Introducción a la Embriología

La embriología comienza con las contribuciones de Hipócrates y Aristóteles.

Etapas del Desarrollo Prenatal

El desarrollo prenatal se divide en:

• Periodo Embrionario: Desde la fertilización hasta el final de la octava semana. Durante este periodo ocurre la Organogénesis, etapa vulnerable donde cualquier agresión puede manifestarse como un posible defecto congénito.
• Periodo Fetal: Desde la novena semana hasta el nacimiento.

División del Periodo Embrionario

El periodo embrionario se divide en dos:

• Periodo Embrionario Presomítico: Comprende las dos primeras semanas y media.
• Periodo Embrionario Somítico: Inicia en la tercera semana y termina en la octava semana.

Streeter (1940): Dividió el periodo embrionario en 23 estadios.

Ciclo Celular, Mitosis y Meiosis

El Ciclo Celular

El Ciclo Celular es la secuencia donde las células crecen y proliferan, y donde las células con DNA se dividen. Su duración es de 16 a 24 horas. Incluye los periodos de interfase y división (mitosis si son células somáticas o meiosis si son células germinales).

Durante la interfase se duplica el material genético. La interfase se divide en tres fases:

• Fase G1: Crecimiento inicial.
• Fase S: Replicación del DNA.
• Fase G2: Crecimiento final y preparación del aparato mitótico.

Durante la segmentación del cigoto, los blastómeros se dividen, pero no hay crecimiento celular; los blastómeros aumentan en número, pero disminuye su tamaño. Los primeros blastómeros presentan solo las fases S y M. Cuando el blastocisto inicia su implantación, el ciclo celular es completo y comienzan las fases G1 y G2.

Puntos de Control del Ciclo Celular

Los Puntos de Control vigilan que el DNA no esté dañado. Existen 4 puntos de control:

1. Primer punto de control: Regula la transición G1 a S, a través de la proteína del retinoblastoma (Rb). El factor de transcripción E2F impide que el ciclo celular avance de G1 a S. E2F liberado de Rb promueve la transcripción de genes.
2. Segundo punto de control: Regula la transición S a G2 y verifica el proceso de replicación del DNA.
3. Tercer punto de control: Regula la transición G2 a M y comprueba la replicación correcta del DNA.
4. Cuarto punto de control: Se manifiesta durante la metafase en la mitosis. Asegura el correcto anclaje de los cromosomas.

Mitosis (División Celular Somática)

La Mitosis es la división celular de células somáticas, donde 1 célula diploide forma 2 células diploides idénticas. Es esencial para el crecimiento y la reparación de tejidos. En el humano existen 46 cromosomas.

La división nuclear o cariocinesis tiene 5 etapas:

• Profase: Duplicación de los centriolos para formar los 2 centrosomas, condensación de los cromosomas, desaparición del nucléolo y de la cubierta nuclear.
• Prometafase.
• Metafase: Alineación de los cromosomas para formar la placa ecuatorial.
• Anafase: Separación de las cromátides hermanas que forman cromosomas individuales.
• Telofase: Descondensación de los cromosomas, situados en cada polo de la célula. Se produce la citocinesis.

Meiosis (División Celular Germinal)

La Meiosis es la división celular para formar gametos, células genéticamente diferentes de la célula de origen. Tiene 2 divisiones consecutivas y sin duplicación del DNA entre ellas: Meiosis I y Meiosis II.

Meiosis I: Cuatro Fases

1. Profase I: Los cromosomas se unen e intercambian segmentos (entrecruzamiento).
2. Metafase I: Los cromosomas unidos se organizan en la placa ecuatorial.
3. Anafase I: Los cromosomas se separan aleatoriamente, pero sus 2 cromátides permanecen unidas y se desplazan a los polos de la célula.
4. Telofase I: Se forman dos células haploides (23 cromosomas), y cada cromosoma tiene 2 cromátides (en total hay 46 cadenas de DNA).

En la Meiosis II, las 2 células producto de la Meiosis I se dividen de forma similar a la mitosis. En la anafase II se separan las cromátides y, como resultado, se forman 4 células hijas haploides con 23 cromosomas y 23 cadenas de DNA cada una.

Errores de la Meiosis

Los errores de la meiosis producen gametos alterados en la estructura o número de sus cromosomas. Estos problemas (deleciones, inversiones o individuos con cromosomas de más o de menos) resultan en síndromes o malformaciones.

Gametogénesis: Ovogénesis y Espermatogénesis

Gametogénesis

La Gametogénesis es el proceso donde se desarrollan los gametos masculinos y femeninos, volviéndose genotípica y fenotípicamente maduros para participar en el proceso de fecundación. Comienza con la aparición de las células germinales primordiales.

