aromatasa androstendiona (Marsters et al., 2003).
19
La mitosis caracteristíca de esta etapa, es un periodo sostenido de alta
proliferación de las células de la granulosa y es característico del desarrollo del
folículo dominante. Sin embargo, existen numerosos factores de crecimiento que
también lo estimulan (Tamura et al., 1995).
A medida que el folículo dominante crece, la granulosa adquiere el potencial de
adquirir grandes aumentos de estradiol. La inducción de FSH produce la expresión
en las células de la granulosa de P450aromatasa, quen causa la adquisición del
potencial de estrógenos en el folículo. La P450aromatasa es detectada en el
folículo dominante; su actividad incrementa progresivamente, alcanzando niveles
muy altos en la célula de la granulosa del folículo preovulatorio en la fase folicular
(Inkster y Brodie, 1991).
El tipo I 17ß-hidroxiesteoride dihidrogenasa (17ß-HSD) es expresado en las
células de la granulosa en folículos del estadío primario al preovulatorio (Zhang et
al., 1996). Por la expresión de P450aromatasa y 17ß-HSD, las células de la
granulosa se vuelven altamente activas para convertir androstediona a estradiol.
El progresivo aumento en el nivel de la expresión del gen CYP19 y
P450aromatasa hace posible la expresión de receptores a LH. Durante la fase
folicular, las células de la granulosa también adquieren el potencial de incrementar
el aumento de la progesterona. Existen numerosos procesos operativos envueltos
en la adquisición del potencial de luteinización (Erickson, 1994).
La contínua estimulación de las células de la granulosa por la FSH está
involucrada en este proceso progresivo. Cuando ocurre la luteinización, las células
de la granulosa expresan grandes aumentos de proteína reguladora aguda de
esteroides (Steroid Acute Regulatory Protein, StAR). A pesar de que el aumento
progresivo en el potencial de luteinización ocurre, éste parece suprimirse justo
antes de la ovulación. La inhibición es causada por el ovocito e inhibidores de
luteinización presentes en el fluido folicular (Erickson y Shimasaki, 2000). El tipo I
20
17ß-HSD, parece ser expresado en las células de la granulosa en folículos del
estadío primario al preovulatorio (Zhang et al., 1996).
La cascada de eventos del proceso folicular completo involucra mecanismos de
las células de la granulosa en los cuales éstas sufren un proceso de diferenciación
completo que incluye la adquisición de los receptores para FSH (FSHR) en el
estado temprano de crecimiento folicular. El folículo dominante contiene altos
niveles de RNAm para receptores de gonadotropinas, principalmente para el
receptor de hormona luteinizante (LHR), así como receptores de estrógenos, y
proteínas y enzimas involucradas en la síntesis de andrógenos y P4. El aumento
del receptor LHR en las células de la granulosa del folículo dominante incrementa
la actividad aromatasa en respuesta a las gonadotropinas, presentándose en ellos
un aumento en la producción de algunos productos génicos que aparecen en los
folículos secundarios como resultado de la estimulación de FSH, siendo del RNAm
para la enzima P450 aromatasa, responsable de la biotransformación de
andrógenos en estradiol, (Montaño y Ruiz, 2005), lo cual provoca un cambio de
dependencia de FSH a LH). Esto aumenta o mantiene la capacidad del folículo
dominante para producir más estradiol que los folículos subordinados (Fortune et
al., 2000).
El pico de LH permite que el folículo ovulatorio responda a su estímulo inductivo,
debido a que la ovulación envuelve la expresión de receptores de LH en las
células de la granulosa. La FSH juega un papel vital en la inducción del receptor
de LH en las células de la granulosa. Al igual que los factores antes mencionados,
la expresión de los receptores de LH permanencen suspendidos hasta la última
etapa de la fase folicular. Hay evidencia en animales de laboratorio de que los
inhibidores derivados del ovocito inhiben también la inducción de los receptores
para LH por parte de la FSH (Simoni et al., 1997).
