La Gametogenesis Fertilidad y desarrollo preembrionario.

 LA GAMETOGÉNESIS

La gametogénesis, es el proceso de formación de células sexuales maduras o gametos. Este proceso en el sexo femenino recibe el nombre de ovogénesis y en el masculino de espermatogénesis, los que tienen características comunes como sus etapas, la reducción del número de cromosomas y los cambios morfológicos en las células resultantes, pero a la vez se distinguen en ellos características propias que los diferencian entre sí.

La gametogénesis tiene como resultado final  a los gametos, que son las células sexuales maduras  aptas para la fecundación. Observen que tienen características morfológicas diferentes según el sexo, debido a su adaptación para las funciones especiales que desempeñan en la reproducción, destacándose en el ovocito, su gran volumen, la cubierta brindada por la corona radiada y la zona pelúcida y en el espermatozoide su pequeño tamaño y la presencia de la cola.

Los gametos se originan a partir  de las células germinativas primordiales, que aparecen en las paredes laterales del saco vitelino y migran hasta las gónadas en desarrollo.

Los gametos son células haploides, a diferencia de las somáticas que son diploides.

Tanto la ovogénesis como la espermatogénesis presentan tres períodos  sucesivos similares que son:

 El período de proliferación, durante el cual las células germinativas primordiales, ubicadas desde etapas tempranas del desarrollo en las gónadas en formación, se dividen repetidamente por mitosis para dar lugar a las gonias.

Un período de crecimiento que se caracteriza por el rápido aumento de tamaño de las ovogonias que dan origen entonces a los ovocitos  primarios. Todos estos grupos celulares son diploides.  

 Y un período de maduración durante el cual ocurre la meiosis.

En la meiosis hay dos divisiones consecutivas precedidas de una sola duplicación del ADN, por lo que se reduce a la mitad el número de cromosomas de la célula y además se intercambian bloques de genes entre cromosomas homólogos permitiendo la variabilidad genética.

• Ovogénesis.

El proceso de ovogénesis comienza en la vida prenatal, con la  proliferación temprana de las células germinativas primordiales,  que se diferencian en ovogonias,  una vez que han  migrado a las gónadas genéticamente femeninas.

En el período de crecimiento  las ovogonias dan origen a los ovocitos primarios y en el período de maduración los ovocitos primarios dan origen en la primera división meiótica a un ovocito secundario y a un corpúsculo polar, destacándose una mayor cantidad de citoplasma en el ovocito.

La segunda división meiótica llega a su término solo si el ovocito es fecundado, en ese caso el ovocito secundario da origen a un ovocito maduro y un segundo corpúsculo polar. Si esto no ocurre la célula degenera aproximadamente 24 horas después de la ovulación.

Al final de este proceso se obtienen cuatro células, pero sólo una es apta y continúa su desarrollo dando origen al huevo o cigoto.

Este proceso que comenzó en etapa prenatal, se detiene al nacimiento en la profase de la primera división meiótica y continúa en la pubertad con la proliferación de 4 a 6 ovocitos cada 28 días de forma cíclica. Estos ciclos se repiten durante la vida fértil de la mujer y se detienen alrededor de los 50 años con la menopausia.

Los ovocitos desde la etapa prenatal se encuentran en el ovario rodeados por un grupo de células conocidas como células foliculares, formando los folículos primordiales. En cada ciclo ovárico comienzan a madurar de 4 a 6 folículos primordiales y solo uno, generalmente, llega a folículo maduro, reiniciándose entonces la primera división meiótica del ovocito;  para el día 14 del ciclo  se expulsa en la ovulación un ovocito secundario que  tiene detenida la segunda división meiótica, la que sólo se termina si el ovocito es fecundado. 

• Espermatogénesis.

