Ovogénesis - Oogenesis

La ovogénesis es el proceso de producción de óvulos que tiene lugar en los ovarios de las mujeres.

Ovogénesis , ovogénesis u oogénesis / ˌ oʊ . ə dʒ ɛ n ɪ s ɪ s / es la diferenciación de la óvulo (óvulo) en una célula competente para desarrollar aún más cuando fertilizado. Se desarrolla a partir del ovocito primario por maduración. La ovogénesis se inicia en la etapa embrionaria.

Ovogénesis en mamíferos no humanos

Diagrama que muestra la reducción del número de cromosomas en el proceso de maduración del óvulo . (En los mamíferos, el primer cuerpo polar normalmente se desintegra antes de dividirse, por lo que solo se producen dos cuerpos polares).

En los mamíferos , la primera parte de la ovogénesis comienza en el epitelio germinal , lo que da lugar al desarrollo de los folículos ováricos , la unidad funcional del ovario .

La ovogénesis consta de varios subprocesos: ovocitogénesis, ootidogénesis y, finalmente, maduración para formar un óvulo (ovogénesis propiamente dicha). La foliculogénesis es un subproceso separado que acompaña y apoya los tres subprocesos oogenéticos.

Oogonio - (Oocitogénesis) -> Ovocito primario - (Meiosis I) -> Primer cuerpo polar (descartado después) + Ovocito secundario - (Meiosis II) -> Segundo cuerpo polar (descartado después) + Óvulo

La meiosis de los ovocitos, importante para todos los ciclos de vida de los animales, pero a diferencia de todos los demás casos de división de células animales, se produce completamente sin la ayuda de los centrosomas coordinadores del huso .

La creación de oogonia

La creación de la oogonia tradicionalmente no pertenece a la ovogénesis propiamente dicha, sino al proceso común de gametogénesis , que, en la mujer humana, comienza con los procesos de foliculogénesis , ovocitogénesis y ootidogénesis . Las oogonias entran en la meiosis durante el desarrollo embrionario y se convierten en ovocitos. La meiosis comienza con la replicación del ADN y el cruce meiótico. Luego se detiene en la profase temprana.

Mantenimiento de la detención meiótica

Los ovocitos de mamíferos se mantienen en la detención de la profase meiótica durante mucho tiempo: meses en ratones, años en humanos. Inicialmente, la detención se debe a la falta de suficientes proteínas del ciclo celular para permitir la progresión meiótica. Sin embargo, a medida que crece el ovocito, estas proteínas se sintetizan y la detención meiótica se vuelve dependiente del AMP cíclico . El AMP cíclico es generado por el ovocito por la adenilil ciclasa en la membrana del ovocito. La adenilil ciclasa se mantiene activa mediante un receptor acoplado a proteína G constitutivamente activo conocido como GPR3 y una proteína G, Gs, también presente en la membrana del ovocito.

El mantenimiento de la detención meiótica también depende de la presencia de un complejo de células de múltiples capas, conocido como folículo, que rodea al ovocito. La eliminación del ovocito del folículo hace que la meiosis progrese en el ovocito. Las células que componen el folículo, conocidas como células de la granulosa, están conectadas entre sí por proteínas conocidas como uniones gap, que permiten que pequeñas moléculas pasen entre las células. Las células de la granulosa producen una pequeña molécula, GMP cíclico , que se difunde en el ovocito a través de las uniones gap. En el ovocito, el GMP cíclico evita la degradación del AMP cíclico por la fosfodiesterasa PDE3 y, por lo tanto, mantiene la detención meiótica. El GMP cíclico es producido por la guanilil ciclasa NPR2.

Reinicio de la meiosis y estimulación de la ovulación por hormona luteinizante

A medida que los folículos crecen, adquieren receptores para la hormona luteinizante, una hormona pituitaria que reinicia la meiosis en el ovocito y provoca la ovulación de un óvulo fertilizable. La hormona luteinizante actúa sobre los receptores de las capas externas de las células de la granulosa del folículo, provocando una disminución del GMP cíclico en las células de la granulosa. Debido a que las células de la granulosa y el ovocito están conectados por uniones gap, el GMP cíclico también disminuye en el ovocito, lo que provoca la reanudación de la meiosis. Luego, la meiosis pasa a la segunda metafase, donde se detiene nuevamente hasta la fertilización. La hormona luteinizante también estimula la expresión genética que conduce a la ovulación.

Ovogénesis en células eucariotas. (A) oogonio donde ocurre la división mitótica (B) diferenciación y comienza la meiosis I (C) ovocito primario (D) se completa la meiosis I y comienza la meiosis II (E) ovocito secundario (F) primer cuerpo polar ( G) la ovulación debe ocurrir y la presencia de la penetración del esperma (fecundación) induce la meiosis II hasta la finalización (H) el óvulo (I) el segundo cuerpo polar

Ovogénesis humana

Ovogénesis a lo largo de la vida de una mujer

Ovogénesis

La ovogénesis comienza con el proceso de desarrollo de ovocitos primarios, que se produce mediante la transformación de la ovogonía en ovocitos primarios , un proceso llamado ovocitogénesis. La ovocitogénesis se completa antes o poco después del nacimiento.

