EMBIROLOGIA GAMETOGENESIS, FECUNDACION, IMPLANTACION, GASTRULACION

Unidad I. Gametogénesis, Fecundación, Segmentación,

Implantación. (primera semana del desarrollo embrionario).

Gametogénesis

Este proceso puede dividirse en cuatro fases:

1) Origen y migración de las células germinales hacia las gónadas.

2) Incremento del número de células germinales.

3) Reducción cromosómica.

4) Maduración de los gametos.

1) Los gametos, ya sea el óvulo o el espermatozoide, derivan de las

células germinales primordiales. Estas células se originan tempranamente en el

embrión desde la pared del saco vitelino y migran, a través del mesenterio

primitivo, hacia las crestas genitales, lugar de la futura gónada embrionaria.

Este proceso ocurre entre la cuarta y la quinta semana de desarrollo

embrionario

2) Instaladas allí, las células germinales sufren sucesivas mitosis, dando

origen a las ovogonias y espermatogonias, según el sexo del embrión,

aumentando de unos pocos miles a varios millones de células. Las

espermatogonias conservan la capacidad de proliferar durante toda la vida del

sujeto. Las ovogonias en cambio alcanzan su número máximo en el periodo

prenatal y luego comienzan a sufrir una degeneración natural llamada atresia.

3) Los cambios cromosómicos involucran la reducción a la mitad del

número de cromosomas, generándose células haploides con 22 autosomas + 1

cromosoma sexual, lo que se logra mediante la división meiótica o meiosis.

Este tipo especial de división celular, exclusiva de los gametos, permite

además la segregación del material genético a través del crossing over o

entrecruzamiento, proceso que asegura una recombinación constante de

genes, lo que se traduce en la gran variabilidad de características presentes en

cada sujeto. Además, en el caso de los gametos masculinos, la meiosis permite

generar espermatozoides con un cromosoma sexual X o Y, los que van a

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determinar el sexo del cigoto durante la fecundación (XX o XY). Las células que

ingresan, ovogonia o espermatogonia, a ésta fase de división meiótica reciben

el nombre de ovocito o espermatocito primario respectivamente. En el caso del

hombre, la diferenciación de los espermatocitos primarios comienza en la

pubertad y se extiende a lo largo de toda la vida del sujeto. En cambio, en la

mujer, la población de ovocitos primarios se establece al momento del

nacimiento y el proceso es frenado en la profase de la primera división

meiótica, para ser reactivado en la pubertad. La meiosis presenta dos etapas

llamadas primera y segunda división de maduración. Al final de la primera

división de maduración, que es reduccional, de cada célula (ovocito o

espermatocito primario) se generan dos células haploides, en el caso del

hombre dos espermatocitos secundarios y en la mujer un ovocito secundario y

un cuerpo polar. Al final de la segunda división de maduración, que es

ecuacional, de cada espermatocito secundario surgen dos espermátides y de

cada ovocito secundario surge un ovocito maduro y un cuerpo polar

4) Los cambios morfológicos, que habilitan a los gametos para participar

en el proceso de la fecundación, involucran a las modificaciones en la relación

núcleo-citoplasma y en el desarrollo de especializaciones celulares.

En el hombre, en la pared de los túbulos seminíferos se reconocen las

espermatogonias tipo A, las que mediante divisiones mitóticas se encargan de

mantener el número apropiado de células para toda la vida y, las

espermatogonias tipo B que abandonan el ciclo mitótico y, diferenciándose en

espermatocitos primarios, comienzan la meiosis. Los cambios

(espermiogénesis) que ocurren en los túbulos seminíferos a partir de la

pubertad y hasta la vejez (Fig. 1 ), se traducen en: la condensación del núcleo;

la eliminación de gran parte del citoplasma; la formación del acrosoma y la

formación de una célula alargada, con capacidad de moverse, con cabeza,

cuello, pieza intermedia y cola. El acrosoma es una vesícula ubicada en el

extremo apical de la célula, delante del núcleo, que contiene enzimas capaces

de digerir la zona pelúcida, permitiendo la fertilización del óvulo.

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Para el óvulo, estas modificaciones (ovogénesis) que ocurren en la

corteza del ovario comienzan en el período prenatal, con la formación de los

ovocitos primarios, para quedar en una etapa de reposo, al inicio de la primera

división meiótica, y continuar su desarrollo en la pubertad generando por cada

ovocito primario un óvulo y tres cuerpos polares. El óvulo se caracteriza por: 1)

ser inmóvil, 2) poseer un tamaño enorme (150 μm) comparado con el

espermatozoide (3 μm de diámetro en la cabeza), 3) presentar una gran

cantidad de citoplasma, 4) estar rodeado de una capa glicoproteica, la zona

pelúcida, elemento que confiere la especificidad para fecundación, y de una

capa de células foliculares las que formaran la corona radiada.