Durante la vida prenatal en el varón ocurre la formación de un estrato o capa de células germinales o “células madres” que se mantienen inactivas hasta la pubertad, momento en que comienza realmente el proceso de espermatogénesis, transitando por el período de proliferación donde las células germinativas primordiales dan origen a las espermatogonias; en el período de crecimiento  se originan los espermatocitos primario y en el período de maduración, los espermatocitos primarios dan origen a dos espermatocitos secundarios durante  la primera división meiótica y a cuatro espermátides en la segunda división, que experimentan la espermiogénesis dando lugar a los espermatozoides, al final de este proceso se obtienen cuatro células aptas para fecundar.

En el hombre el proceso de gametogénesis  es continuo y se extiende hasta una edad avanzada.

En la espermatogénesis ocurre un período adicional que es conocido como espérmiogénesis en el que las espermátides experimentan cambios morfológicos y se transforman en espermatozoides, estos cambios son:

• Condensación del núcleo.
• Eliminación de la mayor parte del citoplasma.
• Formación del acrosoma
• Formación de un cuello, una pieza intermedia y una cola.

GAMETOS ANORMALES

En el semen pueden encontrarse  espermatozoides anormales, con doble cabeza, doble cola, enanos o gigantes. Los espermatozoides con anomalías morfológicas tienen disminuida su movilidad. Estas alteraciones pueden ser detectadas en el espermiograma y son con frecuencia causa de infertilidad masculina.

La presencia de gametos anormales en el sexo femenino es poco frecuente y puede consistir en la existencia de dos y tres núcleos en un ovocito primario, los que mueren antes de llegar a la madurez.

Durante la meiosis, un par de cromosomas homólogos, previa duplicación de su ADN, se separan durante la primera división, de modo que cada célula hija recibe un miembro de cada par, durante la segunda división, se separan las cromátides y cada célula hija recibe 23 cromosomas de cromátides únicas.

Sin embargo, en ocasiones la separación no ocurre durante la primera o segunda división meiótica. Consecuentemente una célula recibe 24 cromosomas y la otra 22, en lugar de  recibir ambas los  23 cromosomas correspondientes.

Cuando, al producirse la fecundación un gameto que posee 23 cromosomas se combina con un gameto que posee 24 cromosomas, resulta un individuo con 47 cromosomas, pues tiene un cromosoma de más en uno de sus pares o sea una trisomía, mientras que al combinarse un gameto con 23 cromosomas con otro que solo porta 22, resulta un individuo con 45 cromosomas, pues le falta un componente de un par, resultando una monosomía.

La incidencia de anomalías cromosómicas en la mujer, incluida la no disyunción, aumenta con la edad, a partir de los 35 años.

 Una de las trisomías más conocidas es el síndrome de Down, causado por una copia de más en el cromosoma 21.

FECUNDACIÓN

Una vez formados los gametos, estos deben encontrarse para lograr la fecundación, para ello deben trasladarse hasta el sitio donde esta ocurre.

Los espermatozoides formados en el testículo, pasan al epidídimo donde maduran, posteriormente ascienden por el conducto deferente, sumándoseles las secreciones de las vesículas seminales y prostática, para constituir el semen, que sale por la uretra.  

En la mujer, poco antes de la ovulación las fimbrias de las tubas uterinas cubren la superficie del ovario, al ocurrir la ovulación las contracciones rítmicas de la misma, llevan al ovocito con algunas células foliculares hacia ella, donde los movimientos de los cilios y las contracciones de la capa muscular lo transportan hacia el útero.

Los espermatozoides son depositados en la vagina, donde existe un pH ácido que destruye gran parte de ellos.

Debido a la movilidad de los espermatozoides y a las contracciones uterinas, cierta cantidad asciende por el útero y las tubas, alcanzando el tercio externo de estas.

Los espermatozoides recién eyaculados no pueden fecundar, a su paso por el útero y las tubas experimentan un  proceso de acondicionamiento previo a la fecundación, denominado capacitación.

Durante este proceso el espermatozoide adquiere su capacidad fecundante; para ello, se elimina una capa de glucoproteínas y proteínas plasmáticas de la membrana que recubre al acrosoma.

