Embriología: gametogénesis, fecundación y desarrollo embrionario en la Universidad

Embriología: Desarrollo y Conceptos Fundamentales

Es la rama de la biología que estudia el desarrollo y como se forma el embrion. Estudia las primeras 8 semanas del desarrollo embrionario.

Conceptos Clave en Embriología

Gametogénesis: espermatogénesis y ovogénesis Fecundación: se necesitan los ovocitos y los espermatozoides para llevarla a cabo. Organogénesis: cambios que permiten que las capas embrionarias se transformen en los órganos

Introducción Histórica y Relevancia Actual

• Siglo VI. a.C > huevos de gallina (primeros estudios a partir del desarrollo embrionario)

Siglo XVI > mezcla de coágulo de sangre (regla) y semen > feto (definición) Finales del siglo XVI > invención del microscopio > estudio de cerca (ver espermatozoides ... ) Hoy en día > el estudio del origen y el desarrollo del embrion, necesario para entender las anomalías anatómicas que ocurren en personas adultas.

Gametogénesis: Formación de Gametos

Es el proceso de creación de los gametos. Es el primer proceso que tiene que suceder para que mediante la fecundación obtengamos un cigoto y de ahí un embrión.

Tipos de Gametogénesis

Espermatogénesis > espermatozoides Ovogénesis > ovocitos

En la gametogénesis se preparan los gametos para la fecundación mediante la disminución del número de cromosomas sexuales a la mitad (meiosis, primera división meiótica a un cromosoma homólogo y segunda división a una sola cromatida) de las células y modificación de la forma. De esta manera en la fecundación recuperaremos el número de cromosomas normal de la especie

Espermatogénesis: Producción de Espermatozoides

Es una producción continua, que se genera en los túbulos seminíferos (proceso de fuera hacia dentro, de la pared al centro)

• Es el proceso en el cual las espermatogonias se convierten en espermatozoide maduro

> Las espermatogonias se mantienen latentes durante el desarrollo fetal, hasta la adolescencia En la adolescencia, se producen cambios y divisiones para producir espermatozoides

Proceso de Espermatogénesis

1. Empieza con las células germinales primordiales y serán las predecesoras de la primera célula de la espermatogénesis y ovogénesis (son células unisex, igual para espermatogénesis y para ovogénesis).
2. Se diferencian en las espermatogonias (primera celula de la espermatogenesis). Estas se mantienen latentes durante el desarrollo fetal, hasta la adolescencia.
3. Una vez el cambio hormonal (adolescencia), las espermatogonias se irán dividiendo (división mitótica) hasta formarespermatozoides primarios.
4. Estos últimos sufrirán la primera división meiótica (separación de cromosomas homólogos, reducción de material genético a la mitad) formando espermatozoides secundarios.
5. Estos tendran la segunda division meiotica (separación de cromatidas) dando 4 células hijas llamadas espermátidas.
6. A continuación, estas espermátidas sufrirán un proceso de cambios (formar cabeza y cola) llamado espermiogénesis convirtiéndose en espermatozoides maduros.
7. Una vez se producen los espermatozoides pasan a la parte interior del túbulo seminífero y luego pasan al epididimo (ahí pasan un tiempo para madurar), para después pasar por los túbulos eferentes y finalmente salir por la uretra.

primordial germ cell 46 XY = 4n testis Sertoli cell epididymis spermatogonium 46 XY seminiferous tubules mitotic division primary spermatocyte 46 XY = 4n meiotic division I sperm secondary 23X 23Y head spermatocyte- 2n 2n acrosome division Il spermatids- 23X 23X 23Y 23Y n n n n mature sperm lumen @ 2010 Encyclopedia Britannica, Inc.

Características de los Espermatozoides

Acrosoma: vesículas derivadas del aparato de Golgi -> enzima proteolítica (importancia para la fecundación) Cambio en los centriolos: uno forma el flagelo y el otro rodea el flagelo en forma de anillo. Elongación del citoplasma hacia el flagelo reduciendo el tamaño Acumulación de mitocondrias detrás del cuello, en la parte inicial de la cola Están las enzimas de lisis formadas en el aparto de Golgi. El acrosoma, contiene estas enzimas, se envuelve alrededor de la cabeza. Uno de los centriolos formará el flagelo, y el otro envolverá la cola (la unión de la cabeza y la cola). El citoplasma empezará a alargarse, quedándose pegado a la cola (cambia forma de la célula). Las mitocondrias se colocarán en la parte inicial de la cola para dar energía, para el movimiento de la cola.

