3.2 OVOGÉNESIS
La ovogénesis se define como el proceso por el cual se desarrolla el gameto femenino. Este proceso comienza durante la etapa fetal y termina con la fertilización. Para la obtención de un ovocito que sea capaz de ser fertilizado, éste debe pasar por una serie de divisiones mitóticas y meióticas con el fin de recombinar y reducir su material genético.
La división mitótica se considera la fase proliferativa en la cual una ovogonia se divide una cantidad innumerable de veces, con el propósito de crear un reservorio celular durante la vida fetal. La mitosis consiste en diferentes etapas: durante la interfase, la célula tiene un proceso de preparación en el cual aumenta el tamaño del citoplasma (G1), duplica el material genético (S) y continúa su crecimiento (G2); en la profase el material genético se condensa para después ser anclado y alineado durante la metafase y distribuido durante anafase, por último se forma el núcleo y citoplasma de la nueva célula durante la telofase y citocinesis respectivamente (video 1).
De esta división se obtienen dos células hijas iguales a la madre por cada ovogonia. El término de la etapa proliferativa durante la etapa fetal contribuye a que las hembras tengan un número limitado de ovocitos, el cual será reducido drásticamente durante la foliculogénesis.
Una vez terminada la fase proliferativa, las ovogonias son denominadas ovocitos y entran en división meiótica.
La meiosis es un proceso celular en el cual el ovocito, es una célula diploide (2n) y se divide en dos células hijas haploides (1n) con la mitad del material genético. La meiosis se divide en dos etapas: meiosis I y meiosis II. Durante la meiosis I, el ovocito recombina su material genético durante la profase y esto da como resultado una célula diploide (2n). Durante la meiosis II, el ovocito diploide (2n) resultado de la primera división meiótica, reduce su material genético a la mitad, de lo cual se obtiene una célula haploide (1n), esta última parte de la maduración del ovocito tiene lugar durante la fertilización (video 2).
Los ovocitos, detienen el proceso de meiosis en dos ocasiones. La primera pausa ocurre durante la profase I de la primera división meiótica y termina al iniciarse la pubertad, un marcador del reinicio de la división meiótica es la ruptura de la vesícula germinal o germinal vesicle break (GVBD) por su nombre en inglés. Durante esta etapa, se le denomina vesícula germinal al pronúcleo condensado, por lo tanto, su ruptura significa la liberación del material genético para ser anclado, alineado y distribuido en dos células. La segunda pausa tiene lugar durante la metafase II de la meiosis II después de la ovulación y termina con la fertilización, durante la cual el espermatozoide reactiva al ovocito.
A diferencia de la espermatogénesis en la cual se obtienen 4 espermatozoides haploides, el ovocito resulta en una sola célula con la mitad del material genético, esto debido a que durante cada división meiótica celular, en lugar de obtener dos células, se obtiene un ovocito con un cuerpo polar. Este proceso por el cual el ovocito reduce su material genético a la mitad y expulsa el resto del material genético en cuerpos polares (I y II) se le conoce como maduración nuclear. Por lo tanto, en diferentes especies domésticas el principal marcador de la maduración nuclear son la expulsión de los cuerpos polares (interactivo 2).
En el ovario, el ovocito se encuentra rodeado de células del cumulus, granulosa y teca dentro de estructuras denominadas folículos (ver capítulo de anatomía). A la par de la ovogénesis, se lleva a cabo la foliculogénesis, la cual se considera un subproceso de la ovogénesis. La foliculogénesis describe la formación del folículo primordial y su progresión a través de etapas sucesivas de crecimiento: primario, secundario, terciario y por último, folículo de Graff o pre-ovulatorio. Cada una de estas etapas presenta características diferentes; el folículo primordial consiste en el ovocito y una capa de células aplanadas de la granulosa; el primario consta del ovocito con varias capas de células de la granulosa cuboides; en el folículo secundario se adicionan las células de la teca y en el terciario se forma el antro folicular, el cual contiene líquido secretado por las células de la granulosa, y por último, la característica principal de un folículo de Graff o pre-ovulatorio es la presencia de receptores de LH en las células de la granulosa (interactivo 3).
La foliculogénesis se divide en dos etapas: la etapa basal o independiente de gonadotropinas y la etapa tónica, donde los folículos son dependientes de gonadotropinas como la hormona folículo estimulante (FSH) y la hormona luteinizante (LH) (consultar capítulo 4, sección 4.2) Durante la etapa basal, es el ovocito quien se encarga de promover la transición de folículo primordial a folículo primario.
