Gametogenesis parte 1

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Gametogénesis 
Cátedra de Embriología
Dra. Carolina Aquino – Esp. en Ginecología y Obstetricia
Objetivos de la clase
Comprender el origen y migración de las Células Germinales Primordiales (CGP).
Diferenciar los procesos de Mitosis y Meiosis en el contexto germinal.
Analizar la Ovogénesis: maduración prenatal y posnatal.
Analizar la Espermatogénesis y Espermiogénesis.
Identificar las correlaciones clínicas principales (Anomalías cromosómicas).
Origen y Células Germinales Primordiales
Introducción
Concepto: El desarrollo inicia con la Fecundación.
Definición: Proceso mediante el cual el gameto masculino (espermatozoide) y el femenino (ovocito) se unen.
Resultado: Formación de una célula única llamada Cigoto.
Importancia: Derivación de todos los tejidos corporales a partir de esta unión.
Nota Importante: Dres., todo lo que veremos en esta carrera comienza aquí. El cigoto es la célula totipotencial por excelencia. Sin gametos competentes, no hay cigoto viable, y ahí es donde entra nuestra labor en medicina reproductiva.
Origen de las Células Germinales Primordiales(CGP)
¿Qué son? Células Germinales Primordiales (CGP).
Tiempo: 2.ª Semana de desarrollo.
Ubicación: Se forman en el Epiblasto.
Características: Son las precursoras de los gametos; células pluripotenciales
Es curioso: aunque los gametos residen en las gónadas (ovarios/testículos), NO se originan allí. Nacen "lejos" y deben viajar. Si no entienden este origen epiblástico, no entenderán los teratomas después.
Migración de las CGP – Fase 1
Tiempo: 3.ª Semana (Gastrulación).
Ruta: Se desplazan a través de la Línea Primitiva.
Destino temporal: Se alojan en la pared del Saco Vitelino (cerca de la alantoides).
Nota: Durante la gastrulación, estas células se mueven hacia una zona extraembrionaria (el saco vitelino) para protegerse mientras el embrión empieza a formar sus capas básicas.
Ruta a las Gónadas – Fase 2
Tiempo: 4.ª semana.
Movimiento: Migración ameboide desde el saco vitelino.
Ruta: A través del mesenterio dorsal del intestino posterior.
Llegada: Alcanzan las Gónadas en desarrollo (crestas genitales) al final de la 5.ª semana.
Nota: Este viaje es crítico. Si las células no llegan a la cresta genital, la gónada no se desarrolla (disgenesia gonadal). Es un viaje largo para una célula microscópica.
Preparación para la Fecundación
Objetivo: Adaptar las células germinales para la fecundación.
Proceso 1: Gametogénesis (Meiosis).
Reducción del número de cromosomas (Diploide 2n -> Haploide n).
Proceso 2: Citodiferenciación.
Cambios morfológicos para completar la maduración.
Nota: No basta con llegar a la gónada. Ahora estas células deben "entrenarse" y cambiar su equipaje genético y su forma física.
Correlación Clínica - Teratomas
Definición: Tumores de origen controvertido, formados por tejidos derivados de las tres capas germinales (hueso, piel, diente, músculo).
Etiología: CGP que se desviaron durante su migración (ej. en región sacrococcígea o bucal).
Características: Pluripotencialidad. Pueden ser benignos o malignos.
Incidencia: El teratoma sacrococcígeo es el tumor más común en recién nacidos.
Nota: Como ginecólogos, a veces vemos estos tumores en ovarios (quistes dermoides). Son la prueba viviente de que las CGP pasaron por ahí y decidieron diferenciarse por su cuenta.
Teoría Cromosómica y División Celular
Herencia Cromosómica
Carga Genética Humana: Aprox. 23,000 genes.
Cromosomas: 46 en total (Células somáticas).
22 pares de Autosomas.
1 par de Cromosomas Sexuales.
Pares Homólogos: Uno derivado del padre y otro de la madre.
Sexo Genotípico: XX (Femenino), XY (Masculino).
Mitosis I
Definición: División celular de células somáticas.