Únicamente los espermatozoides capacitados pueden pasar a través de las células de la corona radiada y experimentar la reacción acrosómica. La misma se produce al unirse el espermatozoide a la zona pelúcida y consiste en la liberación de enzimas del tipo de acrosina y tripsina necesarias para penetrar la zona.      

La fecundación es el proceso en virtud del cual se fusionan los gametos masculino y femenino. Esta se produce en la porción ampular de la tuba uterina.

Consta de tres fases que son:

• Penetración de la corona radiada.
• Penetración de la zona pelúcida.
• Fusión de las membranas celulares del ovocito y del espermatozoide.

Para penetrar la corona radiada se hace necesaria la dispersión de las células foliculares que la conforman. En ello participan enzimas de la mucosa tubárica y de los espermatozoides.

La capacidad motriz de los espermatozoides es importante, pues de los 200 a 300 millones depositados en la vagina solo 300 a 500 llegan al sitio de fecundación y sólo los capacitados pasan a través de la corona radiada.  

La zona pelúcida es atravesada por los espermatozoides gracias a las enzimas que se liberan por el acrosoma durante la reacción acrosómica.

El espermatozoide que primero logre atravesar la zona pelúcida se pone en contacto con la membrana plasmática del ovocito.

Las membranas plasmáticas del ovocito y el espermatozoide se fusionan en el sitio de unión, penetrando en el citoplasma del ovocito solo la cabeza y la cola del espermatozoide, mientras que su membrana celular queda en el exterior.

Tan pronto como el espermatozoide penetra en el ovocito este responde de la manera siguiente:

·         Reacción cortical y de zona.

·         Reanudación de la segunda división meiótica y

·         Activación metabólica del huevo, que permite los fenómenos celulares y moleculares  relacionados con las primeras etapas del desarrollo. Es probable que el factor activador sea transportado por el espermatozoide.

En la reacción cortical se produce la liberación de enzimas lisosómicas por gránulos corticales que se encuentran por debajo de la membrana plasmática del ovocito, estas enzimas provocan cambios de las propiedades de la membrana plasmática y de la estructura y composición de la zona pelúcida, las que se hacen impermeables a otros espermatozoides, de tal manera se impide la polispermia.

La penetración del espermatozoide activa la reanudación de la segunda división meiótica del ovocito y la formación del segundo cuerpo polar.

El núcleo del ovocito se convierte en el pronúcleo femenino, mientras que el núcleo del espermatozoide forma el pronúcleo masculino. Ambos son haploides y morfológicamente indistinguibles.  

Durante su crecimiento se aproximan y establecen contacto íntimo entre sí, perdiendo sus envolturas nucleares con lo que se inicia la división mitótica previa duplicación del ADN.

Posteriormente, los 23 cromosomas maternos y los 23 paternos se disponen en el huso, se dividen longitudinalmente por el centrómero y las cromátides se desplazan hacia polos opuestos para brindar a cada célula del cigoto el número diploide normal de cromosomas y la cantidad normal de ADN.

Simultáneamente aparece un profundo surco en la superficie de la célula que gradualmente divide al citoplasma en dos partes, para originar las primeras blastómeras.   

A manera de resumen podemos plantear que la fecundación es un  proceso que trae como resultado:

• La formación de un cigoto que contiene una nueva combinación de cromosomas diferentes a las de sus progenitores, este mecanismo constituye la base de la herencia y de la variación de la especie humana.
• El restablecimiento del número diploide de cromosomas.
• La determinación del sexo del nuevo individuo, en dependencia del cromosoma sexual que aporte el espermatozoide.
• Inicio de la segmentación con la primera división mitótica del cigoto.

SEGMENTACIÓN

La segmentación consiste en una serie de divisiones mitóticas sucesivas  que experimenta el huevo o cigoto  durante su desplazamiento por la tuba uterina en dirección al útero durante la primera semana del desarrollo.

