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Gametogénesis

La gametogénesis es el desarrollo de gametos a partir de células germinales primordiales. Este proceso difiere entre los sexos. En los hombres, la espermatogénesis produce espermatozoides. En las mujeres, la ovogénesis da como resultado un óvulo. El proceso comienza con la migración de las células germinales primordiales desde el saco vitelino hasta la cresta gonadal. La ovogénesis comienza durante los períodos embrionario y fetal, mientras que la espermatogénesis comienza en la pubertad. Sin embargo, las fases de la gametogénesis son similares, y las células germinales progresan a través de la mitosis, meiosis I, meiosis II y maduración. Este proceso da como resultado gametos que son haploides, con 23 cromosomas.

Última actualización: Mar 25, 2022

Responsabilidad editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descripción General

Emigración de células germinales

  • Las células germinales primordiales se originan en el endodermo del saco vitelino.
  • Viajan a lo largo del intestino posterior → llegan a la cresta gonadal → células ahora son llamadas gametogonias
  • Se asocian con los cordones sexuales primordiales

Gametogénesis

  • La gametogonia y la gametogénesis difieren entre sexos:
    • Mujeres: oogonia → ovogénesis
    • Hombres: espermatogonia → espermatogénesis
  • Las células generalmente siguen las mismas fases:
    • Mitosis
    • Meiosis I
    • Meiosis II
    • Maduración/diferenciación
  • Estas fases conducen a las células a través del siguiente desarrollo:
    • Gametogonia (diploide, 46 cromosomas)
    • Gametocito primario (diploide, 46 cromosomas)
    • Gametocito secundario (haploide, 23 cromosomas)
    • Gamétide (haploide, 23 cromosomas)
    • Gameto (haploide, 23 cromosomas)
Gametogénesis en hombres y mujeres

Gametogénesis en hombres y mujeres:
Las gametogonias diploides sufren mitosis. Algunas células hijas permanecerán como gametogonias, mientras que otras se diferenciarán en gametocitos primarios. A partir de ahí, ocurre la meiosis I, lo que resulta en gametocitos secundarios que son haploides. La meiosis II conduce a gamétides, con 1 hebra representativa de ácido desoxirribonucleico (ADN) de cada cromosoma. Las gamétides se someten a un proceso separado de diferenciación/maduración para producir gametos maduros.

Imagen por Lecturio.

Ovogénesis

La ovogénesis es el proceso de producción de óvulos a partir de células germinales primordiales.

Formación del óvulo

  • Fases de la ovogénesis:
    • Mitosis:
      • Oogonia → ovocito primario
      • Ploidía: diploide
      • 46 cromosomas
    • Meiosis I:
      • Ovocito primario → ovocito secundario y 1er cuerpo polar
      • Ploidía: diploide → haploide
      • 46 → 23 cromosomas
    • Meiosis II:
      • Ovocito secundario → ootide y 2do cuerpo polar
      • Ploidía: haploide
      • 23 cromosomas
    • Maduración: ootide → óvulo
  • Nota: a diferencia de la espermatogénesis, la división celular es desigual en la ovogénesis, lo que da como resultado un único óvulo y cuerpos polares.
  • Cronología:
    • Iniciada en los períodos embrionario y fetal.
    • Se detiene en la profase de la meiosis I
    • Se reanuda durante la pubertad
    • Se produce una 2da parada en la metafase de la meiosis II.
    • Se reanuda de nuevo después de la fecundación
    • El proceso continúa mensualmente hasta la menopausia.

Desarrollo folicular

La foliculogénesis es un proceso complejo en el que un folículo ovárico, que contiene un ovocito, madura a través de varias etapas.

