Cap 1 Síntesis Conceptual Flores PDF

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íntesis Conceptual de flores
El desarrollo embrionario de los organismos pluricelulares es,
básicamente, un fenómeno de incremento de complejidad:
a)como hecho ontogenético, el desarrollo queda caracterizado por
el conjunto de procesos cuya operación conduce a la génesis de ...

Description

SC 1.1. LA MADURACIÓN EPIDIDIMARIA. BASES MOLECULARES Y CONSECUENCIAS. V. Flores Los espermatozoides recién espermiados en los túbulos seminíferos, aun cuando están diferenciados desde el punto de vista ultraestructural, no poseen movilidad ni capacidad fecundante. Los espermatozoides extraídos de las vías espermáticas, luego de su paso por el epidídimo, sí poseen capacidad móvil y fecundante en tanto interactúen con moléculas del líquido tubárico. Estudios histoquímicos e inmunoquímicos muestran que en el epidídimo se modifica la organización química de superficie de los espermatozoides debido a que se le incorporan varias proteínas con diversas funciones. Por un lado le confieren capacidad de interactuar con moléculas del entorno del ovocito II, de sus cubiertas (corona radiata [radiante] y membrana pelúcida) y de la propia membrana plasmática del ovocito II. La posibilidad de realizar con éxito esta sucesión de interacciones confiere a los espermatozoides capacidad fecundante. Por ello, los cambios sufridos en el epidídimo se denominan genéricamente maduración epididimaria. Por otro lado, varias de las proteínas que se incorporan en el epidídimo mantienen a los espermatozoides estabilizados y en latencia. Estas proteínas son clásicamente denominadas factores descapacitantes, debido a que mantienen a los espermatozoides en un estado no apto para la fecundación o “descapacitado”. Dado que, en general se trata de proteínas con capacidad antigénica, también suelen ser designados genéricamente, desde otra perspectiva, como antígenos seminales. El cuadro SC 1-1-1 incluye algunos de los cambios que clásicamente se consideran involucrados en la maduración epididimaria.

Los factores descapacitantes del líquido seminal son removidos de la superficie de los espermatozoides, en el tracto genital femenino, debido a interacciones con componentes de éste. Los espermatozoides entonces se capacitan y adquieren máxima capacidad fecundante (SC 1-4 La capacitación del espermatozoide y la reacción acrosómica). Dado que la maduración epididimaria posibilita la capacitación espermática, a la que siguen la reacción acrosómica y la hiperactivación de los espermatozoides, ha sido descrita como la adquisición de una batería de proteínas de superficie que programan al espermatozoide para las futuras interacciones con elementos del tracto genital femenino. Estas moléculas, a continuación, son estabilizadas por factores descapacitantes (Fig. SC 1-1-1). Una vez en la ampolla (sitio de encuentro de las gametas), en estado periovulatorio, los espermatozoides pierden sus factores descapacitantes e inician las interacciones que concluyen con la fecundación. El tracto genital femenino, especialmente el istmo tubárico, también contribuye a mantener a los espermatozoides descapacitados hasta el momento de la ovulación (SC 1-2 El istmo de la trompa como reservorio de espermatozoides “descapacitados”. La prevención o el retardo de la capacitación). La capacidad fecundante adquirida con la capacitación, sin embargo, es transitoria y se pierde en pocas horas. Este fenómeno suele denominarse envejecimiento del espermatozoide.

Fig. SC 1-1-1. Modificaciones de la cubierta superficial del espermatozoide a su paso por el epidídimo. A. Los espermatozoides de la cabeza carecen de las proteínas superficiales que son secretadas por el epidídimo. B. En la cola se agregan moléculas (∙) que a continuación son estabilizadas por factores descapacitantes (∩). Los cambios sufridos en el epidídimo no sólo involucran la superficie de la cabeza del espermatozoide. También se producen cambios en algunas proteínas del flagelo involucradas en la movilidad espermática, como por ejemplo la proteína motor dineína. Con la maduración epididimaria, algunas proteínas del flagelo contribuyen a estabilizar la estructura de los microtúbulos que servirán a la movilidad espermática. El aporte de energía para la movilidad proviene de las mitocondrias concentradas en la vaina del flagelo. Al parecer, durante la maduración también las mitocondrias también sufren cambios que modifican su capacidad de generar ATP. SC 1.2. EL ISTMO DE LA TROMPA COMO RESERVORIO DE ESPERMATOZOIDES “DESCAPACITADOS”. LA PREVENCIÓN O EL RETARDO DE LA CAPACITACIÓN. V. Flores En la especie humana casi todos los embarazos resultan de coitos practicados en un lapso que va desde unos 6 días antes de la ovulación hasta que ésta ocurre. Esto significa que los

