Fecundación y Nidación
Introducción
El
desarrollo humano comienza con la fecundación, cuando un gameto masculino o
espermatozoide se une a un gameto femenino u ovocito para formar una sola célula,
el cigoto. El cigoto contiene cromosomas y genes derivados de la madre y el
padre, siendo primeramente unicelular, se divide muchas veces por medio de
división celular, mientras a su vez migra, crece y se diferencia.
Antes
de describir la fecundación y la nidación, es necesario comprender el origen de
las células que lo permiten, por lo que se revisa a continuación el tema de gametogenia.
Gametogenia
Los
gametos masculino y femenino (espermatozoide y ovocito), son células sexuales
altamente especializadas. Cada una de ellas contiene la mitad del número de
cromosomas (número haploide) presentes en las células somáticas (corporales).
El número de cromosomas se reduce durante la meiosis. La maduración de los
gametos se denomina espermatogenia en los hombres y ovogenia en las mujeres.
La gametogenia
es el proceso de formación y desarrollo de las células reproductoras
especializadas, los gametos. Este proceso, en el que intervienen los cromosomas
y el citoplasma de los gametos, prepara a estas células sexuales para la
fecundación.
Meiosis
La
meiosis es un tipo especial de división celular que abarca dos divisiones
celulares meióticas y ocurre únicamente en las células germinales. Las células
germinales diploides dan lugar a los gametos haploides (espermatozoides y
ovocitos).
La
primera división meiótica es una división reductiva porque el número de
cromosomas se reduce de diploide a haploide, emparejándose los cromosomas
homólogos en la profase y segregándose en la anafase, encaminándose al azar un
representante de cada pareja a cada polo del huso meiótico. El huso se conecta
al cromosoma por el centrómero. En este estadio, se habla de cromosomas con doble cromátida. Los
cromosomas X e Y no son homólogos pero poseen segmentos homólogos en los
extremos de sus brazos cortos. Sólo se emparejan por estas regiones. Al
finalizar la primera división meiótica, cada nueva célula formada
(espermatozoide secundario y ovocito secundario) posee el número haploide de
cromosomas, es decir, la mitad del número de cromosomas de la célula procedente
(espermatozoide primario u ovocito primario). Esta separación o disyunción de
los cromosomas homólogos emparejados constituye la base física de la
segregación, la separación de los genes alélicos durante la meiosis.
La
segunda división meiótica sigue a la primera sin una interfase normal (es
decir, sin el paso intermedio de la replicación del ADN). Cada cromosoma se
divide y cada mitad, o cromátida, es atraída hacia un polo diferente; de ahí
que se conserve el número haploide de cromosomas (23) y que cada célula hija
formada por la meiosis posea el número haploide reducido de cromosomas, con un
representante de cada pareja cromosómica (ahora un cromosoma de una sola
cromátida). La segunda división meiótica se parece a una mitosis ordinaria,
salvo en el número de cromosomas de la célula que entra en la segunda división
meiótica, que es haploide.
Correlación clínica: la
falta de disyunción durante la meiosis determina la formación de gametos
cromosómicamente anómalos, si estos intervienen en la fecundación, se produce
un desarrollo anómalo como el Síndrome de Down.
Espermatogenia
La
espermatogenia es la secuencia de episodios por el que las espermatogonias se
transforman en espermatozoides maduros. Esta maduración comienza en la
pubertad. El número de espermatogonias, que han permanecido latentes en los
túbulos seminíferos desde el período fetal, comienza a incrementarse en la
pubertad. Después de varias divisiones mitóticas, las espermatogonias crecen y
se modifican.
Las
espermatogonias se transforman en espermatocitos primarios, las células
germinativas más grandes de los túbulos seminíferos. Cada espermatocito
primario sufre luego una división reductiva –la primera división meiótica-para
generar dos espermatocitos secundarios haploides, cuyo tamaño corresponde
aproximadamente a la mitad del de los espermatocitos primarios. A continuación, los espermatocitos
secundarios experimentan una segunda división meiótica para producir cuatro
espermátidas haploides, cuyo tamaño se corresponde aproximadamente con la mitad
del de los espermatocitos secundarios. Las espermátidas se transforman
gradualmente en cuatro espermatozoides maduros en un proceso conocido como
espermiogenia. Todo el proceso de la espermiogenia dura unos 2 meses. Cuando
los espermatozoides están listos (al final de la espermiogenia) entran a los
túbulos seminíferos, luego al epidídimo (almacenamiento y fin de la maduración)
y al ser expulsados pasan por la uretra. En los túbulos seminíferos, los
espermatozoides son nutridos por las células de Sertoli.