Origen y Migración de las Células Germinales

Las células germinales primordiales aparecen en la segunda semana en el epiblasto y, durante la tercera semana, mediante la gastrulación, llegan a la pared del saco vitelino. En la cuarta semana, comienzan a migrar desde el saco vitelino hacia las gónadas, finalizando la migración en la quinta semana. Durante la migración, las células germinales primordiales realizan división mitótica. Después de que las células germinales primordiales llegan a la gónada primitiva, la mitosis continúa, y su desarrollo dependerá del genotipo del embrión. Algunas células germinales pueden perderse durante la migración y llegar a sitios distintos de las gónadas, donde suelen morir o dar origen a tumores (teratomas).

Espermatogénesis (Gametogénesis Masculina)

La Espermatogénesis ocurre en los túbulos seminíferos de los testículos, donde las espermatogonias se transforman en espermatozoides maduros. Inicia en la pubertad (alrededor de los 13 años) y continúa durante la vida adulta, terminando en edades avanzadas.

Proceso y Estructura del Espermatozoide

En el interior de los testículos, en los túbulos seminíferos, ocurre la formación y maduración morfológica de los espermatozoides. Los conductos genitales se encargan de la maduración fisiológica y el transporte de los espermatozoides, que son depositados en el sistema genital femenino para la fecundación. Las glándulas anexas secretan sustancias para la maduración y el transporte de espermatozoides, formando el líquido seminal o semen.

En la etapa embrionaria, los testículos forman los lobulillos testiculares, que contienen los cordones seminíferos (presentes en la vida prenatal y la infancia). Al llegar la pubertad, los cordones seminíferos se transforman en túbulos seminíferos.

Las Células Sustentaculares (o de Sertoli), con prolongaciones citoplasmáticas, mantienen unidas a las células espermatogénicas, permitiendo que alcancen la madurez para transformarse en espermatozoides; dan soporte y forman el microambiente.

Las células espermatogénicas están situadas en el interior de los túbulos seminíferos. Al llegar la pubertad, comienzan a dividirse por mitosis con intervalos para dar origen a nuevas células espermatogénicas con mayor madurez. Las células espermatogénicas primitivas se llaman espermatogonias primitivas y tienen dotación cromosómica diploide (2n).

El espermatozoide maduro mide entre 50 y 60 µm de longitud, alcanza su madurez en los túbulos seminíferos en aproximadamente 60 a 70 días, y está constituido por:

• Cabeza: (2 a 3 µm de ancho y 4 a 5 µm de longitud) Contiene el núcleo y está recubierta por el acrosoma.
• Cuello: Contiene mitocondrias y la vaina mitocondrial.
• Cola o Flagelo: (50 µm) Serie de filamentos y una capa de citoplasma.

Los espermatozoides son incapaces de realizar la fecundación al ser expulsados hacia el epidídimo por las contracciones musculares. En el epidídimo, durante un espacio de 12 días, los espermatozoides sufren maduración bioquímica, cubriéndose de glicoproteínas para poder fecundar.

Formación del Semen

Durante el coito ocurre la eyaculación, que consiste en la salida de los espermatozoides del epidídimo.

• Vesículas seminales: Aportan la mitad del semen. Contienen fructosa, prostaglandinas y vesiculosa, que dan energía al espermatozoide.
• Próstata: Aporta el 30% del semen, incluyendo ácido cítrico, vesiculosa y amortiguadores de pH.

Una eyaculación expulsa de 2 a 3 mL de semen, y en cada mililitro hay de 60 a 100 millones de espermatozoides.

Control Hormonal de la Espermatogénesis

El control hormonal comienza en el hipotálamo, que secreta hormonas liberadoras de gonadotropinas. Estas son captadas por la adenohipófisis, que produce 3 hormonas:

• Hormona Foliculoestimulante (HFE): Actúa sobre las células sustentaculares del epitelio seminífero.
• Hormona Luteinizante (HL) y Prolactina: Actúan sobre las células intersticiales en el tejido conectivo peritubular.

El estímulo de la HFE promueve la producción de células espermatogénicas. Las células intersticiales y la adenohipófisis regulan la inhibina y la prolactina. La testosterona es crucial a partir de la pubertad. Patologías relacionadas incluyen la azoospermia y la oligozoospermia.

Ovogénesis (Gametogénesis Femenina)

La Ovogénesis ocurre en el ovario, donde las ovogonias se transforman en ovocitos maduros. Inicia en el periodo prenatal y concluye hasta después de la pubertad (12 a 50 años).

El sistema genital femenino incluye:

• Ovarios: Donde ocurre la formación y maduración de los ovocitos.
• Tubas uterinas (Trompas de Falopio): Capturan y transportan los ovocitos liberados.
• Útero: Da alojamiento al embrión, implantándose en el endometrio.
• Vagina.

