Procesos del desarrollo embrionario

La fecundación tiene tres funciones:
• transmisión de los genes de ambos padres al hijo,
• restauración del número diploide de cromo-somas reducidos durante la meiosis
• el comienzo del desarrollo del embrión
Normalmente, la fecundación tiene lugar en la parte superior de las trompas, que son canales que comunican la zona ovárica con el interior del útero. El eyaculado se deposita en la vagina de la mujer y los espermatozoides deben atravesar el cuello del útero subiendo por éste hacia las trompas, donde se encontrarán con el ovocito.
En este trayecto los espermatozoides sufren un proceso de activación caracterizado por un cambio en la permeabilidad de membrana a los iones calcio y la adquisición de una movilidad hiperactiva
En este estado de activación, los espermatozoides pueden realizar la reacción acrosómica; proceso irreversible que requiere la captación masiva de calcio y sodio, así como un flujo de protones hacia el interior que genera una disminución del pH, una alta presión osmótica y una carga de superficie negativa.
Como consecuencia de todo ello, se produce la liberación total o parcial del contenido acrosómico.
Son muchos los espermatozoides que llegan a contactar con las capas externas del ovocito; es posible que mientras las intentan atravesar, gran cantidad de ellos sufran la reacción acrosómica, liberando enzimas que ayudarán a disgregar el complejo ovocito-cúmulo.
Hay evidencias de que la hialuronidasa, una de las principales enzimas del acrosoma (proporcionada también por el oviducto femenino), se usa con este fin. La disposición radial de las células del cúmulo y la presencia de glicosaminoglucanos en la matriz extracelular, pueden ayudar a dirigir a los espermatozoides hacia el centro de la masa, que es donde se encuentra el ovocito.
A pesar de todo, algunos espermatozoides consiguen atravesar el cúmulo con el acrosoma intacto y llegar a la zona pelúcida para unirse a ella. La zona pelúcida es una matriz de glicoproteínas que sintetiza y segrega el ovocito en crecimiento y que juega un papel fundamental en los primeros momentos de la fertilización
Está compuesta fundamentalmente por secuencias repetidas formadas por tres unidades glicoproteicas denominadas ZP1, ZP2 y ZP3 . La ZP 1 se considera solamente como un componente estructural
Sólo los espermatozoides con el acrosoma intacto pueden unirse a la ZP3. Tras la unión la ZP3 inicia la reacción acrosómica en el espermatozoide. Parece ser que la ZP3 se une al menos a tres proteínas adhesivas de la membrana del espermatozoide y si alguna está inactivada no se produce esta unión. Cuando estos espermatozoides han completado la reacción acrosómica pueden unirse a la ZP2 que servirá de pasillo hacia el espacio perivitelino.
La fusión entre el espermatozoide y el ovocito provoca profundos cambios en el metabolismo de éste último, como:
• liberación de calcio,
• elevación del pH intracelular,
• incremento de la actividad respiratoria, etc.
Este proceso, llamado activación del ovocito, va acompañado por dos fenómenos visibles:
• una reacción cortical y
• reanudación de la meiosis
La reacción cortical consiste en la descarga de los gránulos corticales del ovocito al espacio perivitelino.
Estos gránulos liberan posteriormente su contenido, rico en enzimas hidrolíticos que al contactar con la zona pelúcida causan la hidrólisis parcial de las ZP3 y ZP2.
Después de la fertilización, los gránulos corticales expuestos al espacio perivitelino forman una cubierta nueva que determina el bloqueo de la polispermia una vez producida la fusión de los gametos.
En el momento de la ovulación el ovocito tiene detenida su maduración en metafase II. Al mismo tiempo que se produce la fusión de los gametos, se completa la segunda división meiótica en el ovocito y en el corpúsculo polar.
Con la unión de las dos células sexuales se completa el número de cromosomas necesarios para crear el genoma del embrión. Pero la reunión de los cromosomas maternos y paternos no se realiza inmediatamente. Antes tendrá lugar la formación de los dos pronúcleos; el masculino y el femenino.
Comienza entonces la descondensación de los cromosomas maternos y la formación del pronúcleo femenino, de forma similar a la reconstitución del núcleo después de una división celular normal.
La formación del pronúcleo masculino perfectamente comparable al femenino.