  • Folículo primordial:
    • Se desarrolla en los ovarios durante el período fetal
    • Las oogonias quedan rodeadas por células epiteliales somáticas de la cresta genital.
  • Folículo primario:
    • Contiene un ovocito primario
    • Se crea una capa de glicoproteína (zona pelúcida).
    • Las células foliculares proliferan para convertirse en la capa de células de la granulosa.
  • Folículo secundario:
    • Esta etapa responde a las gonadotropinas.
    • Crece la capa de células de la granulosa.
    • Reclutamiento de células de la teca → membrana basal circundante
  • Folículo terciario:
    • Las células de la granulosa producen:
      • Secreciones → crean un antro
      • Estrógeno
    • Las células de la granulosa alrededor del ovocito se convierten en el cúmulo oóforo.
    • Las células de la teca se diferencian en:
      • Teca interna: contiene pequeños vasos y células glandulares; produce testosterona → convertida en estrógeno por las células de la granulosa
      • Teca externa: estabiliza los folículos; derivada del tejido conectivo
  • Folículo maduro (de Graaf):
    • Solo 1 folículo llegará a esta etapa en cada ciclo.
    • Ovocito primario → ovocito secundario justo antes de la ovulación
    • El antro se agranda (constituye la mayor parte del folículo)
    • Capa más interna del cúmulo oóforo → corona radiada
  • Cuerpo lúteo:
    • Formado después de la liberación del ovocito
    • El centro contiene un coágulo de sangre formado después de la ovulación.
    • Las células de la granulosa y la teca producen progesterona.
    • Se atrofia si no se produce el embarazo.
Las etapas de la foliculogénesis.

Las etapas de la foliculogénesis:
Obsérvese la progresión de la proliferación de células foliculares, la diferenciación de las células de la teca y el agrandamiento del antro.

Imagen por Lecturio.

Ovulación

  • Ocurre cuando los niveles de hormona luteinizante (LH, por sus siglas en inglés) y hormona folículoestimulante (FSH, por sus siglas en inglés) alcanzan su punto máximo
  • Las células del cúmulo oóforo se aflojan → permiten que el ovocito y la corona radiada se desprendan del folículo
  • Las enzimas proteolíticas debilitan la pared del folículo.
  • Rotura de la pared folicular → liberación del ovocito

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Espermatogénesis

La espermatogénesis es el proceso de producción de espermatozoides a partir de células germinales primordiales.

Localización

Descripción general:

  • La espermatogénesis tiene lugar en los túbulos seminíferos de los testículos.
  • Los túbulos seminíferos prepuberales consisten en:
    • Células de Sertoli
    • Células germinales primordiales (espermatogonias)

Células de Sertoli:

  • Controlan el medio ambiente dentro de los túbulos seminíferos
  • Ayudan a regular la espermatogénesis
  • Contienen receptores de FSH y andrógenos → necesarios para estimular la espermatogénesis
  • Secretan:
    • Hormona antimülleriana → regresión de los conductos de Müller durante el desarrollo embrionario
    • Inhibina B → inhibe la secreción de FSH → ayuda a regular los niveles hormonales
  • Forman la barrera hemato–testicular → protege el desarrollo de los espermatozoides de:
    • Sistema inmune
    • Otras sustancias en la sangre (e.g., toxinas, hormonas)

Formación de espermatozoides

  • Inicio: pubertad
  • Inducida por FSH y testosterona (producida por células de Leydig en respuesta a LH)
  • Ocurre en fases:
    • Mitosis:
      • Espermatogonias → espermatocito primario
      • Ploidía: diploide
      • 46 cromosomas
    • Meiosis I:
      • Espermatocito primario → espermatocito secundario
      • Ploidía: diploide → haploide
      • 46 → 23 cromosomas
    • Meiosis II:
      • Espermatocito secundario → espermátide
      • Ploidía: haploide
      • 23 cromosomas
    • Espermiogénesis (maduración): espermátides → espermatozoides
  • Los espermatozoides maduros se liberan en la luz de los túbulos seminíferos → almacenados en el epidídimo
  • Todo el proceso tarda aproximadamente 2 meses
El proceso de la espermatogénesis.

El proceso de la espermatogénesis a medida que las células progresan desde los espermatocitos primarios hasta los espermatozoides, pasando por los espermatocitos secundarios y las espermátides.

Imagen: “Illustration from Anatomy & Physiology, Connexions” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0

Estructura de los espermatozoides

La espermatogénesis produce cambios morfológicos característicos asociados con los espermatozoides.