Ovogénesis: Formación de Ovocitos

Ovarios: donde se irán creando / acumulando todos los ovocitos que se irán soltando en la ovulación. Trompas de falopio: donde pasará el ovocito hasta ser fecundado si se junta con un espermatozoide.

• Útero: Si se junta con un espermatozoide será donde se implanta el ovocito fecundado.

Los ovocitos no están continuamente generándose. OVOCITO = ÓVULO En el embrión, hay unas células primordiales (iguales para embrión masculino y femenino) que se diferencian (divisiones mitóticas) en las ovogonias. Las ovogonias, se multiplican por mitosis hasta llegar al número máximo de células germinales. Algunas incluso se diferencian y aumentan de tamaño dando así ovocitos primarios. Antes del nacimiento del feto, se logra el número máximo de células germinales (del feto, no de la madre), luego muchos se degeneran (deterioran). No es un proceso continuo de gametogénesis. Al nacer tenemos unos 400.000 ovocitos o folículos ??? , al inicio de la pubertad 40.000 y de esos solo 400 se desarrollan durante aproximadamente 30 años fértiles hasta la menopausia y realmente solo unos pocos de ellos serán fecundados

8 9 Cuerpo lúteo Cuerpo en lúteo Ovulación 7 Ovocito secundario Ovocito primario Folículo primario 3 a medida que se envuelva de más capas celulares 6 Folículo roto Folículo secundario Folículo 4 5 de Graaf Trompas de Falopio Ovario Útero 2 1 Folículo primordial degeneración = 4n spermatid cytoplasm meioticDe los que quedan en la semana 12 del embarazo (ovocitos primarios del feto no de la madre), comenzarán la 1º meiosis y se bloquearán en la profase manteniendo la meiosis sin acabar (hasta la pubertad). Los ovocitos aparecen recubiertos de células epiteliales denominadas folículos (*)

Tipos de Folículos Ováricos

Primordiales (cuando son pequeños y recientes) Primarios Secundarios Folículos de Graaf (cuando se le añaden muchas células alrededor) (el que madura y más se agranda)

1. En cada ciclo ovárico se preparan varios folículos y llega el ÚNICO.
2. El ovocito de ese folículo cumple entonces la meiosis I, que teníamos bloqueada.
3. Al final meiosis I, habrá dos células: ovocito secundario (2n, grande) + cuerpo polar (2n, pequeño).
4. En la meiosis II, el cuerpo polar primario se divide en 2 haploides n.
5. Al comienzo meiosis II, el ovocito secundario queda bloqueado en la metafase II y es liberado del ovario mediante la ovulación.
6. La meiosis II solo termina si ese ovocito es fecundado por el espermatozoide (si no se degenera en un día)
7. Entonces, del ovocito secundario fecundado obtendremos el cuerpo polar secundario (haploide n, pequeño) y el ovocito (haploide n, grande), se adhiere en las trompas.

Tras la liberación del ovocito secundario el folículo se queda a la espera a saber qué pasa: El folículo segrega diferentes hormonas y señalización para que se vaya formando del endometrio por si hay fecundación que el óvulo fecundado se pueda implantar. Si no ocurre la fecundación parará de mandar esa señalización y ocurrirá el periodo (menstruación) donde ese endometrio y el ovocito no fecundado se expulsarán y el folículo (cuerpo lúteo) se degenerará.

Fecundación: Unión de Gametos

Proceso del Ovocito en la Fecundación

OVOCITO

• Ovulación > se libera el ovocito y se adhiere a las trompas de Falopio.

Con los movimientos de las trompas se situa en la zona distal de la trompa.

• Si hay espermatozoides, puede producirse la fecundación.
• Si no hay espermatozoides, el ovocito se perderá.

Proceso de los Espermatozoides en la Fecundación

ESPERMATOZOIDES Ganancia de capacidad de movimiento al atravesar el epididimo -> eyaculación.

• Pegajoso: no sale de vagina Mayor movilidad al acercarse al útero. Al entrar en el útero se vuelve más líquido (ph + básico que vagina) Capacitación (cambiar proteínas, receptores de membrana, para unión ovocito) e hiperactivación (movimientos + bruscos)
• REACCIÓN ACROSÓMICA:

1. Gracias a los dos procesos (capacitación e hiperactivación) el espermatozoide será capaz de entrar a través de las células que rodean el ovocito, la corona radiata.
2. El espermatozoide tiene enzimas proteolíticas en el acrosoma, gracias a ellas será capaz de atravesar la zona pelúcida del ovocito y que ocurra la fecundación.