Con la primera división se obtiene el cigoto bicelular y se identifican las blastómeras, estas células se tornan cada vez más pequeñas con las divisiones sucesivas en la medida que se comparte el citoplasma ovular entre ellas, hasta alcanzar, la proporción núcleo_citoplasma de la especie; a partir de ocho blastómeras ocurre la compactación celular.

Se mantiene la zona pelúcida y el tamaño del huevo no varía. Este es el único momento del desarrollo en que a pesar de existir proliferación celular no hay crecimiento.

Tres días después de la fecundación las células vuelven a dividirse para formar una estructura de 16 blastómeras denominada, mórula, en ella se diferencia un grupo celular central denominado masa celular interna y otro periférico, la masa celular externa.

Cuando la mórula llega al útero experimenta cambios que la convierten en una estructura denominada blastocisto.

Podemos resumir que con la segmentación se produce un aumento del número de células en la medida que disminuye el tamaño de las mismas, restableciéndose la relación núcleo/citoplasma con aumento de la movilidad celular e inicio de la diferenciación.

DESARROLLO DEL BLASTOCISTO

Las transformaciones morfológicas que experimenta la mórula para dar lugar al blastocisto se relacionan con la entrada de líquido por la zona pelúcida, apareciendo un espacio en su interior denominado blastocele, que hace que las blastómeras se separen.

Las células de la masa celular interna se desplazan hacia un polo para formar el embrioblasto; denominándosele a este extremo polo embrionario; mientras que las células de la masa celular externa se sitúan en la periferia formando el trofoblasto.

El blastocisto permanece libre en el útero por dos días, nutriéndose de las secreciones de las glándulas uterinas mientras que la zona pelúcida va degenerando. 

IMPLANTACIÓN

Al sexto día del desarrollo prenatal el blastocisto comienza su implantación en la pared anterior o posterior del cuerpo del útero, este es un proceso que comienza en la primera semana de desarrollo y culmina durante la segunda.

Durante la implantación las células trofoblásticas relacionadas con el polo embrionario, comienzan a penetrar entre las células epiteliales de la mucosa uterina, proceso en el que participan de forma activa ambos tejidos.

Para que ocurra la implantación es necesario un proceso de preparación del endometrio uterino que se logra a través de las diferentes etapas del ciclo sexual femenino.

CICLO SEXUAL FEMENINO

Desde la pubertad hasta la menopausia el endometrio experimenta cambios cíclicos, regulados hormonalmente por el ovario, que a su vez es controlado por la adenohipófisis y el hipotálamo.

Durante el ciclo menstrual el endometrio pasa por diferentes fases, en la proliferativa se produce la regeneración del endometrio por efecto de los estrógenos producidos en los folículos ováricos bajo la influencia de las hormonas gonadotrópicas. La fase secretora se inicia 2 o 3 días después de la ovulación en respuesta a la progesterona producida por el cuerpo lúteo. Si no se produce la fecundación ocurre el desprendimiento del endometrio, lo que señala el inicio de la fase menstrual.

Cuando se produce la fecundación el endometrio colabora en la implantación del blastocisto, para ello la mucosa uterina debe estar en fase secretora o progestacional.

La implantación conlleva a la formación de un cuerpo lúteo del embarazo productor de abundante progesterona.

En ocasiones la implantación se produce fuera del útero, lo cual origina los embarazos extrauterinos o ectópicos,  estos pueden localizarse en diferentes sitios de la tuba uterina, en la cavidad abdominal, fundamentalmente a nivel del peritoneo o del epiplón. El ovario puede ser otro sitio de localización.

Estos embarazos terminan alrededor del segundo mes con la muerte del embrión, y un cuadro grave con hemorragia y dolor abdominal.

Algunas veces la implantación se produce en sitos anormales dentro del útero como puede ser la vecindad del orificio uterino interno, ocasionando posteriormente una placenta previa.

El 95 % de los embarazos ectópicos se encuentran localizados en las tubas uterinas, en su mayor parte en la ampolla o en el tercio externo de éstas.