Después de la replicación del ADN los dos pronúcleos se acercan, sus cromosomas se individualizan, las membranas pronucleares se disgregan y los cromosomas homólogos de los dos pronúcleos se organizan en el centro del huso mitótico. Va a empezar la primera división celular del nuevo individuo: la segmentación
Etapas en la fecundación
• Contacto entre el espermatozoide y el óvulo (singamia)
• Entrada del espermatozoide
• Fusión de los núcleos del espermatozoide y el óvulo (cariogamia)
• Comienzo del desarrollo
FECUNDACIÓN ASISTIDA.
• Para la capacitación asistida se siguen los siguientes pasos: se toma semen y se centrifuga; se bota el sobrenadante y lo que queda se coloca en un medio de cultivo con proteínas de gran tamaño (suero o albúmina de huevo).
• Luego se desprenden algunos espermatozoides, porque las proteínas grandes los capacitan; los primeros que salen son los mejores.
• Para la fecundación in vitro es necesario producir una superovulación (porque es probable que un oocito no prenda y porque puede ser anormal), lo que se logra inyectando FSH o HMG (gonadotrofina menopáusica humana) y un compuesto llamado clomid; muchas veces se combinan.
• 10-11 días después de iniciado el ciclo menstrual se realiza una ecografía, para ver si hay varios folículos. Posteriormente la gonadotrofina coriónica humana reemplaza a la LH. 34 a 36 horas después se forman los folículos de Graff y se aspiran y dejan en un medio de cultivo.
• Luego se colocan en reposo a temperatura ambiente, se seleccionan los mejores y a los 30 minutos se fecundan. Se incuban en la vagina y se llevan al útero. 9 o 12 días después se busca si hay producción de gonadotrofina coriónica (secretada por el embrión), ello es indicador de si el embarazo prendió.
Se recurre a la fecundación in vitro cuando se presentan las siguientes alteraciones:
En el hombre:
• Oligospermia,
• Azoospermia: semen sin espermatozoides
• Motilidad alterada
• Varices testiculares: que calientan el testículo, son operables.
• Infecciones venéreas o virales (paperas)
• Obstrucción de los túbulos seminíferos.
• Criptorquídea (las gónadas quedan dentro).
• Exceso de tabaquismo
• Temperatura
• Anomalías genitales.
En la mujer:
• Alteraciones ováricas: ejemplo, corteza ovárica muy gruesa.
• Alteraciones de las trompas.
• Problemas hormonales, como baja tasa de progesterona.
• Infecciones.
APLICACIONES A LA CLÍNICA DE LA GAMETOGÉNESIS Y FECUNDACIÓN
• Anomalías cromosómicas: malformaciones congénitas, mutagénesis, teratogénesis.
• El conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares de la gametogénesis y fecundación son la base de estrategias anticonceptivas.
• La capacidad para manipular gametos in vitro ha permitido el desarrollo para la fecundación asistida.
• La manipulación del genoma permite el desarrollo de modelos de enfermedades congénitas en roedores, lo que permite curar desórdenes genéticos humanos.
• Transgenia animal: genoma alterado por la introducción de secuencias de ADN de un donante de otra especie; por ejemplo, introduciendo un gen a una bacteria, ésta puede producir hormonas de crecimiento,
SEGMENTACIÓN-BLASTULACIÓN
• La segmentación es la segunda etapa del desarrollo de todos los organismos multicelulares.
• La segmentación convierte por mitosis al cigoto (1 celula) en un embrión multicelular
• La primera división origina dos celulas, la segunda es perpendicular a la primera división formandose 4 celulas y la tercera corta en un plano ecuatorial formandose 8 celulas.
• Todas las celulas que se forman en la segmentación reciben el nombre de blastomeras.
• Dependiendo del tamaño y posición en el cigoto (polo animal , polo vegetal) podemos hablar de micromeros, mesomeros y macromeros
El cigoto o huevo fecundado tiene por destino formar un nuevo individuo.
• Hay síntesis de ADN y proteínas; todos los ARN han sido fabricados en la ovogénesis, por lo que aquí no se producen.
• A los 4 días se produce la mórula, que presenta 32 células. Posteriormente se inicia la diferenciación de embrioblasto y trofoblasto.
• A los 5 días el blastocito eclosiona de la zona pelúcida: las células de adentro producen enzimas que rompen la zona pelúcida de adentro hacia afuera.
• A los 6 días se produce el implante en el útero, normalmente en la región anterior o posterior; la región donde se implanta se llena de vasos sanguíneos y glándulas uterinas: desidua basalis.
• También existe la desidua parietalis y la desidua capsularis (que encierra al embrión).