Estudios recientes indican que el ovocito forma uniones en hendidura, también conocidas como uniones GAP con las células de la granulosa quienes se diferencian en células del cumulus. Las uniones GAP son puentes formados por proteínas llamadas conexinas; actualmente estudios en ratones han demostrado que la conexina 43 es esencial para la formación de las uniones GAP entre el ovocito y las células del cumulus. Estas uniones conectan el citoplasma del ovocito con el citoplasma de las células del cumulus, permitiendo el intercambio de factores de crecimiento sin la necesidad de receptores transmembranales (interactivo 4).
Entre los factores que se transfieren en esta comunicación cruzada se encuentran principalmente los factores de crecimiento transformante beta (TGF-β). La familia de las TGF-β está compuesta por varios miembros incluyendo tres isoformas (1,2,3) de la TGF-β, además de otros factores como la proteína morfogénica ósea (BMP), el factor de diferenciación del crecimiento (GDF) y la hormona antimülleriana (AMH).
El GDF9 funciona a través de la activación de los SMAD2 y 3, para la transición del folículo primordial a primario, el ovocito comienza a producir GDF9 el cual aumenta la producción de SMAD2 y 3 en las células de la granulosa promoviendo así el crecimiento folicular y la diferenciación de las células de la granulosa a células del cumulus (figura 1).
Experimentos en ratones donde SMAD2 y 3 son silenciados, resultaron en una completa falta de folículos mientras que experimentos similares con otros miembros de los SMAD solo reducen la cantidad de folículos y afectan la distribución de las células del cumulus. Por lo tanto, actualmente se considera que el GDF9 a través de los SMAD 2 y 3 son responsables de la transición de folículo primordial a folículo primario. Cabe mencionar que esta primera transición también puede ser regulada por folículos en etapas más avanzadas, tal es el caso del folículo terciario el cual tiene la capacidad de producir AMH, la cual genera un efecto negativo sobre el ovocito del folículo primordial y lo mantiene detenido en esta etapa.
Es importante tomar en cuenta que el GDF9 y la AMH no son los únicos factores involucrados en la transición de folículos primordiales (etapa basal) a primarios (etapa tónica o dependientes de gonadotropinas), ya que otras familias como los factores de crecimiento de fibroblastos han sido involucrados en el proceso. Por lo tanto, esta transición sigue siendo motivo de estudio.
A partir de la etapa de folículo primario y su subsecuente desarrollo a folículo secundario, terciario y pre-ovulatorio se le conoce como etapa tónica, debido a que el desarrollo folicular depende principalmente de la secreción de gonadotropinas (consultar capítulo 4, sección 4.2).
A pesar de ello, el ovocito regula la función de las gonadotropinas dentro del folículo, por lo tanto, para que se lleve a cabo un desarrollo folicular normal se debe tener una correcta secreción de gonadotropinas (ver capítulo de fisiología), además de un ovocito con adecuado nivel de maduración.
Entre las principales proteínas presentes en el folículo durante la etapa tónica, se encuentra el antígeno nuclear de células en proliferación (PCNA), encargado, como su nombre lo dice, de promover la proliferación de las células del cumulus y granulosa.
La proliferación del cumulus y su grado de expansión alrededor del ovocito, son indicadores de maduración. Para medir el grado de expansión, existe una clasificación de acuerdo con el número de capas que las células del cumulus forman alrededor del ovocito. En el caso de un ovocito sin células del cumulus se clasifica como desnudo, el grado I es para un ovocito que tiene de una a tres capas de células del cumulus; grado II para un ovocito con tres a cinco capas de células del cumulus, y grado III para un ovocito con más de cinco capas de células del cumulus. En diferentes especies domésticas un grado tres de expansión es indicador de maduración del ovocito (figura 2).
Otra proteína expresada dentro del folículo en la etapa tónica es el factor de crecimiento de endotelio vascular (VEGF) el cual promueve la vascularización de las células de la teca.
El nivel de vascularización está directamente relacionado con el folículo dominante; en un estudio realizado en bovinos, se demostró por medio del uso del ultrasonido doppler, que el folículo que muestra tener mayor flujo sanguíneo, comparado con folículos subordinados de tamaño similar, es el que será ovulado.
Una vez que el folículo alcanza el estado preovulatorio, las células de la granulosa adquieren receptores de LH, éstas, con el pico de LH, reducen su proliferación mientras que los vasos sanguíneos presentes en la teca sufren vasoconstricción, por lo que genera un estigma por el cual se lleva a cabo la ovulación. Una vez que ocurra este fenómeno, el ovocito requiere ser fertilizado para continuar con la segunda división meiótica y expulsar el segundo cuerpo polar (video 3).