Ovogenia
La
ovogenia (oogenia) es la secuencia de episodios por los que las ovogonias se
transforman en ovocitos maduros. Este proceso de maduración comienza antes del
nacimiento y termina después de la pubertad. La ovogenia continúa hasta la
menopausa, que es el cese permanente de la menstruación.
Maduración prenatal de los ovocitos
Durante
la vida fetal incipiente, las ovogonias proliferan por mitosis. Las ovogonias
crecen para formar los ovocitos primarios antes de nacer. A medida que se forma
el ovocito primario, las células del tejido conjuntivo lo rodean y crean una
sola capa de células epiteliales aplanadas y foliculares. El ovocito primario
encerrado por esta capa de células constituye un folículo primordial. Conforme
crece el ovocito primario durante la pubertad, las células epiteliales
foliculares se tornan cuboidales y luego cilíndricas, creando el folículo
primario. El ovocito primario se rodea enseguida de una cubierta de material
glucoproteínico acelular amorfo, la zona pelúcida.
Los
ovocitos primarios inician la primera división meiótica antes del nacimiento
pero la profase no termina hasta la adolescencia. Las células foliculares que
rodean al ovocito primario secretan, al parecer, una sustancia, el inhibidor de
la maduración ovocítica, que mantiene suspendido el proceso meiótico del
ovocito.
Maduración posnatal de los ovocitos
A
partir de la pubertad, cada mes madura un folículo y tiene lugar la ovulación,
salvo que se tomen anticonceptivos orales. La larga duración de la primera
división meiótica (hasta 45 años) puede explicar, en parte, la frecuencia
relativamente alta de errores meióticos, como la falta de disyunción, que se ve
con el aumento de la edad materna.
Los
ovocitos primarios con la profase suspendida (diploteno) son vulnerables a los
agentes ambientales, como las radiaciones. Después del nacimiento las niñas no
forman ningún ovocito primario, a diferencia de la producción continua de
espermatocitos primarios por los niños. Los ovocitos primarios permanecen
latentes en los folículos hasta la pubertad. Cuando madura un folículo, el
ovocito primario aumenta de tamaño poco antes de la ovulación, termina la
primera división meiótica para dar el ovocito secundario y el primer corpúsculo
polar. El ovocito secundario recibe casi todo el citoplasma y el corpúsculo
polar degenera. En la ovulación, el ovocito secundario inicia la segunda
división meiótica, pero sólo llega hasta la metafase y luego se detiene la
división. Si el espermatozoide penetra el ovocito secundario, se termina la
segunda división meiótica. Se forma una nueva célula que es la que retiene casi
todo el citoplasma (el ovocito fecundado) y el segundo corpúsculo polar). En
cuanto se expulsa el corpúsculo polar, finaliza la maduración del ovocito.
Los
ovarios de una niña recién nacida contienen aproximadamente dos millones de
ovocitos primarios pero la mayoría degenera durante la infancia, por lo que en
la adolescencia no quedan más de 40.000. De estos, sólo unos 400 se convertirán
en ovocitos secundarios y se expulsarán con la ovulación durante el período
fértil.
Comparación de los gametos
El
ovocito es una célula muy voluminosa si se compara con el espermatozoide, y
además es inmóvil, mientras que el espermatozoide microscópico es sumamente
móvil.
El
ovocito está rodeado por la zona pelúcida y una capa de células foliculares, la
corona radiada. El ovocito también posee abundante citoplasma.
En
cuanto a la rotación de los cromosomas sexuales, hay dos tipos de
espermatozoides normales: 23X y 23Y, mientras que sólo existe un tipo de
ovocito secundario 23X.
La
diferencia en la dotación de cromosomas sexuales de los espermatozoides
constituye la base de la determinación sexual primaria.
Decidua
La
decidua corresponde a un endometrio especializado muy modificado durante el
embarazo. La decidualización (transformación del endometrio secretor en
decidua) depende de la acción de estrógenos y progesterona, así como de
factores secretados por el blastocisto en proceso de implantación.
William
Hunter un ginecólogo británico aportó la primera descripción a la membrana
decidual. La decidua se clasifica en 3 partes de acuerdo a su posición
anatómica. Aquella situada directamente debajo de la implantación del
blastocisto se modifica por la invasión del trofoblasto y se convierte en la
decidua basal. La decidua capsular cubre al blastocisto en crecimiento y lo
separa inicialmente del resto de la cavidad uterina. El resto del útero se
halla revestido por la decidua parietal algunas veces llamada decidua vera.