La ovogénesis inicia en el periodo embrionario a partir de las ovogonias, que forman ovocitos primarios. La meiosis I se detiene en la fase de diploteno hasta el periodo posnatal. A partir de la pubertad (12-15 años), en periodos cíclicos de 28 a 30 días aproximadamente, un ovocito primario reanuda la meiosis I, la termina y entra en meiosis II (ya como ovocito secundario). Este proceso continúa hasta la menopausia (50 años).

Desarrollo Prenatal de los Ovocitos

Las células germinales primordiales llegan en la quinta semana y se transforman en ovogonias. Estas se transforman en las gónadas femeninas. En el quinto mes ya hay solo 7 millones de ovogonias, y en el séptimo mes, 2 millones. Del séptimo al noveno mes, los ovocitos secretan un factor inhibidor de la meiosis. Este proceso se detiene en el nacimiento y termina hasta la pubertad.

Desarrollo Posnatal de los Ovocitos

De 20 a 30 ovocitos primarios reanudan la meiosis. En el folículo primario, las células de la teca interna secretan sustancias que promueven la formación de vasos sanguíneos. Es necesaria la hormona foliculoestimulante (HFE) para que las células granulosas empiecen a producir estrógenos.

Las células granulosas forman antros llenos de líquido, separándolas, y se convierten en folículo secundario. Aumenta de tamaño y se convierte en folículo terciario (de Graaf). Entre 10 y 12 horas antes de la ovulación, concluye la primera división meiótica, formándose dos células hijas: una grande (el ovocito secundario) y una pequeña (el primer cuerpo polar), cada una con 23 cromosomas.

Tanto el ovocito secundario como el primer cuerpo polar comienzan la segunda división meiótica, pero esta se detiene en la metafase y no concluirá a menos que el ovocito sea fecundado. Si no es fecundado, muere en 24 horas aproximadamente. Patologías relacionadas incluyen Aneuploidías (cromosoma de más o de menos) y Poliploídias (falla en la distribución con el cuerpo polar).

Ciclo Ovárico y Menstrual

El crecimiento y desarrollo de los folículos y la ovulación son inducidos por la hormona foliculoestimulante (HFE) y la luteinizante (HL), producidas por la adenohipófisis. En cada ciclo, 10 a 20 folículos ováricos inician su maduración, pero solo 1 de ellos alcanza la maduración total.

El ciclo típico se repite cada 28 días y se divide en dos fases:

1. Fase Folicular (Días 1 al 14): La adenohipófisis secreta hormona gonadotropina hipofisiaria (GnRH), foliculoestimulante y luteinizante, que promueven la secreción de estrógeno e inhibina.
2. Fase Lútea (Días 15 al 28): El folículo roto se transforma en folículo hemorrágico y dará lugar al cuerpo lúteo (o cuerpo amarillo).

La ovulación ocurre entre ambas fases (Día 14).

Ciclo Menstrual o Uterino

El endometrio experimenta cambios producidos por los estrógenos y la progesterona secretados por los folículos ováricos y el cuerpo lúteo. Se divide en varias etapas.

Fecundación e Implantación

El Proceso de Fertilización

La Fertilización es la unión del espermatozoide con el ovocito. Ocurre en la porción ampular de la tuba uterina (la parte más ancha de la trompa de Falopio, cercana al ovario). Los espermatozoides pueden mantenerse viables en el tracto reproductor de la mujer varios días.

Solo el 1% de los espermatozoides depositados en la vagina entra en el cuello del útero, donde sobreviven unas horas. Los espermatozoides se desplazan desde el cuello del útero hasta las trompas de Falopio gracias a las contracciones musculares del útero. El viaje puede durar de 30 minutos hasta 6 días.

En el istmo, los espermatozoides pierden movilidad y dejan de migrar. En el momento de la ovulación, recuperan movilidad gracias a los quimioatrayentes producidos por las células del cúmulo que rodean el óvulo y nadan hacia la ampolla, donde tiene lugar la fecundación.

Procesos Previos a la Fecundación (Capacitación y Reacción Acrosómica)

Los espermatozoides no son capaces de fecundar el ovocito inmediatamente después de llegar al aparato femenino; tienen que experimentar dos procesos:

1. Capacitación: Dura aproximadamente 7 horas y tiene lugar en la trompa de Falopio. En este periodo, las glucoproteínas y las proteínas seminales se eliminan de la membrana plasmática que recubre la región acrosómica de los espermatozoides. Solo los espermatozoides capacitados pueden atravesar las células de la corona radiada.
2. Reacción Acrosómica: Tiene lugar después de la unión a la zona pelúcida, inducida por las proteínas de la zona. La reacción termina con la liberación de las enzimas necesarias para penetrar la zona pelúcida, incluidas sustancias del tipo de la acrosina y tripsina.