El trofoblasto se diferencia en 2 cápsulas:
• Citotrofoblasto, hacia la región del embrión.
• Sincitiotrofoblasto, por fuera.
En el embrioblasto, las células se organizan en 2 capas: ectodermo y endodermo
Entre los días 1 y 16 lo que más se desarrolla es el trofoblasto, para ponerse en contacto con la madre y establecer la circulación uteroplacentaria; si esto no ocurre rápidamente, el embrión muere.
Para poder implantarse, el embrioblasto hace muchas mitosis. Presenta un polo embrionario, produce sustancias enzimáti-cas para poder implantarse en el útero.
El conjunto ectodermo y endodermo se mantiene hasta el día 16 y se conoce como disco bilaminar.
Alrededor del octavo día, el embrioblasto se diferencia en dos capas; una capa externa de células cilíndricas denominada epiblasto o ectodermo primario y una capa interna de células cúbicas llamada hipoblasto o endodermo primario.
Al embrioblasto bilaminar se le denomina disco embrionario bilaminar. Asimismo, en el mismo día comienza a acumularse líquido entre las células del epiblasto desplazando a un grupo de células ectodérmicas hacia el polo embrionario y constituyendo una fina membrana denominada membrana amniótica. La nueva cavidad que dicha membrana delimita recibe además el nombre de cavidad amniótica.
Posteriormente, del hipoblasto emigra una capa de células que recubren la parte interna del citotrofoblasto y que forman una membrana denominada membrana de Heuser o exocelómica. Es por tanto cuando la cavidad del blastocisto o blastocele recibe ahora el nombre de saco vitelino primitivo o cavidad exocelómica.
Al mismo tiempo que se forma el saco vitelino primitivo, se secreta una capa de material acelular entre la membrana de Heuser y el citotrofoblasto denominada retículo extraembrionario
De nuevo, alrededor del día 12, las células del hipoblasto comienzan de nuevo a proliferar emigrando hacia fuera y empujando al saco vitelino primitivo hacia el polo extraembrionario. Es entonces cuando el saco vitelino primitivo se desprende del embrión y se desintegra formando los quistes exocelómicos, que finalmente degenerarán.
El nuevo espacio que se origina recibe el nombre de saco vitelino definitivo o secundario
Alrededor del noveno día, las denominadas lagunas trofoblásticas se abren en el interior del sincitiotrofoblasto permitiendo que las sangres materna y fetal entren en contacto al fluir por la placenta.

Más adelante, los capilares maternos próximos al sincitiotrofoblasto se expanden para formar los sinusoides maternos que se fusionan rápidamente con las lagunas trofoblásticas.

Finalmente, el mesodermo extraembrionario induce al citotrofoblasto en su crecimiento hacia el interior del sincitiotrofoblasto dando como resultado unas proyecciones denominadas vellosidades primitivas.

Hacia el día 16, el mesodermo extraembrionario asociado al citotrofoblasto penetra en las vellosidades primitivas transformándolas en vellosidades troncales secundarias. Será más adelante, al final de la tercera semana, cuando el mesodermo vellositario se diferencie en los vasos sanguíneos que conecten con los vasos del embrión estableciendo una circulación uteroplacentaria.
Las vellosidades que contienen los vasos sanguíneos diferenciados reciben el nombre de vellosidades terciarias.
De una línea primitiva del ectodermo nace el mesodermo.
Las células que penetran por el nódulo primitivo forman el notocordio, órgano que en todos los vertebrados va a desencadenar la organogénesis del tejido inductor del tubo neural y los discos intervertebrales (Spermann recibió el premio Nobel por descubrir esto).
El tubo neural primero es abierto y se cierra del centro al extremo. El ácido fólico contribuye a esto, evitando la espina bífida y la anencefalia.
Las células de la cresta neural, da origen a muchas estructuras importantes de la cabeza.
El ectodermo y endodermo dan origen a las siguientes estructuras:
DESARROLLO DEL CIGOTO.
Período embrionario.
• 1ª semana: de la fecundación a la implantación.
• 2ª semana: disco germinativo bilaminar.
• 3ª semana: disco germinativo trilaminar.
• De la cuarta a la octava semana. Las capas germina-tivas originan tejidos y órganos: ectodermo, mesoder-mo y endodermo.
Período fetal.
• Desde el tercer mes al parto. Se caracteriza por una maduración de los tejidos y un rápido crecimiento del cuerpo.