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Crecimiento, maduración y fecundación del
ovocito
Prof. Dr. Rafael Linares García - Valdecasas
Universidad Rey Juan Carlos
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GAMETOS Y EMBRIONES
MÁSTER EN REPRODUCCIÓN HUMANA
Contenido
1. Resumen ............................................................................................................................... 2
2. Gametogénesis ..................................................................................................................... 3
2.1. Origen extraembrionario y migración de las células hacia las gónadas ........................... 3
2.2. Fase de mitosis ............................................................................................................... 3
2.3. Fase de meiosis .............................................................................................................. 3
2.4. Maduración de los óvulos ............................................................................................... 4
3. Fecundación .......................................................................................................................... 7
4. Bibliografía............................................................................................................................ 8
UNIDAD 01: Crecimiento, maduración y fecundación del ovocito
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1. Resumen
La línea celular de la que surgen los gametos, llamada línea germinal se origina en el
ectodermo primitivo, haciéndose evidente como células primordiales germinales en la pared
del saco vitelino, en la cuarta semana del desarrollo. A partir de este momento, las células
mencionadas emigran hasta la pared posterior del embrión para poblar las gónadas en
desarrollo y diferenciarse en las células precursoras de los gametos, espermatogonias en el
varón y oogonias en la mujer. Estas células que contienen 23 pares de cromosomas producen
gametos mediante el proceso de gametogénesis, oogénesis en la mujer y espermatogénesis en
el varón. Durante la gametogénesis, estas células sufren un proceso de meiosis y su número de
cromosomas se reduce a la mitad, los gametos en desarrollo presentan una serie de
modificaciones citoplasmáticas que se traducen en la producción de espermatocitos maduros
en varón y de ovocitos maduros en la mujer.
En el varón la formación de espermatogonias y la espermatogénesis, tiene lugar en los tubos
seminíferos de los testículos y a partir de la pubertad, por el contrario, en la mujer la
formación de los ovocitos primarios se produce durante la vida fetal, ya que durante el tercer y
quinto mes de vida intrauterina, las oogonias comienza su primera división meiótica,
quedando retenida la meiosis hasta después de la pubertad. Cuando llega la pubertad, cada
mes, algunos ovocitos reanudan con el folículo que lo rodean su desarrollo en respuesta a la
producción de hormonas gonadotrópicas hipofisarias, sólo uno de estos folículos madura por
completo, liberando el ovocito que completará la meiosis si es fecundado por el
espermatozoide. Fecundado el ovocito, termina la meiosis y se forma el cigoto.
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2. Gametogénesis
Es el proceso mediante el cual, las células sexuales femeninas y masculinas se convierten en
gametos maduros capaces de producir la fecundación. Este proceso podemos dividirlos en
cuatro fases:
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Origen extraembrionario y migración de las células hacia las gónadas.
Fase de mitosis.
Fase de meiosis.
Maduración de los óvulos y espermatozoides. La primera fase es común para el varón
y la mujer, mientras que en el resto de las fases existen marcadas diferencias entre
uno y otro sexo.
Nosotros vamos a describir el proceso que acaece en las células sexuales femeninas.
2.1. Origen extraembrionario y migración de las células hacia las
gónadas
Las células que darán lugar a los gametos se originan en el ectodermo del embrión en la cuarta
semana del desarrollo. Estas células se separan del ectodermo e inician un proceso de
migración mediante movimientos ameboides hasta el interior del endodermo de la pared del
saco vitelino. Estas células constituyen la línea germinal y reciben el nombre de células
primordiales. Se reconocen fácilmente por su gran tamaño, presentar un citoplasma claro y su
alto contenido en fosfatasa alcalina.
Entre la cuarta y sexta semana del desarrollo, las células germinales primordiales emigran de
nuevo desde el saco vitelino a la pared del tubo digestivo, y desde aquí, a través del
mesenterio hasta la pared dorsal del cuerpo, ocupando la mayoría de ellas la región de la
pared corporal adyacente a la décima vértebra dorsal, donde se formarán las gónadas.