Fecundación
El
lugar habitual de la fecundación es la ampolla de la trompa uterina.
La
fecundación es una secuencia compleja de sucesos moleculares coordinados que
comienza por el contacto entre un espermatozoide y un ovocito secundario.
La
fecundación es una secuencia de
acontecimientos coordinados:
·
Paso
del espermatozoide a través de la corona radiada: La
dispersión de las células foliculares de la corona radiada y la zona pelúcida
se debe a la acción de la enzima hialurodinasa liberada desde el acrosoma.
·
Penetración
de la zona pelúcida: Es la fase esencial para la fecundación. La
acción de las enzimas esterasas, acrosina y neuraminidasa disuelven la zona
pelúcida. Luego ocurre la reacción zonal
en la que la zona pelúcida se vuelve impermeable.
·
Fusión
de las membranas plasmáticas del ovocito y el espermatozoide: Las
membranas plasmáticas del ovocito el espermatozoide se fusionan. La cabeza y la
cola del espermatozoide entran el citoplasma del ovocito pero la membrana
plasmática del espermatozoide se queda rezagada.
·
Finalización
de la segunda división meiótica del ovocito y formación del pronúcleo femenino. La
penetración del ovocito por el espermatozoide estimula al ovocito para que
termine la segunda división meiótica y forma un ovocito maduro y un segundo
corpúsculo polar. Después se forma el pronúcleo femenino.
·
Formación
del pronúcleo masculino: Dentro del citoplasma del ovocito, el
núcleo del espermatozoide crece para dar el pronúcleo masculino y la cola del
espermatozoide degenera. El ovocito que contiene dos pronúcleos haploides se
denomina óotide.
·
En
cuanto los productos se fusionan en único agregado diploide de cromosomas, el
óotide se transforma en cigoto. Los cromosomas del cigoto se
disponen sobre un huso de segmentación
que prepara la segmentación del cigoto.
Segmentación del Cigoto
La
segmentación consiste en divisiones mitóticas repetidas del cigoto que
determinan un rápido aumento en el volumen de células. Estas células
embrionarias denominadas blastómeros van reduciendo su tamaño con cada división.
La
segmentación ocurre normalmente cuando
el cigoto recorre la trompa en dirección al útero. Durante la segmentación el
cigoto permanece dentro de la zona pelúcida. La división del cigoto en
blastómeros comienza unas 30 horas después de la fecundación.
Cuando
existen entre 12 y 32 blastómeros el ser humano en desarrollo se denomina
mórula. La mórula esférica se forma unos 3 días después de la fecundación y
entra al útero.
Formación del blastocisto
Poco
después de que la mórula entre en el útero, aparece en su interior una cavidad
llena de líquido la cavidad blastocística. El líquido pasa de la cavidad
uterina a través de la zona pelúcida, para crear este espacio. Conforme la
cavidad blastocística se llena de líquido, separa los blastómeros en dos
porciones.
Una
capa celular externa y delgada, el trofoblasto
(del griego trophe, nutrición), que da lugar a la porción embrionaria de la
placenta.
Un
grupo de blastómeros centrales, la masa celular interna, que da lugar al
embrión, como este es el primordio del embrión a la masa celular se le llama embrioblasto.
Durante este estadio del desarrollo, blastogenia¸ se denomina blastocisto al
fruto de la concepción.
El blastocisto
En
las etapas más tempranas del desarrollo del blastocisto humano, la pared de la
vesícula blastodérmica primitiva consta de una sola capa de ectodermo. Tan
temprano como 4 o 5 días después de la fecundación, la blástula de 58 células
se diferencia en 5 células productoras del embrión, la masa celular interna, y
53 destinadas a formar el trofoblasto.
Resulta
interesante que el blastocisto de 107 células no sea de mayor volumen que en
etapas más tempranas de la segmentación a pesar del líquido acumulado. Sus
dimensiones son de 0.155mm de diámetro, similares a las del cigoto inicial
posfecundación. En esta etapa las 8 células productoras del embrión están
rodeadas por 99 células de trofoblasto, y el blastocisto se libera de la zona
pelúcida como resultado de la secreción de proteasas específicas por las
glándulas endometriales en fase secretora.
El
desprendimiento de la zona pelúcida permite a las citocinas y hormonas
producidas por el blastocisto influir de manera directa sobre la receptividad
endometrial. Se han acumulado pruebas de que el blastocisto secreta IL-1α e
IL-1β y que esas citocinas pueden influir de manera directa en el endometrio.