El mecanismo fisiológico por el cual el folículo dominante produce estradiol se
llama concepto de dos células-dos gonadotropinas. La llegada de la LH a la teca
21
intersticial permite la síntesis y secreción de androstendiona, y el aumento en la
secreción de andrógenos refleja la presencia de moléculas regulatorias incluyendo
insulina, IGF-I, lipoproteinas, activina e inhibina (Erickson, 1993). En esta etapa
están presentes los factores de crecimiento que modulan la teca como la insulina,
IGF-I, lipoproteina, activina, inhibina, GDF-9, y BMP-15 (Yamamoto et al., 2002),
FGF (Factor de crecimiento de fibroblastos) e IGFBP (Factor de crecimiento
similar a la insulina unido a proteínas) (Knight y Glister, 2006). Se ha observado,
que el folículo dominante adquiere bajas concentraciones intrafoliculares de
IGFBP-15 y aumento de estradiol lo que sugiere que IGFBP-15 hace que aumente
el IGF-1 libre y modifique las respuestas a FSH lo que confiere una ventaja al
folículo elegido (Yamamoto et al., 2002).
En el ovario, el IGF-I estimula la proliferación de células de la granulosa,
promueve la esteroidogénesis, la folículogénesis, la ovulación, la fertilización, la
implantación y el desarrollo embrionario. El receptor tipo I está en estas células en
folículos saludables o atrésicos, ya sea de estados primarios o preovulatorios
(Spicer et al., 2002).
El IGF-I influye en la función reproductiva promoviendo la síntesis de receptores
de FSH y de LH seguido por la esteroidogénesis y la producción de inhibina en las
células foliculares. En la vía esteroidogénica, el IGF-I estimula el sistema
aromatasa, e incrementa la sensibilidad de las células foliculares a FSH y LH
(Spicer et al., 2002). El IGF-I puede mediar el efecto estimulador de FSH sobre la
proliferación de las células de la granulosa, produciendo un aumento gradual del
crecimiento folicular hasta la formación del antro (Henao et al., 2000).
2.4 OVULACIÓN
Para prepararse para la ovulación, los pequeños folículos deben madurar hasta el
estado preovulatorio, tiempo durante el cual el ovocito, células de la granulosa y
células de la teca adquieren características funcionales específicas. Así, después
22
de un prolongado periodo de descanso, el ovocito en estado preovulatorio reinicia
la meiosis, las células de la granulosa adquieren la habilidad de producir
estrógenos y responder a la LH vía los receptores de LH, y las células de la teca
comienzan a sintetizar más andrógenos que sirven como sustrato para la enzima
aromatasa en las células de la granulosa (Richards, 1994). Durante la secuencia
ovulatoria, el núcleo del ovocito o la vesícula germinal tienen una serie de cambios
que incluyen la ruptura de la vesícula geminal (GVBD), y por consecuencia, la
progresión de la meiosis a la segunda metafase meiótica o etapa de primer cuerpo
polar (Sato et al., 2001).
La meiosis se detiene aquí y proseguirá hasta que el óvulo sea fertilizado debido a
las altas concentraciones de AMPc dentro del ovocito, las cuales pueden inhibir la
maduración meiótica. Así, el pico LH/FSH de alguna manera causaría que el nivel
de AMPc fallara en el ovocito, debido en parte a la desensibilización y regulación
hacia abajo (down regulation) de los receptores a LH y FSH en la granulosa.
Durante la maduración meiótica, las células del cumulus sufren una mucificación
resultado del dramático aumento en la secreción de mucopolisacáridos hacia el
espacio extracelular, seguida de una expansión. El pico preovulatorio de FSH
provoca la expansión del cumulus (Zhou et al., 2001).
Las células que rodean al ovocito y las células de la matriz del cumulus están
formadas por tres componentes principales: ácido hialurónico (HA) y al menos
dos proteínas unidoras de HA, llamadas Factor de Necrosis Tumoral, (tumornecrosis factor-stimulated gene) y
Gen supresor de tumor (TSG)-6 (tumor
suppressor gene) (Yoshioka et al., 2000). La expansión del cumulus es inducida
como consecuencia del pico de LH, y es dependiente de la inducción de genes
específicos (Hess et al., 1999).
Quizás el cambio más dramático durante la ovulación es la formación de la
abertura en la superficie del ovario, la mácula pelúcida o estigma. Durante este
proceso, el folículo produce proteasas que degradan el tejido ovárico. El pico de
23
LH está directamente involucrado en la formación del estigma, ya que induce
genes específicos como el de ciclooxigenasa-2 (COX-2), la cual interviene en la
síntesis de prostaglandinas (Sirois et al., 1992). La prostaglandina E2 (PGE2) se
produce en respuesta al pico de LH; el folículo ovulatorio produce progesterona,
PGE2 y receptores de PGE2; ambas son necesarias para el desarrollo del estigma
en animales de laboratorio, ya que la hembra que carece de genes de receptores
para progesterona o ciclooxigenasa no ovula y es infértil (Lydon et al., 1995).