2.2. Fase de mitosis
Cuando las células germinales alcanzan las gónadas, inician una proliferación mitótica. En cada
división mitótica, cada célula produce dos células diploides iguales desde el punto de vista
genético, después de varias series de divisiones mitóticas, el número de células primordiales
aumenta de forma exponencial. Las oogonias, sufren una intensa mitosis en el ovario
embrionario desde el segundo al quinto mes de gestación, hasta alcanzar cerca de siete
millones de células, posteriormente gran cantidad de ellas degeneran mediante una
degeneración natural que se domina atresia.
2.3. Fase de meiosis
Cuando las oogonias inician la primera división meiótica en el periodo fetal se denominan
oocitos primarios. Este proceso de meiosis, es un proceso muy lento ya que queda suspendido
en la etapa de diplotene hasta la pubertad. Durante los años fértiles, un número pequeño de
oocitos primarios, alrededor de 10 a 30, completa la primera división meiótica con cada ciclo
menstrual y comienzan a desarrollarse aún más. El resto de los oocitos primarios permanecen
en la fase de diplotene. Al finalizar la división meiótica, antes de la ovulación, el resultado es
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una célula, de gran tamaño, denominada oocito secundario y otra célula, de menor tamaño y
carente de función, denominada primer cuerpo polar. Los oocitos secundarios inician la
segunda división meiótica, pero ésta se detiene en el proceso de metafase y sólo continuará la
división si es fecundado por un espermatozoide, si no acaece la fecundación no terminan la
división meiótica.
2.4. Maduración de los óvulos
De los casi dos millones de oocitos primarios presentes en los ovarios en el momento del
nacimiento, sólo sobreviven hasta la pubertad alrededor de 40.000, todos ellos en la primera
fase meiótica. Aproximadamente 400 se ovulan en realidad, uno en cada ciclo menstrual, el
resto de los oocitos primarios degeneran sin salir del ovario, pero gran cantidad de ellos se
desarrollan y después se vuelven atrésicos.
Al nacimiento, los oocitos primarios están investidos con una o dos capas de células foliculares,
este complejo recibe el nombre de folículo primario. Las células foliculares y el oocito, secretan
conjuntamente una capa de material acelular compuesto por glucoproteinas dispuestas sobre
la superficie del oocito que se denomina zona pelúcida. Las conexiones
de las
microvellosidades entre el oocito y las células foliculares se mantienen a través de esta zona
pelúcida. Estas uniones permiten el intercambio de aminoácidos y metabolitos de la glucosa,
indispensables para el crecimiento del oocito.
Existen consideraciones de que las células foliculares secretan un factor inhibitorio de meiosis
que sería el responsable de mantener la primera detención de la meiosis en la etapa diplotene.
Este factor se transfiere de las células foliculares al oocito a través de estas uniones
comunicantes.
La zona pelúcida contienen receptores de espermatozoides y otros componentes importantes
para la fecundación.
El aumento del tamaño del oocito y del número de células foliculares son los responsables que
durante los años previos a la pubertad muchos de los folículos primarios se agrandan,
llamándose folículos en crecimiento. A partir de este momento del desarrollo, algunos de los
folículos en crecimiento inician un proceso de degeneración y otros aumentan su tamaño
como consecuencia de los niveles en crecimiento de FSH, desarrollando estos una cavidad
central llena de liquido, denominado antro y llamándose a éstos folículos a partir de este
momento antrales o vesiculares. Simultáneamente el tejido conjuntivo del estroma ovárico
que rodea a estos folículos se diferencia en dos capas, una capa interna o teca interna y una
capa externa o teca externa. La capa interna se encuentra altamente vascularizada y es
glandular, mientras que la teca externa es mas parecida al tejido conjuntivo.