Número de ovocitos primarios

Se cree comúnmente que, cuando se completa la ovocitogénesis, no se crean ovocitos primarios adicionales, en contraste con el proceso masculino de espermatogénesis, donde los gametocitos se crean continuamente. En otras palabras, los ovocitos primarios alcanzan su máximo desarrollo alrededor de las 20 semanas de edad gestacional, cuando se han creado aproximadamente siete millones de ovocitos primarios; sin embargo, al nacer, este número ya se ha reducido a aproximadamente 1-2 millones.

Dos publicaciones han desafiado la creencia de que un número finito de ovocitos se establece alrededor del momento del nacimiento. Se ha informado de la renovación de los folículos ováricos a partir de células madre de la línea germinal (que se originan en la médula ósea y la sangre periférica) en el ovario posnatal de ratón. Por el contrario, las mediciones del reloj de ADN no indican la ovogénesis en curso durante la vida de las hembras humanas. Por lo tanto, se requieren más experimentos para determinar la verdadera dinámica de la formación de folículos pequeños.

Ootidogénesis

La siguiente fase de la ootidogénesis ocurre cuando el ovocito primario se convierte en un ootido. Esto se logra mediante el proceso de meiosis. De hecho, un ovocito primario es, según su definición biológica, una célula cuya función principal es dividirse mediante el proceso de meiosis.

Sin embargo, aunque este proceso comienza en la edad prenatal, se detiene en profase I . Al final de la vida fetal, todos los ovocitos, que siguen siendo ovocitos primarios, se han detenido en esta etapa de desarrollo, denominada dictyate . Después de la menarquia , estas células continúan desarrollándose, aunque solo unas pocas lo hacen en cada ciclo menstrual .

Meiosis I

Meiosis I de ootidogenesis comienza durante el desarrollo embrionario, pero se detiene en el diplotena etapa de la profase I hasta la pubertad. El ovocito de ratón en la etapa activamente repara los daños de ADN dictyate (diplotene prolongado), mientras que la reparación del ADN no es detectable en la pre-dictyate ( leptotene , zygotene y pachytene etapas de meiosis). Sin embargo, para los ovocitos primarios que continúan desarrollándose en cada ciclo menstrual, se produce sinapsis y se forman tétradas , lo que permite que se produzca el cruce cromosómico . Como resultado de la meiosis I, el ovocito primario ahora se ha convertido en el ovocito secundario .

Meiosis II

Inmediatamente después de la meiosis I, el ovocito secundario haploide inicia la meiosis II . Sin embargo, este proceso también se detiene en la etapa de metafase II hasta la fertilización , si es que llega a ocurrir. Si el óvulo no se fertiliza, se desintegra y se libera ( menstruación ) y el ovocito secundario no completa la meiosis II (y no se convierte en óvulo ). Cuando la meiosis II se ha completado, ahora se han creado un ootid y otro cuerpo polar. El cuerpo polar es de tamaño pequeño.

Foliculogénesis

Sincrónicamente con la ootidogénesis, el folículo ovárico que rodea la ootides se ha desarrollado de un folículo primordial a uno preovulatorio.

Maduración en óvulo

Ambos cuerpos polares se desintegran al final de la Meiosis II, dejando solo el oótido, que finalmente madura hasta convertirse en un óvulo maduro.

La función de formar cuerpos polares es descartar los conjuntos de cromosomas haploides adicionales que han resultado como consecuencia de la meiosis.

Maduración in vitro

La maduración in vitro ( MIV ) es la técnica que permite que los folículos ováricos maduren in vitro . Potencialmente, se puede realizar antes de una FIV . En tales casos, la hiperestimulación ovárica no es esencial. Más bien, los ovocitos pueden madurar fuera del cuerpo antes de la FIV. Por lo tanto, no es necesario inyectar gonadotropinas en el cuerpo (o al menos una dosis menor de). Se han cultivado huevos inmaduros hasta la maduración in vitro con una tasa de supervivencia del 10%, pero la técnica aún no está disponible clínicamente. Con esta técnica, el tejido ovárico criopreservado posiblemente podría usarse para producir ovocitos que puedan someterse directamente a la fertilización in vitro .