Una vez que se produce la ovulación disparada por el pico preovulatorio de LH, el
cual a su vez se induce por la elevada concentración circulante de estrógenos
producidos por el folículo preovulatorio, se inducen marcados cambios en el
folículo que incluyen tanto el reinicio de los procesos de maduración del ovocito,
como alteraciones funcionales en el complejo ovocito-células del cumulus, y
modificaciones en la expresión génica de las células de la granulosa que la
llevarán hacia otros cambios que provocarán la ruptura de la pared folicular (Hess
et al., 1999).
De esta manera es posible explicar el mecanismo en cascada de la ovulación: el
pico de LH de la mitad del ciclo estimula la expresión del receptor de progesterona
(PR) y la producción de progesterona, los ligandos de progesterona interactúan
con PR en las células del folículo, las cuales a su vez inducen el gen que codifica
para COX-2 que actúa sobre el gen prostaglandin sintasa-2, el cual codifica la
biosíntesis de prostaglandinas y genes asociados con el complejo cumulo, las
cuales interactuan con receptores específicos en las células de la superficie
epitelial del estigma presuntivo y activan las vías de señalización que permiten la
liberación de enzimas lisosomales (proteolíticas), las cuales degradan las capas
internas del tejido y causan o provocan que la superficie epitelial se separe de la
base de la membrana, lo que resulta en la formación del estigma del complejo
ovocito-cumulus (Lydon et al., 1995).
24
Después del proceso de ovulación, se produce un aumento de FSH mientras la LH
continúa alta debido a su lento metabolismo en el hígado. Primeramente se forma
un coágulo de fibrina donde se localizaba el antro y el líquido folicular, en el cual
se pierde tejido conectivo y hay invasión de células sanguíneas. Las células que
forman el CL provienen de la membrana de la granulosa, la teca interna y externa
y tejido sanguíneo; por su parte, las células de la granulosa logran un gran tamaño
y se transforman en células luteínicas de la granulosa que contienen ésteres de
colesterol en el citoplasma. Las células luteínicas de la granulosa tienen una alta
capacidad de producir progesterona y estradiol (Chappell et al., 1997).
En esta etapa, la LH es requerida para el mantenimiento de la esteroidogénesis
por las células luteinizadas de la granulosa, las cuales tienen un potente efecto
luteotrópico sobre la producción de progesterona (Carr et al., 1982). La alta
afinidad de los receptores de LH de las células luteales permite que el CL se
mantenga activo pese a las concentraciones bajas de esta hormona durante el
diestro. De esta manera, si la implantación no ocurre, el CL degenera por el
proceso de luteolísis. El útero es el órgano que determina la regresión del CL a
través de la secreción de la hormona luteolítica prostaglandina F2α (PGF2α)
(Hafez et al., 2002).
Los estrógenos tienen un efecto importante, siendo necesario que la progesterona
haya actuado previamente sobre las células endometriales. Los estrógenos tienen
una retroalimentación positiva sobre ellos mismos al aumentar sus propios
receptores en el endometrio; además, producen el aumento de los receptores para
oxitocina. En rumiantes, el CL está formado por células de la granulosa y de la
teca interna. Posee receptores para oxitocina y para estradiol, sugiriendo que los
estrógenos tendrían una acción directa sobre la lisis del CL (Erickson, 2003).
El primer signo de la muerte del CL es la reducción de las células luteinizadas de
la granulosa; eventualmente la luteólisis destruye todas las células del CL y se
25
transforma histológicamente en cuerpo albicans que es un nódulo de tejido
conectivo denso (Erickson, 2003).
Para que el desarrollo de la foliculogénesis ocurra ininterrumpidamente hasta la
ovulación, es necesario el éxito en la unión hormona-receptor. La presencia de
alteraciones en la interacción FSH-FSHR, provocadas por cambios en la
estructura del gen que regula a FSH, pueden afectar la habilidad reproductiva,
especialmente en hembras y mujeres (Gromoll et al., 1996). La FSH y su receptor
en el folículo constituyen la unidad estructural y funcional de los ovarios,
permitiendo la maduración folicular (Gigli et al., 2006). La influencia de FSH en la
fase independiente de gonadotropinas puede afectar el mecanismo de los factores
autocrinos y paracrinos entre el ovocito y las células de la granulosa, los cuales
permiten el crecimiento de folículos en los primeros estadíos de su desarrollo
(Thomas y Vanderhyden, 2006).