Uno de los folículos en desarrollo continua creciendo debido a la absorción de liquido,
mientras que el resto de los folículos degenera dando lugar a la atresia de los mismos. El
oocito rodeado de células foliculares denominadas cúmulo u ooforo, se proyecta hacia el antro
en expansión, aunque permanece conectado a la capa de células foliculares que recubre a la
cavidad antral, y que se encuentra bajo la membrana basal del folículo. Esta capa se denomina
membrana granulosa, y el folículo se denomina folículo folicular maduro o secundario o
folículo de De Graaf maduro. Aun el oocito no ha reanudado la meiosis.
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Alrededor del día 13 o 14 del ciclo menstrual se produce una brusca e intensa elevación de los
niveles de FSH y LH. Este pico ovulatorio de las gonadotropinas hipofisarias, estimula al oocito
primario del folículo De Graaf para que reanude la meiosis, por lo que la membrana de la
vesícula germinal del oocito se rompe. Después de aproximadamente 20 horas, los
cromosomas se encuentran en metafase, e inmediatamente después se produce la división
celular para formar el oocito secundario y el primer corpúsculo polar. El oocito secundario
inicia rápidamente la segunda división meiótica, que queda detenida en la segunda metafase
meiótica.
El proceso de ovulación, es decir la expulsión del oocito secundario del folículo, es comparable
a una respuesta inflamatoria, ya que se inicia con la secreción de histamina y prostraglandinas.
En las horas siguientes del pico ovulatorio de FSH y LH se incrementa la vascularización del
folículo el cual sufre un edema y adquiere un color rosado. El folículo se desplaza a la
superficie del ovario en donde hace prominencia iniciándose en los momentos previos a la
ovulación un adelgazamiento de la pared del folículo que se encuentra proyectada en la
superficie del ovario, en este momento se denomina folículo terciario, dando lugar a una
proyección en forma de pezón llamada estigma..
El oocito secundario esta situado en un pequeño montículo de células conocido como cumulus
oophorus que se sitúa en un lado del antro muy desarrollado, las células del cumulus secretan
una abundante matriz extracelular formada fundamentalmente por ácido hialurónico, que
hace que la masa de células del cumulus incremente varias veces su tamaño original, este
proceso denominado de expansión del cúmulus podrían intervenir en el progreso de la meiosis
y de la ovulación.
La rotura del folículo se produce por dos mecanismos que coinciden en el tiempo, uno por el
aumento de tensión producido por las células musculares lisas sobre la pared del folículo y
otro por la liberación de enzimas que degradan al colágeno, lo que provocaría la rotura
folicular. No se trata de una rotura explosiva sino de un desplazamiento lento a través de la
superficie del ovario. La ovulación tiene lugar unas 38 horas después del pico ovulatorio de
gonadotropinas hipofisarias
Las fimbrias de las trompas uterinas arrastran a la masa adherente formada por el oocito y el
cumulus hacia la ampolla de la trompa, gracias al movimiento sincrónico de los cilios de la
pared tubárica. El oocito permanece viable en el interior de la ampolla durante un periodo de
24 horas antes de perder su capacidad para ser fecundado.
Tras la ovulación, las células de la membrana granulosa de la pared rota del folículo
comienzan a proliferar y originan las células luteicas y el cuerpo lúteo. El cuerpo lúteo es una
estructura endocrina encargada de secretar hormonas esteroideas responsables del
mantenimiento del endometrio en estado de recibir al embrión, si no se produce la
implantación del embrión en el útero, el cuerpo lúteo degenera al cabo de unos 14 días
convirtiéndose en una estructura cicatricial denominada cuerpo albicans. A partir del quinto
día del ciclo menstrual, las células foliculares y la teca de los folículos activos secretan
estrógenos, que serán los responsables de estimular la proliferación y remodelación del
revestimiento endometrial del útero. Esta fase proliferativa se inicia hacia el quinto día y
termina hacia el día decimocuarto del ciclo.
