Fecundación

La fecundación, el proceso por el cual los gametos masculino y femenino se fusionan, ocurre en la región ampular de la tuba uterina. Se trata del segmento más amplio de la tuba y se ubica en cercanía al ovario (Fig. 3-4). Los espermatozoides pueden conservar durante varios días su viabilidad dentro del aparato reproductor femenino. Solo 1% de los espermatozoides depositados en la vagina ingresa al cuello uterino, donde pueden sobrevivir muchas horas. El movimiento del espermatozoide desde el cuello uterino hasta la tuba uterina ocurre por contracciones musculares del útero y de la tuba uterina, y de manera escasa por su propia propulsión. El viaje desde el cuello uterino hasta el oviducto puede realizarse en tan solo 30 min, o requerir hasta 6 días. Tras llegar al istmo, los espermatozoides pierden motilidad y detienen su migración. En el momento de la ovulación los espermatozoides recuperan motilidad, quizá por la presencia de quimioatrayentes sintetizados por las células del cúmulo que circundan al óvulo, y nadan hasta el ámpula, donde suele ocurrir la fecundación. Los espermatozoides no pueden fecundar al ovocito justo después de llegar al aparato reproductor femenino, sino deben experimentar (1) capacitación y (2) reacción acrosómica para adquirir esta capacidad. La capacitación es un periodo de acondicionamiento en el aparato reproductor femenino, que en el humano dura alrededor de 7 h. Así, dirigirse con rapidez al ámpula no es una ventaja, puesto que la capacitación no ha ocurrido y los espermatozoides en esa condición no pueden fecundar al óvulo. Gran parte del acondicionamiento que ocurre durante la capacitación tiene lugar en la tuba uterina y supone interacciones epiteliales que implican al espermatozoide y a la superficie mucosa de la tuba. Durante este periodo se retiran una capa de glucoproteínas y proteínas del plasma seminal de la membrana plasmática que cubre la región acrosómica del espermatozoide. Sólo un espermatozoide capacitado puede pasar entre las células de la corona y desarrollar una reacción acrosómica. La reacción acrosómica, que ocurre tras la unión con la zona pelúcida, es inducida por las proteínas de esa zona. Esta reacción culmina con la liberación de las enzimas necesarias para la penetración de la zona pelúcida, entre ellas sustancias similares a la acrosina y la tripsina (Fig. 3-5). Las fases de la fecundación incluyen las siguientes: Fase 1, penetración de la corona radiata Fase 2, penetración de la zona pelúcida Fase 3, fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide Fase 1: penetración de la corona radiada De los 200 a 300 millones de espermatozoides que de ordinario son depositados en el aparato genital femenino, sólo entre 300 y 500 llegan al sitio de la fecundación. Solo uno de estos fecunda al óvulo. Se piensa que el resto auxilia al espermatozoide fecundador para penetrar las barreras que protegen al gameto femenino. El espermatozoide capacitado pasa con libertad entre las células de la corona radiata (Fig. 3-5). Fase 2: penetración de la zona pelúcida La zona pelúcida es una cubierta de glucoproteínas que circunda al óvulo y facilita y mantiene la unión con el espermatozoide, al tiempo que induce la reacción acrosómica. Tanto la unión como la reacción acrosómica son mediadas por el ligando ZP3, una proteína de la zona. La liberación de enzimas acrosómicas (acrosina) permite a los espermatozoides penetrar la zona pelúcida, con lo que entran en contacto con la membrana plasmática del ovocito (Fig. 3- 5). La permeabilidad de la zona pelúcida se modifica cuando la cabeza del espermatozoide entra en contacto con la superficie del ovocito. Este contacto da origen a la liberación de enzimas lisosómicas a partir de gránulos corticales que cubren la membrana plasmática del ovocito. A su vez, estas enzimas alteran las propiedades de la zona pelúcida (reacción de zona) para evitar la penetración de otros espermatozoides, e inactivan sitios receptores para los espermatozoides