  • Cabeza:
    • Núcleo:
      • Contiene cromosomas
      • Condensado
    • Acrosoma:
      • Estructura en forma de gorro que cubre la región anterior de la cabeza
      • Producido por transformación del aparato de Golgi
      • Contiene las enzimas necesarias para la fecundación
  • Cuerpo (pieza intermedia):
    • Contiene mitocondrias
    • Proporciona adenosin trifosfato (ATP, por sus siglas en inglés) para el movimiento del flagelo
  • Cola (flagelo):
    • Aporta motilidad
    • Compuesto por microtúbulos
Estructura del espermatozoide

Estructura del espermatozoide

Imagen: “Structure of Sperm: Sperm cells are divided into a head, containing DNA; a mid-piece, containing mitochondria; and a tail, providing motility. The acrosome is oval and somewhat flattened.” por OpenStax College. Licencia: CC BY 4.0

Capacitación

  • Los espermatozoides son funcionalmente inmaduros después de la espermatogénesis.
  • Se requiere un proceso de maduración final para:
    • Convertirse en metabólicamente activo
    • Fecundar un óvulo
  • Proceso:
    • Comienza en el epidídimo
    • Termina en el tracto reproductivo femenino
  • Los cambios incluyen:
    • Motilidad
    • Contenido enzimático del acrosoma
    • Proteínas de la superficie celular

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Relevancia Clínica

  • Trisomía 21 (síndrome de Down): trastorno cromosómico que puede resultar de un error en la meiosis durante la gametogénesis. Los individuos afectados tienen rasgos craneofaciales y musculoesqueléticos característicos, así como múltiples anomalías médicas que involucran los sistemas cardíaco, gastrointestinal, ocular y auditivo. En última instancia, el cariotipo confirma el diagnóstico en el período prenatal o postnatal. No existe cura para el síndrome de Down. El tratamiento se basa en las manifestaciones clínicas presentes.
  • Trisomía 18 (síndrome de Edwards): trastorno cromosómico que puede resultar de un error en la meiosis durante la gametogénesis. La trisomía 18 es la 2da trisomía más común, con predominio en niñas. Los rasgos característicos incluyen restricción del crecimiento intrauterino, defectos cardíacos, puños cerrados con dedos superpuestos y pies en mecedora. El diagnóstico se realiza mediante análisis de cariotipo. No hay tratamiento disponible y la mayoría de las personas afectadas no sobreviven más allá de 1 año de vida.
  • Trisomía 13 (síndrome de Patau): trastorno cromosómico que puede resultar de un error en la meiosis durante la gametogénesis. La trisomía 13 es la 3ra trisomía más común. Las características clínicas incluyen malformaciones del cerebro y la médula espinal, defectos cardíacos, defectos oculares, labio leporino/paladar hendido e hipotonía. El diagnóstico se realiza mediante análisis de cariotipo. No hay tratamiento disponible y la mayoría de las personas afectadas no sobreviven más allá de 1 año de vida.

Referencias

  1. Gilbert, S.F. Spermatogenesis (2000). In Developmental Biology, 6th ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095/
  2. Matsumoto, A.M., Anawalt, B.D. (2020). Male reproductive physiology. UpToDate. Retrieved September 5, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/male-reproductive-physiology
  3. Suede, S.H., Malik, A., Sapra, A. (2021). Histology, spermatogenesis. StatPearls. Retrieved September 5, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553142/
  4. Waters, M., Tadi, P. (2020). Genetics, female gametogenesis. StatPearls. Retrieved September 9, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK555917/
  5. Holesh, J.E., Bass, A.N., Lord, M. (2021). Physiology, ovulation. StatPearls. Retrieved September 9, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441996/
  6. Desai, N., Ludgin., et al. (2013). Female and male gametogenesis. Chapter 3 of Falcone, T., Hurd, W.W. (Eds.), Clinical Reproductive Medicine and Surgery. Springer Science+Business Media New York. https://www.clevelandclinic.org/ReproductiveResearchCenter/docs/publications/180_Female_and_male_gametogenesis.pdf
  7. Swerdloff, R.S., Wang, C. (2020). The testis and male hypogonadism, infertility, and sexual dysfunction. In: Goldman, L., Schafer, A. I. (Eds.), Goldman-Cecil Medicine, 26th ed., pp. 1537–1547. Elsevier.

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