Se ha demostrado que los embriones secretan gonodotropina coriónica humana que
podría influir en la receptividad endometrial. Se cree que el endometrio
receptivo responde con la producción del factor inhibidor de la leucemia y el
factor estimulante de colonias 1. Estos incrementan la producción de proteasas
por el trofoblasto, que fragmentan las proteínas de la matriz extracelular
endometrial seleccionadas y permiten la invasión del trofoblasto.
Implantación
La
implantación del embrión en la cavidad uterina es una característica común de
todos los mamíferos. En los seres humanos ocurre seis a siete días después de
la fecundación.
Este
proceso puede dividirse en tres fases. (1) Aposición, adosamiento inicial del
blastocisto a la pared uterina, (2) Adhesión, aumento del contacto físico entre
el blastocisto y el epitelio uterino e (3) Invasión, penetración o invasión del
sincitiotrofoblasto al interior del endometrio, el tercio interno del miometrio
y la vasculatura uterina.
La
implantación exitosa requiere de la cebación apropiada del endometrio receptor
por los estrógenos y la progesterona. La receptividad uterina se limita a los
días 20-24 del núcleo. La adherencia al epitelio tiene la mediación de
receptores de superficie celular en el sitio implantación que interactúan con
los receptores del blastocisto.
El
desarrollo del epitelio receptivo es secundario a la producción pos-ovulatoria
de estrógenos y progesterona del cuerpo lúteo.
Si
el blastocisto llega al endometrio después del día 24 del ciclo, su posibilidad
de adherirse disminuye por la síntesis de glucoproteínas que evitan la
interacción con los receptores del blastocisto.
En
el momento de su interacción con el endometrio, el blastocisto está constituido
por 100 a 250 células y se adhiere laxamente al epitelio endometrial por un
proceso denominado aposición que ocurre por lo general en el endometrio de la
pared posterosuperior del útero.
Diferenciación del trofoblasto
Para
el octavo días posfecundación, después de la implantación inicial, el
trofoblasto se ha diferenciado en un sincitio externo multinucleado, el
sincitiotrofoblasto primitivo y una capa de células mononucleares primitivas,
el citotrofoblasto
Después
del término de la implantación, el trofoblasto se diferencia aún más por dos vías principales lo que da origen al
trofoblasto de las vellosidades y al extravelloso. Ambas vías crean una
población de células de trofoblasto que poseen funciones distintas cuando
entran en contacto con tejidos maternos.
Del trofoblasto de las vellosidades surgen
las vellosidades coriónicas que
transportan en especial oxígeno y nutrimentos desde la madre al feto. El trofoblasto extravelloso migra hacia el
interior de la decidua y el miometrio y también penetra en la vasculatura
materna. De forma adicional el trofoblasto extravelloso se clasifica en
trofoblasto intersticial y trofoblasto intravascular. El trofoblasto
intersticial invade la decidua y al final penetra en el miometrio para formar
las células gigantes del lecho placentario. Estas células del trofoblasto
también rodean a las arterias espirales. El trofoblasto intravascular ingresa a
la luz de las arterias espirales.
Desarrollo embrionario después de la
implantación
Invasión Trofoblástica temprana
Después
de la erosión suave entre las células epiteliales del endometrio superficial,
las células invasivas del trofoblasto se introducen de manera más profunda y
para el décimo día el blastocisto está por completo rodeado por este tejido.
A
los nueve días del desarrollo, la pared del blastocisto está dispuesta hacia la
luz del útero y está constituida por una sola capa de células aplanadas. Tan
pronto como 7.5 días después de la fecundación, la masa celular interna o disco
embrionario se diferencia en una capa gruesa de ectodermo primitivo y una
subyacente de endodermo. Algunas pequeñas células aparecen entre el disco
embrionario y el trofoblasto, y cierran un espacio que se convierte en la
cavidad amniótica.
Formación de lagunas dentro del
sincitiotrofoblasto
Alrededor
de 12 días después de la concepción, un sistema de conductos intercomunicantes
de lagunas trofoblásticas atraviesa la capa de sincitiotrofoblasto del
trofoblasto. A medida que el embrión crece, el sincitiotrofoblasto basal invade
más la decidua basal materna. Tras la invasión de las paredes de los capilares
deciduales superficiales, las lagunas se llenan de sangre materna.
Bibliografía:
Obstetricia de Williams 23a edición, páginas de la 23 a 54.
Embriología clínica de Keith L. Moore 8va edición, páginas de la 15 a la 20
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