Requisito Previo: Duplicación del ADN (fase S) -> Cromosomas con cromátidas hermanas.
Resultado: 2 células hijas genéticamente idénticas a la madre (2n).
Recuerden: En mitosis, clonamos células. Es esencial para el crecimiento y reparación de tejidos.
Mitosis II (Fases)
Profase: Condensación de cromosomas, inicio del huso mitótico.
Prometafase: Ruptura de envoltura nuclear.
Metafase: Alineación en el plano ecuatorial. Clave para cariotipos.
Anafase: Separación de cromátidas hacia los polos (centrómero se divide).
Telofase: Descondensación y citocinesis.
Meiosis I
Exclusiva: Células germinales.
Tipo: División Reduccional (de 46 a 23 cromosomas).
Sinapsis: Alineación precisa de cromosomas homólogos (par materno con par paterno).
Bivalentes: Estructura formada por los 4 cromátidas de los homólogos apareados.
Entrecruzamiento (Crossing Over)
Momento: Profase de la Meiosis I (Paquiteno).
Mecanismo: Intercambio de segmentos de ADN entre cromátidas no hermanas.
Quiasma: Punto físico donde ocurre el intercambio (forma de X).
Frecuencia: 30-40 eventos por división meiótica.
Nota: Aquí está la magia de la individualidad. Por esto ningún hermano es idéntico a otro (salvo gemelos monocigóticos).
Meiosis II
Tipo: División Ecuacional (similar a una mitosis, pero sin replicación de ADN previa).
Proceso: Separación de las cromátidas hermanas en el centrómero.
Resultado Final: Células haploides (23 cromosomas, 1N de ADN).
Nota: Es vital entender que al final de la Meiosis I, la célula tiene 23 cromosomas pero con doble cromátida. La Meiosis II separa esas cromátidas.
Resultado de la Meiosis
Variabilidad Genética:
Por el entrecruzamiento (mezcla intra-cromosómica).
Por distribución aleatoria de homólogos (mezcla inter-cromosómica).
Haploidía: Permite que, al fecundar, se restablezca el número diploide (23 + 23 = 46).
Gametos Maduros
Ovogénesis:
1 Ovocito maduro (se lleva casi todo el citoplasma).
3 Cuerpos polares (degeneran).
Espermatogénesis:
4 Espermátidas funcionales del mismo tamaño.
Nota: La naturaleza apuesta por calidad en la mujer (un solo ovocito bien nutrido) y por cantidad en el hombre.
Anomalías Cromosómicas
Anomalías Numéricas
Euploidía: Número correcto (n o 2n).
Aneuploidía: Cualquier desviación del número euploide.
Trisomía: Un cromosoma extra (47).
Monosomía: Falta un cromosoma (45).
Origen: Generalmente por No Disyunción.
No Disyunción
Definición: Fallo en la separación durante la división.
En Meiosis I: No se separan los homólogos.
En Meiosis II: No se separan las cromátidas.
Consecuencia: Gametos con 24 cromosomas (sobra uno) o 22 cromosomas (falta uno).
Fecundación:
24 + 23 normal = 47 (Trisomía).
22 + 23 normal = 45 (Monosomía).
Síndrome de Down (Trisomia 21)
Causa: Copia extra del cromosoma 21.
Origen: 95% por no disyunción meiótica (75% de origen materno, meiosis I).
Mosaicismo: 4% de los casos (error mitótico posfecundación).
Clínica: Retraso mental, braquicefalia, pliegue palmar único, defectos cardíacos congénitos.
Impacto de la Edad Materna
Dato Clave: A los 35 años, el riesgo es 1/385; a los 40 años, 1/100.
Razón: Envejecimiento del ovocito (detenido en profase I durante décadas).
Nota: Como médicos, deben asesorar a las pacientes mayores de 35 años sobre pruebas de tamizaje prenatal debido a esta curva exponencial de riesgo.
Otras Trisomias
Síndrome de Edwards (Trisomía 18):
Micrognatia, puños cerrados con superposición de dedos, pie en mecedora. Alta mortalidadde gato (Cri-du-chat):
Deleción parcial del brazo corto del cromosoma 5 (5p).