A partir de la pubertad, la mujer comienza a presentar ciclos sexuales.

Estos ciclos, de frecuencia mensual, representan una compleja actividad que

involucra al hipotálamo (a través de la hormona liberadora de gonadotrofinas

GRH), la hipófisis (a través de las hormonas gonadotróficas: Folículo

estimulante FSH y Luteinizante LH), los ovarios, el útero, la vagina, la trompa

uterina y la glándula mamaria (Fig. 2). Estos ciclos preparan al sistema

reproductor para el embarazo.

Ciclo ovárico: Al inicio de cada ciclo (entre los días 1 al 6 del ciclo

menstrual), la hormona FSH induce la proliferación de 5 a 10 folículos ováricos

pero sólo uno de ellos llega a madurar. Los folículos que no se desarrollan

involucionan y forman los cuerpos atrésicos (Fig. 3). El desarrollo del folículo

ovárico se caracteriza por: 1) El crecimiento y maduración del ovocito primario.

2) Por la proliferación de las células foliculares que rodean al ovocito. 3) La

formación de la zona pelúcida, que separa al ovocito de las células foliculares.

4) La formación de un espacio, el antro folicular, donde se ubica

excéntricamente el ovocito. 5) La formación de una cápsula de tejido fibroso,

que rodea al folículo, llamada teca folicular la cual ulteriormente dará origen a

la teca interna, celular, y a la teca externa, fibrosa. Las células foliculares y

tecales elaboran estrógenos. Esta hormona induce en el endometrio la

proliferación de la mucosa, fase proliferativa, estrogénica o folicular del

endometrio, lo que permite que la mucosa recupere su altura después de la

perdida ocurrida durante la menstruación.

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En los días previos a la ovulación (días 12 a 13 del ciclo menstrual) el

folículo ovárico (de Graaf o vesicular) aumenta de tamaño llegando a medir 15

mm. Este crecimiento es estimulado por las hormonas FSH y LH. En esta etapa

el ovocito primario completa su primera división meiótica; generándose así el

ovocito secundario, que recibe la mayor parte del citoplasma, y el primer cuerpo

polar, célula pequeña que pronto degenera. El crecimiento del folículo vesicular

se hace evidente en la superficie del ovario, apareciendo en la superficie de la

gónada una zona avascular llamada estigma. El día 14 del ciclo se produce la

ovulación, al romperse la pared del folículo. En este momento el ovocito

secundario comienza su segunda división meiótica y sale rodeado por las

células de la corona radiada.

Desde la superficie del ovario el ovocito es tomado por la trompa uterina

y transportado, mediante movimientos peristálticos y de los cilios, hacia el

útero, proceso que tarda cuatro días. La segunda división meiótica será

completada sólo si el ovocito secundario es fecundado. En tal caso se expulsa

el segundo cuerpo polar, célula pequeña que pronto degenera, quedando el

ahora llamado óvulo maduro con la mayor parte del citoplasma. El óvulo

maduro presenta un ambiente citoplasmático heterogéneo que, al interactuar

recíprocamente con el programa genético proveniente del núcleo del cigoto,

establecerá la progresiva diferenciación de las células embrionarias en el curso

del proceso de desarrollo.

Después de la ovulación, la células foliculares y tecales se transforman,

por acción de la hormona LH, en células luteínicas que forman el cuerpo lúteo o

amarillo, el cual secreta progesterona. Esta hormona, junto con los estrógenos

(Fig. 4), induce en el endometrio el crecimiento y secreción de las glándulas

mucosas y el incremento de la irrigación, fase secretora del endometrio,

preparándolo para una posible fecundación. Si no hay fecundación el cuerpo

amarillo involuciona y forma una cicatriz, el cuerpo albicans. Si el óvulo es

fecundado, el cuerpo amarillo crece y secreta progesterona, siendo mantenido

por la gonadotrofina coriónica, producida por el trofoblasto del embrión. Hacia

el cuarto mes de gestación el cuerpo amarillo gravídico involuciona y la

secreción de progesterona es realizada ahora por la placenta. La extirpación

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del cuerpo amarillo antes del cuarto mes de gestación induce el aborto del

embrión.