Fases de la Fecundación

Las fases de la fecundación son 3:

1. Fase 1: Penetración de la corona radiada. De 200 a 300 millones de espermatozoides que se depositan, solamente llegan 300 a 500 a la fecundación, y de ellos, solo 1 fecundará el ovocito. Los espermatozoides atraviesan las células de la corona radiada con libertad.
2. Fase 2: Penetración de la zona pelúcida. La zona pelúcida es una cubierta de glucoproteínas que envuelve el ovocito secundario y facilita la unión del espermatozoide, lo que induce la reacción acrosómica. Participa el ligando ZP3 (proteína de la zona). La liberación de enzimas acrosómicas (acrosina) permite que el espermatozoide penetre la zona pelúcida y tenga contacto con la membrana plasmática del ovocito. Cuando la cabeza del espermatozoide contacta la superficie del ovocito, esto provoca la liberación de enzimas lisosómicas de los gránulos corticales que recubren la membrana plasmática del ovocito. Estas enzimas modifican sus propiedades para evitar la penetración de otros espermatozoides (bloqueo de la poliespermia).
3. Fase 3: Fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide. La membrana plasmática que cubre el acrosoma desaparece tras la reacción química. La fusión se realiza entre la membrana del ovocito y la membrana que cubre la región posterior de la cabeza del espermatozoide. Entran la cabeza y la cola del espermatozoide en el citoplasma del ovocito, y la membrana plasmática es abandonada en la superficie del ovocito.

Cuando el esperma entra en el ovocito, el óvulo responde de tres maneras:

1. Reacción de zona y reacción cortical: La membrana del ovocito se hace impenetrable para otros espermas, y la estructura y composición de la zona pelúcida se modifican para prevenir la penetración de otros espermas y evitar la poliespermia (penetración de más de un espermatozoide dentro del ovocito).
2. Reanudación de la segunda división meiótica: El ovocito termina la segunda división meiótica inmediatamente después de la entrada del esperma. Una de las células hijas no recibe citoplasma (llamado corpúsculo polar) y la otra hija es el ovocito definitivo (22 más el X), que dispone de un núcleo vesicular conocido como pronúcleo femenino.
3. Activación metabólica del óvulo: El espermatozoide lleva a cabo esta activación. El espermatozoide sigue hasta que se encuentra con el pronúcleo femenino. El pronúcleo masculino y el pronúcleo femenino entran en contacto y pierden sus membranas nucleares. Durante su crecimiento, cada uno debe replicar su ADN (haploide 23) y se preparan para la división mitótica normal.

Resultados de la Fecundación

• Restablecimiento del número diploide de cromosomas.
• Determinación genética del sexo del nuevo individuo.
• Inicio de la segmentación.

Si no tiene lugar la fecundación, el ovocito se degenera 24 horas después de la ovulación.

Segmentación y Blastulación

Segmentación

Cuando el cigoto ha llegado a la fase de dos células, experimenta divisiones mitóticas rápidas que aumentan el número de células. Estas células reducen su tamaño con cada división y reciben el nombre de blastómeros. Hasta la fase de 8 células, forman un grupo laxo.

Después de la tercera división, los blastómeros maximizan el contacto entre ellos y forman una pelota compacta de células que se mantienen juntas con uniones herméticas. Este proceso de compactación separa las células internas (comunicadas mediante uniones intercelulares) de las células externas.

Aproximadamente 3 días después de la fecundación, las células compactadas se dividen de nuevo y forman la mórula de 16 células. Las células internas de la mórula forman la masa celular interna, que origina los tejidos del embrión, y las células que la rodean son la masa celular externa, que origina los trofoblastos que contribuyen a la formación de la placenta.

Blastulación

La Blastulación es la formación del blastocisto. El blastómero se redistribuye formando una esfera de células donde los blastómeros periféricos forman el trofoblasto (que da origen a membranas extraembrionarias) y los internos forman el embrioblasto (de donde surgirá el cuerpo del embrión). Entre el embrioblasto y el trofoblasto se forma una cavidad, el blastocele. Durante la segmentación y blastulación, el embrión está contenido en la zona pelúcida.

Desarrollo Embrionario Presomítico

El Desarrollo Embrionario Presomítico ocurre en la segunda semana. En este periodo tiene lugar el proceso de formación del disco embrionario bilaminar y la implantación en el endometrio. Al finalizar la semana, se forma una estructura discoidal, el disco embrionario, compuesto por dos capas: el epiblasto y el hipoblasto.