3. PAPEL DE LA FSH EN LA OVULACIÓN MÚLTIPLE
3.1 SINCRONIZACIÓN DEL CELO
Uno de los aspectos más importantes y que probablemente tiene mayor peso en
los parámetros reproductivos en la ganadería tropical es la deficiente detección de
celos. Porcentajes del 36% en la detección de calores reportados en México,
contrastan con datos de explotaciones ubicadas en climas templados, cuyos
porcentajes varían entre un 40 y un 65% (Favero et al., 1995).
Entre las herramientas de manejo reproductivo que permiten eficientizar la
inseminación artificial (IA) se encuentran la sincronización de celos y la
sincronización de ovulaciones. Los métodos hormonales de sincronización se
basan en el efecto luteolítico de la prostaglandina F2 alfa o el efecto lúteo de los
progestágenos. La prostaglandina sólo funciona en animales ciclando y con CL, y
son abortivas en animales gestantes. El empleo de progestágenos (progesterona
26
o sus análogos) se fundamenta en la acción inhibitoria de la progesterona para la
manifestación del celo. Al administrarlos en dispositivos vaginales (durante 7 días),
implantes subcutáneos (9 días), o por vía oral (14 días), actúan como un CL
artificial, y mientras ejercen su acción la vaca no manifiesta estro. Al retirarlos,
permiten la presentación del celo. En animales que están en anestro logran inducir
el estro, y en animales ciclando funcionan en cualquier etapa del ciclo estrual. Se
puede emplear IA a tiempo fijo después de terminar la administración del
progestágeno, pero se obtiene mejor fertilidad si se insemina a celo detectado
(AM-PM) (Asprón, 2004).
Los animales sometidos a inducción de OM son sincronizados previamente al
tratamiento de OM. Si se aplican correctamente, dentro de las limitantes
fisiológicas debidas a sus mecanismos de acción, las técnicas de sincronización
de celos son altamente exitosas. Sin embargo, se pueden presentar variaciones
en la dinámica de las ondas foliculares que dificultan controlar de manera precisa
el momento del celo y de la ovulación (Mapletoft et al., 2002).
La detección del celo en la donadora es un importante factor a tomar en cuenta en
un programa de transferencia de embriones (TE). Diversos estudios han
determinado una amplia variación en la duración del estro (3 a 26 h), atribuida
entre otros factores a la raza y la época del año. Contrariamente, la variación de la
duración del ciclo estrual es menor, y en promedio dura 21 días (Góngora y
Hernández, 2006).
El celo se caracteriza por la receptividad sexual de la vaca y la aceptación de la
monta, debido a la concentración de estradiol presente en esta etapa del ciclo,
siendo éste el responsable de la inducción del comportamiento del celo. El celo es
más corto y menos evidente en los animales Bos indicus, comparados con Bos
taurus, en los cuales la duración del celo varía entre 3 y 26 h, con un promedio de
14 h (Rae et al., 1999), mientras que en los animales cebú el rango es de 2 a 22 h,
con un promedio de 7 h (Hansen, 2004). La duración del ciclo estrual en animales
27
con tres ondas de crecimiento folicular parece ser más corta en el ganado cebú
(<21 días) que en las razas europeas y en el ganado híbrido Bos taurus x Bos
indicus (22 a 25 días, Portillo,
2005). Los genotipos Bos indicus poseen una
capacidad reducida en la secreción de LH. De igual manera, el pico de LH y la
ovulación ocurren en forma mas temprana en relación con el estro en este tipo de
ganado comparado con animales Bos taurus (Richards, 1988).
Los ciclos de corta duración ocurren normalmente en la primera ovulación
espontánea posparto en la mayoría de las vacas de carne (Day et al., 1990). La
liberación prematura de PGF2α por el útero (Cooper et al., 1991), como resultado
de los efectos de la baja progesterona (Zollers et al., 1993) y estradiol (Mann y
Lamming, 1999) antes de la ovulación en los receptores de oxitocina y
progesterona endometriales, parecen ser la causa de la temprana regresión del
CL. La progesterona producida durante la fase luteal corta puede ser necesaria
para el establecimiento de una función luteal normal en el siguiente ciclo estral
(Mihm, 1999).