específicos de la especie en la superficie de la zona pelúcida. Se han encontrado otros espermatozoides incrustados en la zona pelúcida, pero sólo uno parece ser capaz de penetrar al ovocito (Fig. 3-6). Fase 3: fusión de las membranas celulares del ovocito y el espermatozoide La adhesión inicial del espermatozoide al ovocito es mediada en parte por la interacción de integrinas ubicadas sobre el ovocito y sus ligandos, desintegrinas, en el espermatozoide. Tras la adhesión, las membranas plasmáticas del espermatozoide y el óvulo se fusionan (Fig. 3-5). Puesto que la membrana plasmática que cubre el capuchón acrosómico de la cabeza desaparece durante la reacción acrosómica, la fusión real ocurre entre la membrana del ovocito y aquélla que cubre la región posterior de la cabeza del espermatozoide (Fig. 3-5). En el humano, tanto la cabeza como la cola del espermatozoide ingresan al citoplasma del ovocito, pero la membrana plasmática queda atrás, sobre la superficie del ovocito. Tan pronto como el espermatozoide entra al ovocito, el óvulo responde de tres formas: 1. Reacciones cortical y de zona. Como consecuencia de la liberación de los gránulos corticales del ovocito, que contienen enzimas lisosómicas, (1) la membrana del ovocito se vuelve impenetrable para otros espermatozoides, y (2) la zona pelúcida altera su estructura y composición para evitar que los espermatozoides se enlacen y penetren. Estas reacciones impiden la polispermia (penetración de más de un espermatozoide al ovocito). 2. Reinicio de la segunda división meiótica. El ovocito termina su segunda división meiótica de inmediato tras el ingreso del espermatozoide. Una de las células hijas, que recibe apenas citoplasma, se conoce como segundo cuerpo polar; la otra célula hija es el ovocito definitivo. Sus cromosomas (22 autosomas y cromosoma X) se disponen en un núcleo vesicular conocido como pronúcleo femenino (Figs. 3-6 y 3-7). 3. Activación metabólica del óvulo. El factor activador es quizá portado por el espermatozoide. La activación abarca los eventos celulares y moleculares relacionados con la embriogénesis temprana. Entre tanto, el espermatozoide se desplaza hacia delante hasta que se ubica en cercanía al pronúcleo femenino. Su núcleo se dilata y se forma el pronúcleo masculino (Fig. 3-6); la cola se desprende y degenera. Desde la perspectiva morfológica, los pronúcleos masculino y femenino son indistinguibles y, de manera eventual, entran en contacto estrecho y pierden sus cubiertas nucleares (Fig. 3-7 A). Durante el crecimiento de los pronúcleos masculino y femenino (ambos haploides) cada uno debe duplicar su ADN. Si no lo hace, cada célula del cigoto unicelular contaría tan solo con la mitad de la cantidad normal de ADN. De inmediato tras la síntesis del ADN los cromosomas se organizan en el huso mitótico para prepararse para una división mitótica normal. Los 23 cromosomas maternos y los 23 paternos (dobles) se separan longitudinalmente a la altura del centrómero, y las cromátidas hermanas se desplazan hacia polos opuestos, lo que aporta a cada célula del cigoto un número diploide normal de cromosomas y ADN (Fig. 3-6 D, E). Al tiempo que las cromátidas hermanas se desplazan hacia los polos opuestos aparece un surco profundo sobre la superficie de la célula, que de manera gradual divide al citoplasma en dos partes (Fig. 3-6 F y 3-7 B). Los resultados principales de la fecundación son los siguientes: Recuperación del número diploide de cromosomas, la mitad del padre y la mitad de la madre. De este modo el cigoto contiene una combinación nueva de cromosomas, que difiere de la de ambos progenitores. Determinación del sexo del nuevo individuo. Un espermatozoide que porta un cromosoma X da origen a un embrión femenino (XX), en tanto el que porta un cromosoma Y genera un embrión masculino (XY). Así, el sexo cromosómico del embrión se determina en el momento de la fecundación. Inicio de la segmentación. Sin la fecundación el ovocito suele degenerar 24 h después de la ovulación.