espermatozoides pueden permanecer en el oviducto durante 6 días sin perder capacidad fecundante, vale decir, sin sufrir la reacción acrosómica, sin hiperactivarse, ni envejecer. El concepto de “oviducto como reservorio” de espermatozoides no se refiere sólo a que los espermatozoides se hallan contenidos en el oviducto durante su transporte, o que eventualmente pueden detenerse transitoriamente en él. El concepto alude a que el oviducto en período no ovulatorio posee una fisiología tal que, al igual que los conductos deferentes del tracto genital masculino, permite mantener a los espermatozoides en latencia, es decir, en un estado “descapacitado” hasta el momento de la ovulación. Existen varios hechos, de diversa naturaleza, que están incluidos en el concepto de “oviducto como reservorio” de espermatozoides: a) En el nivel morfológico, se considera que las características microanatómicas de los pliegues de la mucosa oviductal contribuyen a retener espermatozoides. La mucosa presenta pliegues de trayectos anfractuosos y de diversa jerarquía (los pliegues amplios y profundos se ramifican en pliegues más delgados y, naturalmente, de menor profundidad figura SC 1-2-1 A. Por otro lado los pliegues recorren sólo un cierto trayecto a lo largo de la mucosa y se interrumpen en fondos de saco ciego, como si el surco o cauce de un río se detuviera abruptamente en un extremo cerrado o en un foso. Todas estas anfractuosidades contribuyen a que los espermatozoides que se introducen en ellas queden retenidos transitoriamente. b) La vasculatura de la mucosa oviductal posee características histológicas similares a la que exhiben los órganos eréctiles. Por ello, se plantea que la ingurgitación de dichas redes vasculares podría generar un estado eréctil de los pliegues de la mucosa, con la consiguiente disminución de la luz y colapso de los espacios interpliegues. Se propone que este hecho puede contribuir a un “atropamiento” e inmovilización de espermatozoides entre pliegues adyacentes ingurgitados. c, d) Por otro lado, habría conexiones funcionales entre la vasculatura ovárica y la oviductal de modo que señales generadas en el ovario podrían actuar en la mucosa oviductal promoviendo cambios en su patrón de secreciones que convierten los fluidos tubáricos, durante período no ovulatorio, en un medio apropiado para el mantenimiento descapacitado de los espermatozoides. En el nivel celular, el mecanismo circulatorio descrito contribuiría también, en sinergia con los cambios producidos por los niveles hormonales,