Ovogénesis in vitro

Por definición, significa recapitular la ovogénesis de mamíferos y producir ovocitos fertilizables in vitro. Es un proceso complejo que involucra varios tipos de células diferentes, interacciones recíprocas precisas entre células foliculares y ovocitos, una variedad de nutrientes y combinaciones de citocinas, y factores de crecimiento y hormonas precisos. dependiendo de la etapa de desarrollo. En 2016, dos artículos publicados por Morohaku et al. y Hikabe et al. reportaron procedimientos in vitro que parecen reproducir eficientemente estas condiciones permitiendo la producción, completamente en un plato, de un número relativamente grande de ovocitos que son fertilizables y capaces de dar lugar a una descendencia viable en el ratón. Esta técnica se puede beneficiar principalmente en pacientes con cáncer donde, en la condición actual, su tejido ovárico está criopreservado para preservar la fertilidad. Alternativamente al trasplante autólogo, el desarrollo de sistemas de cultivo que apoyan el desarrollo de ovocitos desde la etapa de folículo primordial representa una estrategia válida para restaurar la fertilidad. Con el tiempo, se han realizado muchos estudios con el objetivo de optimizar las características de los sistemas de cultivo de tejido ovárico y apoyar mejor las tres fases principales: 1) activación de folículos primordiales; 2) aislamiento y cultivo de folículos preantrales en crecimiento; 3) eliminación del entorno del folículo y maduración de los complejos de cúmulos de ovocitos. Si bien se ha logrado el desarrollo completo in vitro de ovocitos en ratones, con la producción de descendencia viva, el objetivo de obtener ovocitos de calidad suficiente para apoyar el desarrollo embrionario no se ha alcanzado por completo en mamíferos superiores a pesar de décadas de esfuerzo.

Envejecimiento ovárico

Las proteínas BRCA1 y ATM se emplean en la reparación de la rotura de la doble hebra del ADN durante la meiosis . Estas proteínas parecen tener un papel fundamental en la resistencia al envejecimiento ovárico . Sin embargo, la reparación recombinacional homóloga de roturas de doble hebra del ADN mediadas por BRCA1 y ATM se debilita con la edad en los ovocitos de humanos y otras especies. Las mujeres con mutaciones BRCA1 tienen reservas ováricas más bajas y experimentan una menopausia más temprana que las mujeres sin estas mutaciones. Incluso en mujeres sin mutaciones específicas de BRCA1, el envejecimiento ovárico se asocia con el agotamiento de las reservas ováricas que conduce a la menopausia, pero a un ritmo más lento que en aquellas con tales mutaciones. Dado que las mujeres premenopáusicas de edad avanzada suelen tener una descendencia normal, su capacidad para la reparación recombinacional meiótica parece ser suficiente para prevenir el deterioro de su línea germinal a pesar de la reducción de la reserva ovárica. Pueden surgir daños en el ADN en la línea germinal durante las décadas que transcurren en los seres humanos entre la ovocitogénesis temprana y la etapa de meiosis en la que los cromosomas homólogos se emparejan de manera efectiva ( etapa dictyate ). Se ha sugerido que tales daños en el ADN pueden eliminarse, en gran parte, mediante mecanismos que dependen del apareamiento de cromosomas, como la recombinación homóloga.

Ovogénesis en no mamíferos

Diagrama de ovogénesis en un digeneo ( Platyhelminthes )

Algunas algas y oomicetos producen huevos en ovogonias . En el alga marrón Fucus , los cuatro óvulos sobreviven a la ovogénesis, que es una excepción a la regla de que, por lo general, solo un producto de la meiosis femenina sobrevive hasta la madurez.

En las plantas , la ovogénesis ocurre dentro del gametofito femenino a través de la mitosis . En muchas plantas como las briofitas , los helechos y las gimnospermas , los óvulos se forman en las arquegonias . En las plantas con flores , el gametofito femenino se ha reducido a un saco embrionario de ocho células dentro del óvulo dentro del ovario de la flor. La ovogénesis ocurre dentro del saco embrionario y conduce a la formación de un solo óvulo por óvulo.

En áscaris , el ovocito ni siquiera comienza la meiosis hasta que el esperma lo toca, a diferencia de los mamíferos, donde la meiosis se completa en el ciclo estral .

En las hembras de moscas Drosophila , la recombinación genética se produce durante la meiosis . Esta recombinación está asociada con la formación de roturas de doble hebra de ADN y la reparación de estas roturas. El proceso de reparación conduce a recombinantes cruzados , así como al menos tres veces más recombinantes no cruzados (por ejemplo, que surgen por conversión de genes sin cruzamiento).

Ver también

• Anisogamia
• Arquegonio
• Evolución de la reproducción sexual
• Infertilidad femenina
• Sistema reproductivo femenino
• Mitosis
• Oncofertilidad
• Oogonio
• Ovocito
• Origen y función de la meiosis
• Reproducción sexual
• Espermatogénesis

Referencias

Cho WK, Stern S, Biggers JD. 1974. Efecto inhibidor de dibutiril cAMP sobre la maduración de ovocitos de ratón in vitro. J Exp Zool.187: 383-386

Bibliografía

• Manandhar G, Schatten H y Sutovsky P (2005). Reducción del centrosoma durante la gametogénesis y su importancia. Biol Reprod, 72 (1) 2-13.

enlaces externos

• Fisiología reproductiva