El conocimiento de los eventos de la gametogénesis,  la fecundación, la fisiología del ciclo reproductor femenino e implantación, ha despertado gran interés científico y público en el campo de la medicina de la reproducción,  para dar respuesta a dos aspectos que desde ángulos diferentes, demandan de la ciencia soluciones concretas, nos referimos a los métodos anticonceptivos y al diagnóstico y tratamiento de la infertilidad.

 CONTRACEPCIÓN

El control de la natalidad ha sido una preocupación en todas las épocas, por lo que el ser humano ha realizado numerosos esfuerzos orientados a la búsqueda de métodos, que le permitan a la mujer pensar y vivir la maternidad no como su destino, sino como una opción.

Los métodos anticonceptivos ayudan a las parejas a tener el número de hijos que desean y en el momento en que estén mejor preparados.

Existen diferentes tipos de métodos anticonceptivos, con diferentes mecanismos  de acción, ventajas y desventajas. Cada pareja debe escoger con la ayuda del médico,  el método que más le conviene de acuerdo a su salud, edad, número de hijos que tenga y necesidades. Es indudable que no existe el método anticonceptivo ideal.

Los mecanismos de acción de los anticonceptivos pueden estar dirigidos fundamentalmente a:

·         Evitar la unión del óvulo con el espermatozoide. Estos métodos constituyen barreras para evitar la fecundación, de ellos, el más simple y ampliamente defendido en la actualidad es el condón que también evita las infecciones de transmisión sexual.

·         Inhibir la ovulación es el mecanismo de acción de los anticonceptivos hormonales que actúan sobre el hipotálamo y la hipófisis impidiendo la función gonodotrófica. Estos pueden ser de administración oral, inyectables o implantes.

·         Afectar la implantación, es el objetivo de los dispositivos intrauterinos, ya que  estimulan una reacción de cuerpo extraño en el endometrio, efecto que se potencializa cuando contienen iones metálicos.

INFERTILIDAD

La realización plena de una pareja demanda de un hijo, sin embargo son numerosas las que presentan problemas con la fertilidad.

Se considera que una pareja no es fértil cuando no ha conseguido un embarazo después de 2 años de mantener relaciones sexuales estables, sin ningún tipo de contracepción.

 Para determinar las causas de infertilidad se deben estudiar ambos miembros de la pareja a fin de aplicar un tratamiento adecuado.

La infertilidad masculina puede traducirse en alteraciones en el eyaculado como la ausencia de espermatozoides, el número insuficiente, o la escasa movilidad de los mismos entre otras.

La infertilidad en la mujer también obedece a varias causas, la más frecuente es la obstrucción de la tuba uterina secundaria a enfermedad inflamatoria pélvica. Otras pueden ser la falta de ovulación y el moco cervical hostil.

Las técnicas de reproducción asistida, tienen el objetivo de resolver los problemas de infertilidad que afectan a un número de parejas cada vez mayor. En los últimos 50 años su desarrollo ha sido considerable, planteando nuevos dilemas éticos y terapéuticos.

Dependiendo de la causa de la infertilidad, la técnica que se emplea es diferente, ejemplos de estas técnicas son:

La estimulación hormonal de la ovulación, inseminación artificial, fecundación in vitro con transferencia de embriones, transferencia intratubárica de gametos o inyección intracitoplasmática de espermatozoides.

CONCLUSIONES

o   En la ovogénesis y la espermatogénesis se forman las células sexuales maduras, con características morfofuncionales específicas que garantizan el aporte genético de ambos progenitores al cigoto.

o   Con la fecundación se da inicio al desarrollo, se determina el sexo cromosómico del futuro individuo, se restablece el número diploide de cromosomas y se garantiza la variabilidad genética.

o   Durante la primera semana el cigoto experimenta divisiones celulares que restablecen la proporción núcleo citoplasma, así como transformaciones que permiten su implantación en el endometrio en fase secretora.

o   El fundamento biológico de la planificación familiar y de las causas de infertilidad, se basa en los procesos de gametogénesis, tránsito de los gametos, fecundación e implantación del cigoto.