a modificar las características moleculares del glucocáliz de la membrana apical de las células del epitelio oviductal en período no ovulatorio. e) En el nivel molecular, los cambios del glucocáliz se refieren específicamente a una modificación en la composición de residuos azúcares de las glucoproteínas y polisacáridos que integran el glucocáliz. La interacción de estos grupos azúcares con proteínas símil-lectinas de la cubierta glucoproteica de la superficie del espermatozoide contribuye a dos hechos: 1)mantener a los espermatozoides en un estado descapacitado (de modo similar a como lo hacen los factores descapacitantes de los fluidos seminales) y 2) mantener a los espermatozoides anclados al epitelio oviductal. Existen experimentos que indican que el estado “descapacitado” de los espermatozoides, antes de ingresar en la ampolla, es mantenido por interacciones con células del epitelio del istmo al cual los espermatozoides se adhieren (Fig. SC 1-2-1 B y 1-2-2 B). Estos experimentos muestran que la unión de los espermatozoides al epitelio depende de ciertos grupos azúcares pertenecientes a glucoproteínas de la superficie apical de las células epiteliales. En cultivos de bloques de mucosa ístmica y ampular del oviducto, de período no ovulatorio o estrogénico, con una suspensión de espermatozoides, se constata que los espermatozoides se unen específicamente a la mucosa. La figura SC 1-2-2 A (izquierda) muestra que, si a dicho medio de cultivo se agregan diferentes azúcares de modo que se unan a la superficie de los espermatozoides, éstos mantienen su capacidad de unión a la mucosa oviductal, salvo cuando se utiliza fucoidan (una mezcla de fucosa y fucosa-sulfato). Este hecho sugiere que la fucosa, integrante normal del glucocáliz, cumple un papel en la función de reservorio. El resultado descrito ocurre tanto en la mucosa del istmo como de la ampolla del oviducto. La figura SC 1-2-2 A (centro) muestra que el efecto descrito es dependiente de la dosis de fucoidan que se utiliza en el ensayo. Finalmente, la figura SC 1-2-2 A (derecha) corrobora el concepto ya que la eliminación de la mucosa del glucocáliz, por medio del tratamiento de la mucosa con fucosidasa (una enzima que elimina mucosa del glucocáliz), reduce significativamente la adhesión de los espermatozoides a la mucosa. La figura SC 1-2-2 B muestra esquemáticamente la idea de que la función de reservorio está mediada por interacciones entre proteínas símil-lectinas, de la cubierta glucoproteica de la superficie del espermatozoide, y grupos azúcar del glucocáliz de las células epiteliales. El esquema incluye el dato, aportado por la microscopia

electrónica de barrido, de que, generalmente, los espermatozoides unidos a la mucosa se hallan “abrazados” por las cilias, como si éstas estuvieran inmóviles y rodeando a los espermatozoides. El esquema propone que tal interacción se pierde durante la capacitación y que el espermatozoide se suelta del epitelio. Ello inicia la etapa final, que conduce a la fecundación o al envejecimiento del espermatozoide.

Fig. SC 1-2-1. A. Corte transversal de la mucosa oviductal; se ilustran los pliegues de diversas jerarquía. B. La figura muestra un espermatozoide detenido en la trompa uterina por medio de interacciones con el epitelio tubárico. Puede observarse que el espermatozoide se halla en buenas condiciones y el acrosoma se encuentra intacto. El esquema incluye el dato, aportado por la microscopia electrónica de barrido, de que, generalmente, los espermatozoides unidos a la mucosa se hallan “abrazados” por las cilias. Como si éstas estuvieran inmóviles y rodeando a los espermatozoides.

Fig. SC 1-2-2. A. Resultados de la interacción de espermatozoides con cultivos de bloques de mucosa oviductal (ístmica y ampular). Izquierda: si al medio se agregan azúcares que se unen a la superficie de los espermatozoides, sólo una mezcla de fucosa y fucosa-sulfato (fucoidan) interfiere con la unión al glucocáliz del epitelio oviductal sugiriendo que la mucosa cumple un papel en la función de reservorio. Centro: muestra que la unión es dependiente de la dosis de fucoidan agregado al medio. Derecha: el tratamiento de la mucosa con fucosidasa (una enzima que elimina fucosa del glucocáliz) reduce la adhesión de los espermatozoides a la mucosa. B. La función de reservorio está mediada por interacciones entre proteínas símil-lectinas,de la cubierta glucoproteica de la superficie del espermatozoide, y grupos azúcar del glucocáliz de las células epiteliales. El esquema propone que tal interacción se pierde durante la capacitación y que el espermatozoide se suelta del epitelio. Ello inicia la etapa final, que conduce a la fecundación o al envejecimiento del espermatozoide. Se ha planteado que el mantenimiento de los espermatozoides dentro de las trompas cumple una función durante la fecundación: a) por un lado explicaría la escasa cantidad de espermatozoides que se hallan en el sitio de encuentro pero durante un lapso de tiempo prolongado en las cercanías del ovocito II;