El comienzo de la actividad de celo sigue diferentes patrones, con la mayoría de
la actividad durante las últimas horas de la tarde, a lo largo de la noche, y en las
primeras horas de la mañana. Las investigaciones muestran que más del 70% de
la actividad de monta toma lugar entre las 7:00 de la noche y las 7:00 de la
mañana (Sepúlveda y Rodero 2003).
Tanto en el estro natural como en el inducido hormonalmente, se ha detectado
que la presencia en el hato de más de una hembra en celo desencadena una
interacción sexual de montas y otras conductas estimulantes del reclutamiento e
intervención sexual de otras vacas, con la consiguiente formación transitoria y
móvil de grupos homosexuales o heterosexuales, conocidos como grupos
sexualmente activos (Orihuela, 2000).
28
Debido a esta variabilidad en la presencia de celo, la inducción de OM incluye la
inyección de PGF2α para la regresión del CL y presentación del celo posterior a la
OM, para reducir la variabilidad entre la inyección y la presencia de estro (Seidel,
1981).
Existen sin embargo diversos factores que pueden afectar la presencia de celo
aún con tratamientos de inducción de OM, como son el efecto del estrés calórico y
nutricional (Cobanov y Schnitkey 2003). El estrés calórico y nutricional inhiben el
desarrollo del folículo dominante durante el periodo preovulatorio en vacas. Como
consecuencia se reducen también las concentraciones séricas de estradiol y se
retrasa la declinación de la fase luteal tardía lo que incrementa la presencia de tres
ondas de crecimiento folicular (Gilad et al., 1993).
3.2 TRATAMIENTO HORMONAL
El conocimiento de la fisiología del ciclo estrual permite la utilización sistemática
de hormonas para mejorar la reproducción y la eficiencia reproductiva de los
animales. De esta manera es posible utilizar tratamientos hormonales para inducir
la OM cuando se utilizan programas de TE, los que permiten utilizar de manera
intensiva a hembras genéticamente superiores. La tecnología de la TE en bovinos
requiere de la selección y el manejo, tanto físico como farmacológico, de las
donadoras y las receptoras, y también de la recolección y transferencia de los
embriones dentro de un periodo de tiempo corto y especifico después del estro
(Mapletoft, 2002). En la actualidad, las investigaciones están orientadas al estudio
en la reducción de la alta variabilidad reproductiva de la TE, especialmente en lo
que se refiere a la respuesta individual a los tratamientos para OM, existiendo
diversos protocolos de tratamientos hormonales mediante gonadotropinas para
inducir la OM, los cuales no han podido disminuir la amplia variabilidad que se
presenta en el número de ovulaciones entre animales (Cushman et al., 1999).
29
De una hembra bovina bien alimentada durante toda su vida reproductiva se
espera obtener aproximadamente 10 crías nacidas. Con la técnica de OM se
pueden obtener aproximadamente 15 embriones cada "mes" de una sola hembra,
y con la técnica de TE éstos se pueden transferir a varias receptoras para obtener
hasta 10 becerros por "mes" del mismo animal (Calva et al., 2001).
La variación en el número de folículos presentes en el ovario capaces de
responder al inicio del tratamiento de OM señala la diferencia en la respuesta.
Estudios in vitro han demostrado que la FSH puede acelerar el rango de desarrollo
de los folículos preantrales (Gutiérrez et al., 2000), permitiendo mejorar la fertilidad
e incrementar la respuesta a la OM (Lucy et al., 1992).
La OM es la inducción de más de una ovulación, mediante la aplicación de
hormonas que estimulan los folículos antrales produciendo un crecimiento
intensivo, con la finalidad de que al momento de la IA, se produzca más de un
embrión (Armstrong, 1993). Se utilizan FSH ó LH, las cuales al contrarrestar los
efectos de los estrógenos hacen que en ambos ovarios de la vaca se desarrollen
varios folículos dominantes. Actualmente, los tratamientos de inducción de OM
utilizan inyecciones de gonadotropinas exógenas en el diestro, en la mitad de la
fase lútea (día 8 a 14), para reclutar folículos extra cerca del final de esta fase para
que sean ovulados en la siguiente fase folicular. Para que el tratamiento sea
exitoso, se deberá tomar la segunda oleada folicular, que es cuando hay mayor
número de folículos en crecimiento; ésta ocurre el día 9 ó 10 del ciclo en aquéllos
que tienen dos oleadas, y entre el día 8 a 9 en los que tienen tres (Mapletoft et al.,
2002).