Oogenesis Follicle development Mitosis Oogonium 2n Primordial follicle Primary oocyte arrested in prophase I 2n Primordial follicle Before birth Childhood - ovary inactive From puberty to menopause Primary follicle 2n Primary pocyte Growing follicle Meiosis ! ₼ n Secondary oocyte First polar body (dies) Ovulation n Secondary oocyte, arrested in metaphase II, ovulated Meiosis I (completed only if fertilized) 1 2n Zygote Corpus luteum n Second polar body (dies) Fusión membranas Atravesar la zona pelúcida C Reacción acrosómica 4 Zona pelúcida Fusión núcleos Mature follicle3) El ovocito manda una señal a la zona pelúcida para compactarse imposibilitando la entrada de más espermatozoides.

Desarrollo Temprano del Embrión: Primera Semana

1. El CIGOTO se crea tras la fecundación (día 0) originado en las trompas de falopio y será la primera célula de la persona. Es totipotente, esto es, a través de ella genera todo tipo de tejidos y de células. (se divide)
2. Comienza el proceso de SEGMENTACIÓN (días 1-2) > consiste en la división celular por mitosis, se irán reduciendo el tamaño e irán aumentando la cantidad de células, a todas esas células se les llama blastomeros
3. A continuación, durante los (días 2-4) su estructura será superior a 12-16 células, lo que se denomina MÓRULA la cual se dirige hacia el útero.
4. Finalmente, en los (días 4-5) llega al útero y ahí se compactará creando el BLASTOCISTO que podemos dividir en tres partes: Embrioblasto: es la masa celular interna que da origen al embrión. Trofoblasto: es la masa celular externa que tiene la función de nutrición del embrión. Blastocele: es la cavidad blastocítica, la cual está llena de líquido uterino.

Embrión día 2 Embrión día 3 Mórula (día 4) Cigoto (día 1) Blastocisto (dia 5) Fecundación (día 0) Implantación

1. La IMPLANTACIÓN ocurre en los (días 5-9) y es indispensable para que el embrión se desarrolle ya que de esta manera se nutre al embrion con oxígeno y nutrientes de la circulación materna.
2. El blastocisto se desprende de la zona pelucida de la capa externa (ECLOSIÓN)
3. Para que así el trofoblasto pueda apoyarse en el endometrio poniendose en contacto las células del trofoblasto del blastocisto y el endometrio, aumentando así su comunicación y finalmente se adhiere (APOSICIÓN Y ADHESIÓN)
4. El trofoblasto comienza a invadir el tejido materno y se va incluyendo en el endometrio (INVASIÓN).
5. Estos 2 se dividen en otros dos tipos celulares: SEMANA 1 O 2 ?? Trofoblasto: Sincitiotrofoblasto y Citotrofoblasto Embrioblasto: Epiblasto y Hipoblasto (DISCO GERMINATIVO BILAMINAR)

Periodo Embrionario: Segunda Semana

• Disco germinativo bilaminar (2 capas):

EPIBLASTO: son el grupo de células que originarán al embrión. (E) Creará la CAVIDAD AMNIÓTICA (D) (se llenará de líquido amniótico)

0 HIPOBLASTO: son el grupo de células que originarán las membranas (C) extraembriónicas (amnios, saco vitelino (placa precordal), corion, alantoides ... )(*)

BLASTOCELE: es la cavidad embrionaria, continuará desarrollandose y dará lugar a otras estructuras como la placenta. (F)

• Se crea la circulación primitiva del embrión, precursora de la placenta, gracias a la diferenciación de los:

0 SINCITIOTROFOBLASTO: invade los vasos sanguíneos de la madre, que se les denomina red lacunar. (A) CITOTROFOBLASTO: se convierten en estructuras más complejas que se llaman las vellosidades coriónicas primarias, que daran lugar al corion (B)

(*) Las células del hipoblasto van migrando y duplicando creando otra cavidad, la cavidad del saco vitelino primario que después se dividirá en 2. Por un lado el saco vitelino secundario en el que una esquina es la placa precordal, que es de donde surgirá la cabeza del feto, y por otro lado los restos de saco vitelino primario que se degenera (a otras estructuras)

O O A Blastocele A Trofoblasto Cavidad amniotic Citotrofoblasto Techo abierto de la cavidad amniótica Epiblasto Hipoblasto D Mesodermo extraembrionar B C Endodermo parietal Membrana amniotica Epiblasto Vellosidades secundarias Saco vitelino primario Mesodermo esplicnico del saco vitelino Hipoblasto Celoma extraembrionario E Mesodermo extraembrionario F Vellosidades primarias Saco vitelino secundario Saco vitelino primario Restos del saco vitelino primario Día 6/7 Día 7/8 Día 8/9 Día 5/6 Eclosión Aposición Adhesión Invasión B D E C Masa celular interna