b) este hecho podría contribuir a disminuir la probabilidad de polispermia restringiendo el número de espermatozoides que llegan por unidad de tiempo. Esta hipótesis ha sido validada por medio de experimentos de extirpación quirúrgica del istmo. En varias especies, este procedimiento aumenta la tasa de polispermia. c) la consecuencia más importante sería aumentar la probabilidad de que, en el momento de la ovulación, existan espermatozoides fecundantes aun cuando el coito haya precedido en días a la fecundación. Probablemente la adhesión al epitelio del istmo tubárico se pierda cuando se produce la ovulación. Todos estos datos indican que la capacidad fecundante o capacitación se adquiere principalmente en la ampolla (sitio de encuentro), en el momento de la ovulación y que tal capacidad es transitoria pues le sigue el envejecimiento. También existen estudios realizados en seres humanos que indican que el cuello uterino también puede almacenar espermatozoides. Allí los espermatozoides pueden mantenerse descapacitados, durante varios días, en las criptas de las glándulas del cuello uterino y en sucesivas oleadas son llevados hacia el sitio de encuentro. SC 1.3. EL TRANSPORTE DE LOS ESPERMATOZOIDES. EL PAPEL DE LA MOVILIDAD PROPIA DEL ESPERMATOZOIDE. V. Flores La movilidad espermática es un dato importante del espermograma. El déficit en la movilidad se asocia a infertilidad. Se suele concluir, en consecuencia, que los espermatozoides ascienden hasta el sitio de encuentro gracias a su movilidad y que el déficit en la movilidad impide o dificulta el ascenso y el encuentro con el ovocito II. Esta conclusión probablemente sea errónea. El espermatozoide está programado para cumplir en plenitud su capacidad móvil en el momento del encuentro y no durante el ascenso hacia el sitio de encuentro (Fig. SC 1-3-1). Así, la movilidad propia del espermatozoide debe desempeñar un papel menor en el ascenso, en tanto que el tracto genital femenino desempeña un papel principal. Nótese que los espermatozoides empiezan a llegar al sitio de encuentro en sólo unos 30 minutos luego de depositados en la vagina. Mediciones sobre las velocidades máximas que desarrollan los espermatozoides y estimaciones sobre la potencia de la fuerza propulsora del flagelo indican que los espermatozoides no podrían desplazarse a la velocidad que se requiere para recorrer tal distancia en sólo 30 minutos.

Fig. SC 1-3-1. A. Patrón de movilidad del espermatozoide en el eyaculado. B. Cambio en el patrón de movilidad del espermatozoide una vez que éste se encuentra en el sitio de encuentro. Tal cambio, al igual que la reacción acrosómica, es provocado por moléculas que se encuentran en el líquido folicular. Una vez en el sitio de encuentro, sin embargo, la movilidad propia desempeña un papel crucial pues es estimulada por el líquido folicular que también induce la reacción acrosómica. Los espermatozoides encuentran al ovocito II rodeado por la corona radiante (células foliculares unidas por una alta concentración de ácido hialurónico). El ácido hialurónico es degradado por enzimas acrosómicas, entre ellas la hialuronidasa. La velocidad de toda reacción enzimática depende, entre otros factores, de la energía cinética del medio. La hiperactivación de los espermatozoides contribuye a aumentar la energía cinética del medio, facilitar la degradación del ácido hialurónico, disminuir la cohesión de las células foliculares y a dispersarlas. Estos efectos facilitarían que los espermatozoides puedan atravesar la corona radiante y llegar al ovocito II.La hiperactivación también aumenta la energía cinética del espermatozoide y, en consecuencia, la probabilidad de colisión con la membrana pelúcida. No existen datos concluyentes sobre la existencia de un mecanismo quimiotáctico que direccione los espermatozoides hacia el ovocito II, aunque algunos resultados experimentales lo sugieren. Otro “momento” en el que la movilidad propia del espermatozoide es crucial ocurre durante la penetración de la membrana pelúcida. Éste también es un proceso de degradación enzimática (acrosina y neuraminidasa) incrementado por la frecuencia de colisión de la membrana acrosómica interna, que expone la cabeza del