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Una vez que se ha producido la ovulación, las células de la teca de la pared del cuerpo lúteo
continúan secretando estrógenos y las células luteicas, diferenciadas a partir de células
foliculares, secretan grandes cantidades de hormonas esteroideas, la progesterona. La
progesterona luteínica estimula el endometrio para aumentar aún más su espesor, forma
estructuras glandulares e incrementa su vascularización. Esta fase secretora de la
diferenciación endometrial dura 13 días, salvo cuando el embrión se implanta en el
endometrio. Cerca del final del ciclo menstrual el cuerpo lúteo se contrae y la secreción de
progesterona disminuye. El endometrio desarrollado, que depende de la progesterona,
degenera y comienza a descamarse, iniciándose la fase menstrual de cuatro a cinco días de
duración, en la que el endometrio se descama junto con el oocito no fecundado y unos 40ml.
de sangre, indica el comienzo de un nuevo ciclo.
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3. Fecundación
La ovulación da como resultado la expulsión tanto del líquido antral como del óvulo. El óvulo
expulsado es un complejo constituido por: a) el óvulo, b) la zona pelúcida, c) la corona radiada,
que presenta dos o tres capas de espesor y d) una matriz pegajosa que contiene las células del
cumulus.
Cuando los espermatozoides viables encuentran a un ovocito ovulado en la ampolla de la
trompa uterina, lo rodean y comienzan a forzar su pared a través de la masa del cumulus.
Cuando un espermatozoide alcanza la zona pelúcida que rodea al ovocito se une con una
molécula receptora de la glucoproteína del espermatozoide presente en la zona pelúcida ZP3,
proceso que va a inducir al acrosoma para que se produzca una liberación de enzimas líticos,
que van a permitir que el espermatozoide pueda a- travesar la zona pelúcida. Cuando el
espermatozoide consigue atravesar la zona pelúcida y alcanzar el ovocito, las membranas
celulares de ambas células se fusionan y miles de gránulos cortacallos, localizados debajo de la
membrana celular del ovocito liberan su contenido al espacio `perivitelino existente entre el
ovocito y la zona pelúcida. Estas sustancias actúan sobre la zona pelúcida alterando a las
moléculas receptores de espermatozoides, de tal manera que se impide la fecundación de un
ovocito por más de un espermatozoide, polispermia.
La fusión de las membranas celulares del ovocito y del espermatozoide hace que se reanude la
meiosis, del tal modo que el ovocito completa la segunda metafase meiótica e
inmediatamente pasa a la anafase, y se libera otro corpúsculo polar. Al ovocito fecundado se
le denomina cigoto y contiene en este momento un conjunto diploide de cromosomas y una
cantidad de ADN 2N.
Transcurridas 24 horas tras la fecundación, el cigoto realiza la segmentación, consistente en
una serie de divisiones mitóticas que no van acompañadas de crecimiento celular, por lo que el
cigoto queda dividido en células hijas denominadas blastómeros. Las divisiones posteriores
continúan hasta que se alcanza el estadio de 32 células, en el que el embrión adquiere la
forma de una pequeña mora y se le denomina mórula. Las células de la mórula darán lugar al
embrión propiamente dicho, a las membranas que lo rodean así como a la placenta y a las
estructuras con ella relacionadas.
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4. Bibliografía
Bruce M. Carlson: Embriología Humana y Biología del desarrollo. Ed.Harcourt. Madrid. 2000.
Browder Lw,ed.: Developmental biology,vol.1, Oogenesis, Nueva York, 1985.
Espey LL, Lipner H: Ovulation. En Knobil E, Neill JD, eds: The physiology of production, 2ªed,
Nueva York, 1994, Raven, págs.725-780.
Gwatkin RBL: Fertilization mechanims in man and mammals, Nueva York, 1997, Plenum.
Larsen, Willian J.: Embriología Humana. Ed. Elsevier Science. Madrid 2003.
Metz CB, Monroy A, eds: Biology of fertilization, vols. 1-3, Nueva York, Academic.
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