Fecundación (Fig. 5)

Este proceso, que involucra la fusión de los gametos masculino y

femenino, ocurre generalmente en la región ampular de la trompa. Los

espermatozoides y el ovocito permanecen viables en el tracto genital femenino

durante 24 horas. Los gametos masculinos colocados en el tracto genital

femenino deben experimentar el proceso de capacitación para poder fecundar

al ovocito. Este proceso dura siete horas, y en él los espermatozoides liberan

glucoproteínas presentes en la superficie del acrosoma, tornándose más

activos, actividad que les permite atravesar entre las células de la corona

radiante. Los gametos capacitados al tomar contacto con la zona pelúcida

experimentan la reacción acrosómica; liberando enzimas que les permitirán

atravesarla y llegar hasta la membrana celular del ovocito maduro. Las etapas

de la fecundación comprenden: 1) Penetración de la corona radiada, facilitada

por las enzimas del acrosoma y por los movimientos del espermatozoide

capacitado. 2) Penetración de la zona pelúcida, realizada mediante la acción de

las enzimas liberadas durante la reacción acrosómica. Una vez que el

espermatozoide atraviesa la zona pelúcida y toca la membrana celular del

ovocito la zona se hace impermeable a otros espermatozoides. El bloqueo

rápido de la poliespermia es mediado por cambios en el potencial de

membrana del óvulo que se hace más positivo, de –70 a +10 mV. El bloqueo

lento de la poliespermia es mediado por la reacción de zona proceso que,

gatillado por la liberación de gránulos corticales del óvulo, induce un cambio

químico en la zona pelúcida la que se hace menos adherente a los

espermatozoides. 3) Fusión de las membranas celulares de los gametos,

permitiendo que la cabeza y la cola del espermatozoide penetren al citoplasma

del ovocito. En cuanto esto ocurre el ovocito completa su segunda división

meiótica, generando el segundo cuerpo polar que degenera. El núcleo de éste

óvulo maduro, llamado pronúcleo femenino, se ubica en el centro de la célula.

Por su parte, la cabeza del espermatozoide se dilata formando el pronúcleo

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masculino. Ambos pronúcleos se encuentran en el centro del óvulo, duplican su

DNA y pierden su membrana nuclear.

Inmediatamente después los cromosomas del ahora llamado cigoto,

célula diploide, se disponen en el huso mitótico para experimentar la primera

mitosis del proceso de segmentación.

Las consecuencias de la fecundación son: 1) Restablecimiento del

número diploide de cromosomas, aportados por los pronúcleos haploides

masculino y femenino. 2) Determinación del sexo del embrión, hecho que

depende de si el espermatozoide fecundante posee cromosoma sexual X (el

embrión será XX) o Y (en cuyo caso el embrión será XY), ya que los óvulos

sólo tiene cromosomas sexuales X. 3) Iniciación del proceso de segmentación

del cigoto, producto de la activación metabólica inducida por la fecundación.

Segmentación (Fig. 6)

Este proceso comienza después de 24 horas de producida la

fecundación cuando el cigoto experimenta su primera división mitótica, dando

origen a dos células genéticamente iguales llamadas blastómeras. Estas

células totipotenciales cuando se separan accidentalmente dan origen a

gemelos monocigóticos. Las blastómeras presentan mitosis sucesivas,

asincrónicas, aumentando su número pero con escaso crecimiento celular. De

esta manera se va corrigiendo la relación citoplasma/núcleo, tan aumentada

en el cigoto. Cuando el embrión en segmentación tiene 8 a 12 blastómeras

(aproximadamente 3 días después de la fecundación) presenta el aspecto de

una pequeña mora y recibe el nombre de mórula. Esta mórula está rodeada por

la zona pelúcida y se encuentra todavía en la trompa uterina. En este momento

las blastómeras ubicadas periféricamente en la mórula establecen estrechas

uniones intercelulares, proceso llamado compactación.

La compactación produce un sello entre las blastómeras dejando en el

interior de la mórula la masa celular interna, aislada del ambiente de la trompa

uterina, a diferencia de la masa celular externa, que está en contacto con las

secreciones tubáricas. Esta situación genera una gradiente de diferenciación

notable lo que se traduce en que la masa celular interna dará origen al

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embrioblasto (tejidos del embrión) y la masa celular externa dará origen al

trofoblasto (tejidos placentarios).