Llanto agudo característico, microcefalia, discapacidad intelectual.
Microdeleciones: Pérdidas muy pequeñas (ej. 22q11 DiGeorge).
Impronta Genómica
Concepto: La expresión del gen depende de si viene del padre o de la madre.
Microdeleción 15q11-15q13:
Si el cromosoma defectuoso es Materno -> Síndrome de Angelman (Risa frecuente, discapacidad motora).
Si el cromosoma defectuoso es Paterno -> Síndrome de Prader-Willi (Obesidad, hipogonadismo, hiperfagia).
Ovogénesis
Maduración Prenatal
Diferenciación: Al llegar a la gónada, las CGP se vuelven Ovogonias.
Proliferación: Mitosis masiva hasta el 5.º mes (7 millones).
Ovocitos Primarios: Las ovogonias inician Meiosis I y se detienen en Profase.
Etapa de Diploteno
Estado de reposo: Los ovocitos primarios no terminan la profase.
Causa: OMI (Inhibidor de Maduración de los Ovocitos) secretado por células foliculares.
Duración: Desde la vida fetal hasta la pubertad (y hasta la menopausia para los últimos ovocitos, aprox. 40 años).
Riesgo: A mayor tiempo en diploteno, mayor riesgo de errores al reactivarse.
Folículos Primordiales
Estructura: Ovocito primario rodeado de una capa de células epiteliales planas.
Reserva: Al nacer hay entre 600,000 y 800,000.
Atresia: En la niñez muchos mueren; a la pubertad llegan solo 40,000.
Maduración en Pubertad
Ciclicidad: Cada mes, 15-20 folículos son reclutados.
Folículo Primario (Preantral): Células se vuelven cúbicas y estratificadas (granulosa).
Folículo Secundario (Antral): Aparece espacio con líquido (antro).
Tamaño: 25 mm o más.
Estructura:
Teca interna (secretora de esteroides) y externa (fibrosa).
Zona Pelúcida (glucoproteínas).
Cúmulo oóforo.
Listo para ovular: Previo al pico de LH.
Folículo de Graaf (Maduro)
Ovulación
Desencadenante: Pico de Hormona Luteinizante (LH).
Efecto: El ovocito primario completa Meiosis I.
Producto: Ovocito Secundario + 1.er Cuerpo Polar.
Parada: El ovocito secundario entra en Meiosis II y se detiene en Metafase II.
Nota: Solo si un espermatozoide penetra, el ovocito terminará esta segunda meiosis.
Espermatogénesis
Inicio y Localización
Diferencia clave: Inicia en la Pubertad (no prenatal).
Lugar: Luz de los túbulos seminíferos.
Proceso: Espermatogonias -> Espermatozoides.
Duración: Aprox. 74 días.
Células de Sertoli
Ubicación: Dentro del túbulo seminífero.
Funciones:
Sostén estructural.
Protección (Barrera hematotesticular).
Nutrición de células germinales.
Fagocitosis de cuerpos residuales.
Proceso de División
Espermatogonias Tipo A: Células madre (mitosis).
Espermatogonias Tipo B: Precursoras directas.
Espermatocitos Primarios: Entran en Profase I (larga duración, 22 días).
Espermatocitos Secundarios: Haploides, resultado de Meiosis I.
Espermátidas: Haploides, resultado de Meiosis II.
Espermiogénesis
Definición: Cambios morfológicos sin división celular (Espermátida -> Espermatozoide).
Pasos:
Formación del Acrosoma (enzimas para penetrar el óvulo).
Condensación del núcleo.
Formación del cuello, pieza intermedia y cola.
Eliminación de la mayor parte del citoplasma.
Regulación Hormonal
LH (Hormona Luteinizante): Se une a Células de Leydig -> Produce Testosterona (esencial para espermatogénesis).
FSH (Hormona Folículo Estimulante): Se une a Células de Sertoli -> Estimula producción de fluido testicular y proteínas receptoras de andrógenos.
Gametos Anormales
Ovocitos: Pueden tener núcleos dobles (rara vez maduran).
Espermatozoides:
Hasta el 10% pueden ser anormales en un hombre fértil.