Cuando se utiliza FSH, la aplicación inicia en el día 10 despúes de la detección de
celo, y debido a que la vida media biológica de la FSH suprafisiológica en la vaca
es de 5 horas ó menos, ésta debe ser inyectada dos veces al día para que la
inducción sea exitosa (Mapletoft et al., 2002). Las preparaciones de FSH
generalmente se aplican en series de 8 inyecciones a dosis decrecientes por 4
30
días, comenzando cerca del día 10 del ciclo estrual; con este método se ha
reportado mayor producción de embriones transferibles que con otras hormonas,
como la gonadotropina coriónica equina (eCG) (Crister et al., 1980).
Los tratamientos para inducción de OM en algunos casos causan un dramático
aumento en el número de folículos que desarrollan los ovarios, así como en el
número de óvulos disponibles para ser liberados al momento de la ovulación
(Mapletoft et al., 2002). Se ha reportado también que la raza influye en los
resultados (Rodríguez et al., 2007). El alto grado de variación en la respuesta crea
problemas que afectan tanto a la eficiencia como al beneficio de los programas de
TE (Hasler, 1992). Mapletoft et al. (2002), demostraron que existe variabilidad
entre animales y también en el mismo animal entre un tratamiento y otro, por lo
que parece lógico pensar que la variabilidad inexplicable proviene de diferencias
genéticas entre animales que determinan cómo ellos responderán a dosis suprafisiológicas de gonadotropinas.
La variabilidad en la respuesta ovárica ha sido relacionada a diferencias en los
tratamientos de OM, tales como la preparación de gonadotropina utilizada, la dosis
total, la duración y tiempo del tratamiento y el uso de hormonas adicionales en el
esquema de tratamiento. Sin embargo, existen factores adicionales que pueden
ser fuente importante de la variabilidad y son inherentes al animal y a su medio
ambiente, e incluyen estatus nutricional, historia reproductiva, edad, estación del
año, raza y estado ovárico al momento de aplicar el tratamiento, así como el
efecto de OM repetidas, entre otros (Mapletoft et al., 2002).
Numerosos hatos están expuestas a
resultados negativos; sin embargo, los
resultados pueden indicar la presencia de cambios en la actividad genética. Esto
significa que algunos animales parecen ser resistentes a los tratamientos y
algunos no, y que la selección de animales resistentes a los tratamientos (con la
posibilidad de pruebas genéticas) es la estrategia para eliminar este problema en
31
los hatos, lo que permitiría la selección de hembras con alta respuesta a la
aplicación de FSH (Nett et al., 2007).
Moor et al. (1984) sugirieron que tanto la tasa de ovulación como el número de
embriones viables producidos son relativamente consistentes dentro de los
mismos individuos. Aunque hay gran variabilidad entre vacas, se ha visto que el
número de folículos es similar en los ovarios de la misma vaca. Además, el
número de folículos >1.7 mm de diámetro en un ovario se correlacionó
positivamente con la respuesta de OM a los tratamientos con gonadotropinas.
Singh et al. (2004) demostraron que el número de folículos presentes en el
momento de la emergencia de la onda folicular permite predecir la respuesta a la
OM. En conjunto, esa información puede sugerir que algo de la variabilidad reside
en la estructura genética o fisiológica del animal, más que en factores exógenos.
Las vacas y novillonas seleccionadas por producción de gemelos tienen mayores
respuestas de OM que otras hembras (Mapletoft et al., 2002). También, el
microambiente folicular puede afectar la calidad del ovocito, su habilidad para ser
fertilizado y el subsecuente desarrollo embrionario, lo que demuestra que la
dinámica endocrina folicular se ve influida por el balance endocrino y los perfiles
hormonales de la donadora (Greve y Callesen, 2005). La variabilidad individual ha
sido un factor prevalente en todos los estudios de OM, demostrándose que la
raza puede ser otro factor a considerar (Alkemade et al., 1993). Por otro lado, se
ha demostrado que las temperaturas del invierno pueden se factores de estrés
para el ganado Bos indicus (Mapletoff et al., 2002).
CONCLUSIONES
La FSH tiene un papel primordial en la reproducción de la hembra bovina, ya que
interviene en el crecimiento y desarrollo de los folículos ováricos. La FSH, por
tanto, es usada para inducir OM en estos animales, con el fin de obtener un
número de folículos mayor al que se presenta de manera normal en un ciclo, y con
32
esto lograr la ovulación de más de un óvulo por ciclo estrual por vaca, resultando
en la obtención de más de un embrión por hembra cada vez.
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