Hacia el cuarto día después de la fecundación se forman espacios entre

las células de la masa interna. Al llegar la mórula al útero estos espacios

aumentan por la filtración de líquido desde la cavidad uterina. Esta presión

genera la formación de una cavidad única llamada blastocele. El embrión así

formado recibe el nombre de blastocisto. En el blastocisto la masa celular

interna, ahora llamada embrioblasto, hace eminencia hacia el blastocele y se

ubican hacia el polo embrionario; en cambio, la masa celular externa, ahora

llamada trofoblasto, forma la pared celular del blastocisto. El quinto día después

de la fecundación el blastocisto se encuentra ya en la cavidad uterina y la zona

pelúcida comienza a desaparecer, digerida por enzimas de la mucosa uterina;

situación que permitirá la implantación del embrión.

Implantación (Fig. 7)

El proceso de implantación es simultáneo con el desarrollo del embrión

bilaminar y ocurre durante la segunda semana de gestación.

Al arribar el blastocisto a la cavidad uterina, alrededor del quinto día

después de la fecundación, la zona pelúcida que ha mantenido la cohesión de

las blastómeras y ha evitado la implantación ectópica en las trompas uterinas

(embarazo tubárico) desaparece y las células adhesivas del trofoblasto

comienzan a interactuar con el endometrio. El endometrio se encuentra en la

fase secretora o luteínica, donde las glándulas están desarrolladas y las

arteriolas de la submucosa se encuentran tortuosas y pletóricas. En este

período de máximo desarrollo de la mucosa es posible reconocer en ella tres

capas: 1) La capa basal, profunda y delgada, 2) La capa esponjosa, intermedia

con abundantes conductos glandulares y, 3) La capa compacta, superficial y

edematosa en ésta fase del ciclo. Las capas esponjosa y compacta constituyen

la capa funcional de endometrio, que se renueva durante cada ciclo menstrual.

Hacia finales del sexto día de desarrollo el trofoblasto del polo

embrionario se fija en la capa compacta del endometrio y, mediante una acción

histolítica, comienza a profundizarse en la mucosa. El lugar de implantación

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normalmente es en la pared anterior o posterior de la cavidad uterina cercano

al fondo del útero. Durante la implantación, el endometrio se autodestruye en

respuesta a la interacción con el trofoblasto y experimenta la reacción decidual,

donde se observa una hipertrofia celular endometrial y acumulación de

glucógeno y lípidos en el citoplasma. La reacción decidual evita el rechazo del

embrión, que es antigenicamente diferente a los tejidos maternos y, además,

evita que la implantación progrese hasta el miometrio.

La interacción con el endometrio estimula a las células trofoblásticas,

las cuales se multiplican con gran rapidez, diferenciándose dos capas en él: 1)

El sincitiotrofoblasto, masa protoplasmática multinucleada que absorbe

nutrientes, produce gonadotrofina coriónica y va abriendo camino, invadiendo la

mucosa uterina y 2) El citotrofoblasto, que está formando las paredes del

blastocisto. Este proceso de penetración va progresando de manera que hacia

el día 14 del desarrollo el blastocisto está sumergido en el endometrio y la capa

compacta de la mucosa cubre el polo abembrionario del blastocisto. A medida

que el sincitiotrofoblasto prolifera, se forman espacios intercelulares, las

lagunas trofoblásticas, que luego se conectarán con los capilares del

endometrio, estableciéndose así la circulación placentaria, hecho que ocurre

alrededor del día 12 del desarrollo. En estas lagunas hacen eminencia las

vellosidades coriónicas primarias formadas por sincitio y citotrofoblasto. Este

hecho es capital debido a que el blastocisto ya ha alcanzado un tamaño

cercano a 1 mm de diámetro, haciéndose difícil la nutrición del embrión sólo por

el proceso de difusión de sustancias. Así, las blastómeras iniciales obtienen su

nutrición desde el escaso vitelo presente en las reservas del óvulo. Luego la

mórula utiliza los nutrientes presentes en las secreciones tubáricas y uterinas

(embriotrofo o leche uterina).

Más tarde, en la fase inicial de la implantación, el blastocisto utiliza los

productos derivados de la destrucción del endometrio (histotrofo) y finalmente

la nutrición del embrión dependerá de la circulación placentaria (hemotrofo).

Si bien la implantación se realiza en la zona alta de la cavidad uterina,

anormalmente ella puede ocurrir cercana al cuello uterino (os interno), dando

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origen a un embarazo con placenta previa situación que complicará el parto.

Extremadamente inusuales son las implantaciones ectópicas o extrauterinas,

como el embarazo tubárico y el embarazo peritoneal o abdominal.

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