Defectos: Cabeza gigante, pequeña, doble, o cola anómala.
Impacto: Si el porcentaje es muy alto (>80-90% anómalos), causa infertilidad (Teratozoospermia).
Nota: En fertilidad, no solo importa cuántos espermatozoides hay, sino qué tan “buenos" (morfológicamente normales) son.
Cuestionário
¿Cuál es el origen embrionario de las células germinales primordiales (CGP) y en qué semana aparecen?
Describe la ruta de migración de las células germinales primordiales hasta las gónadas.
¿Qué es la "no disyunción" y qué consecuencias clínicas tiene?
¿Cuál es la causa genética más común del síndrome de Down y qué factor materno aumenta su riesgo?
¿Cuál es la única monosomía de cromosomas sexuales compatible con la vida y qué evento la origina comúnmente?
Define el proceso de "entrecruzamiento" (crossing over) y su importancia biológica.
          
7. ¿Qué es la impronta genómica y qué síndromes clínicos ejemplifican este fenómeno en el cromosoma 15?
8. ¿En qué fase de la meiosis se detienen los ovocitos primarios antes del nacimiento y qué molécula mantiene este estado?
9. ¿Qué evento hormonal induce la finalización de la primera división meiótica en el ovocito y cuándo ocurre?
10. ¿En qué fase se detiene el ovocito secundario antes de la fecundación y cuánto tiempo sobrevive si no es fecundado?
11. ¿Cuáles son las funciones principales de las células de Sertoli durante la espermatogénesis?
12. Define espermiogénesis (espermioteliosis) y enumera sus cuatro cambios morfológicos clave.
    
Respuestas
1. Respuesta: Las CGP derivan del epiblasto y se forman durante la segunda semana de desarrollo.
2. Respuesta: Durante la gastrulación, se desplazan por la estría primitiva hacia la pared del saco vitelino. En la cuarta semana, migran desde el saco vitelino hacia las gónadas en desarrollo, a las que llegan al final de la quinta semana.
3. Respuesta: Es el fallo en la separación de un par de cromosomas homólogos (Meiosis I) o de las cromátidas hermanas (Meiosis II o Mitosis), provocando que un gameto reciba 24 cromosomas y otro 22. Su unión con un gameto normal genera trisomías (como el síndrome de Down) o monosomías.
4. Respuesta: El 95% de los casos se debe a una trisomía 21 por no disyunción meiótica, que ocurre mayoritariamente durante la formación del ovocito. El riesgo aumenta significativamente con la edad materna, especialmente a partir de los 35 años.
5. Respuesta: Es el síndrome de Turner (45,X). En el 80% de los casos, la causa es la no disyunción en los cromosomas del progenitor masculino durante la meiosis.
Respuestas
6. Respuesta: Es el intercambio de segmentos de cromátides entre cromosomas homólogos pareados durante la Profase I de la meiosis. Su función es incrementar la variabilidad genética mediante la redistribución del material genético.
7. Respuesta: Es la expresión diferencial de un gen dependiendo de si se hereda del padre o de la madre. La microdeleción de la región 15q11-15q13 causa el síndrome de Prader-Willi si es de origen paterno, y el síndrome de Angelman si es de origen materno.
8. Respuesta: Se detienen en la etapa de diploteno de la profase I. Este estado es mantenido por el inhibidor de la maduración de los ovocitos (OMI), un péptido secretado por las células foliculares.
9. Respuesta: El pico de hormona luteinizante (LH) induce la terminación de la meiosis I justo antes de la ovulación.
Respuestas
10. Respuesta: Se detiene en la metafase de la segunda división meiótica unas 3 horas antes de la ovulación. Si no ocurre la fecundación, el ovocito degenera aproximadamente 24 horas después de la ovulación.
11. Respuesta: Las células de Sertoli sostienen, protegen y nutren a las células germinales, además de ayudar en la liberación de los espermatozoides maduros.
12. Respuesta: Es la transformación de espermátides en espermatozoides maduros. Incluye: 1) formación del acrosoma, 2) condensación del núcleo, 3) formación del cuello, pieza intercalar y cola, y 4) eliminación del citoplasma.
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