espermatozoide, contra sus sustratos de la membrana pelúcida. El aumento de la degradación sumado a la propulsión del flagelo posibilita la penetración de la membrana pelúcida y el contacto con el ovocito II. Es importante el dato experimental de que los espermatozoides que son incubados con líquidos foliculares de diferentes folículos no se comportan similarmente. Algunos líquidos foliculares son muy eficaces en producir hiperactivación y otros no. Es significativo el hecho de que, en el caso de los líquidos foliculares que estimulan la hiperactivación, la fecundación se produce en un alto porcentaje y que, en el caso contrario, no se produce fecundación. Todos estos datos sugieren que la movilidad propia del espermatozoide y su déficit asociado a la infertilidad probablemente se deba principalmente al importante papel que la movilidad espermática adquiere en el sitio de encuentro. SC 1.4. LA CAPACITACIÓN DEL ESPERMATOZOIDE Y LA REACCIÓN ACROSÓMICA. V. Flores Varios estudios clásicos de fecundación in vitro mostraron que los espermatozoides recién eyaculados incubados con ovocitos II tardan un cierto tiempo en iniciar la fecundación. Los espermatozoides que han estado en contacto con fluidos tubáricos fecundan más rápido (Fig. SC 1-4-1).

Fig. SC 1-4-1. El grafico muestra que los espermatozoides extraídos del oviducto o los que son incubados en fluidos del oviducto fecundan más rápido que los recién eyaculados. Esta capacidad aumenta en función del tiempo de permanencia en el tracto genital femenino. Los espermatozoides en vías de capacitación, si son devueltos al líquido seminal se “descapacitan”; vale decir, pierden la capacidad adquirida en contacto con los fluidos del tracto genital femenino. Ello se debe a que el líquido seminal posee factores denominados “descapacitantes” que contribuyen a mantener en latencia a los espermatozoides (SC 1-1 La maduración epididimaria. Bases moleculares y consecuencias). La capacitación es el resultado de la pérdida de moléculas estabilizadoras y “descapacitantes” del líquido seminal que se adquirieron durante la maduración epididimaria (Fig. SC 1-4-2). Una vez iniciada la capacitación se inicia el envejecimiento de los espermatozoides y pierden capacidad fecundante en unas 12 horas.

Fig. SC 1-4-2. El esquema ilustra el probable comportamiento de algunas moléculas presentes en la cubierta de superficie del espermatozoide durante la capacitación. A. En los espermatozoides recién eyaculados, la moléculas de la superficie del espermatozoide (∙) que intervienen en la fecundación se hallan enmascaradas por moléculas descapacitantes (∩). Este hecho dificulta la fecundación. B. Después de cierto tiempo en contacto con fluidos tubáricos se desprenden los factores descapacitantes y quedan expuestos los que intervienen en la fecundación. C. Con el tiempo, los espermatozoides también van perdiendo las moléculas (∙) agregadas en la cola del epidídimo. Éstas se pierden desde el extremo del acrosoma hacia el polo opuesto. La letra R seguida de los signos – o + aluden a cómo las reacciones (R) de laboratorio realizadas para detección de moléculas (.) dan resultados negativos (-) o positivos (+) dependiendo del tiempo transcurrido dentro del tracto genital femenino en período ovulatorio (capacitante).

Existen muchas dudas y discordancias en la literatura respecto de numerosos fenómenos moleculares involucrados en la capacitación y, al parecer, existen muchas diferencias dependientes de la especie. La capacitación conduce a la reacción acrosómica y la hiperactivación del espermatozoide, y en general se considera que se debe a la reversión de fenómenos que ocurrieron durante la maduración epididimaria, que los mantienen estabilizados en latencia, y al capacitarse adquieren rápida y sincrónicamente capacidad fecundante. El cuadro SC 1-4-1 muestra algunos datos clásicos sobre cambios involucrados en la capacitación.

Existen muchos datos, no siempre coherentes, acerca de los fenómenos moleculares involucrados en la producción de la reacción acrosómica. Mencionamos a continuación los má...