CAP 4 espermatogenesis.docx

**CAP 4** **ORIGEN Y MIGRACION DE LAS CELULAS GERMINALES PRIMORDIALES** Estas células se originan en la segunda semana en el epiblasto y durante la tercera semana, mediante la gastrulación, llegan hasta la pared del saco vitelino. En el transcurso de la cuarta semana, las células germinales primor...

**CAP 4** **ORIGEN Y MIGRACION DE LAS CELULAS GERMINALES PRIMORDIALES** Estas células se originan en la segunda semana en el epiblasto y durante la tercera semana, mediante la gastrulación, llegan hasta la pared del saco vitelino. En el transcurso de la cuarta semana, las células germinales primordiales comienzan a migrar desde el saco vitelino hacia las gónadas en desarrollo, situadas en la pared posterior del celoma intraembrionario, a donde llegan al finalizar la quinta semana. Durante la migración, las células germinales primordiales realizan varias divisiones mitóticas y se estima que existen varios miles de ellas al llegar a la gónada primitiva. Algunas células germinales primordiales pueden perderse durante la migración y llegar a sitios distintos de las gónadas; la mayoría de estas células extraviadas suelen morir, pero algunas pueden sobrevivir y dar origen a tumores denominados teratomas, que se caracterizan por estar formados por distintos tejidos, como piel, pelo, hueso, músculo, dientes, etcétera. No todos los teratomas tienen este origen, ya que también pueden ser producidos por cualquier célula pluripotencial que sea capaz de desarrollar tejidos de cualquiera de las capas germinales que se forman durante la gastrulación. Cuando las células germinales primordiales llegan a la gónada primitiva, continúan sus mitosis y pasan de ser miles a millones de estas células. Su desarrollo posterior dependerá del genotipo del embrión, y será diferente en el hombre (XY) y en la mujer (XX); por lo tanto, para su mejor comprensión será tratado por separado. **ESPERMATOGENESIS** Proceso que ocurre en los túbulos seminíferos de los testículos, mediante el cual las espermatogonias se transforman en espermatozoides maduros; se inicia en la pubertad (13 años aproximadamente) y continúa durante toda la vida adulta del varón. El aparato genital masculino está constituido por los : 1. Testículos 2. un sistema de conductos genitales que van desde estos hasta la uretra y unas glándulas anexas o accesorias. Formación y maduración morfológica de los espermatozoides: tubos seminíferos. Maduración fisiológica y transporte del espermatozoide: conductos genitales. (luego depositados en el aparato genital femenino) Las glándulas anexas: secretaran sustancias importantes para la maduración y transporte del espermatozoide: líquido seminal y semen. En la etapa embrionaria en los testículos se forma los lobulillos testiculares. En el interior de los lobulillos se puede ver estructuras largas filiformes: cordones seminíferos Cordones seminíferos: compuestas por células del tejido conjuntivo. **TUBULOS SEMINIFEROS** En la pubertad: los cordones seminíferos se transforman en túbulos seminíferos. (rodeadas de una lamina basal y células miodes) Alrededor de los túbulos seminíferos hay un tejido conjuntivo llamado **tejido conjuntivo peritubular**, que contiene vasos sanguíneos y células intersticiales, también conocidas como **células de Leydig**. Estas células son responsables de producir testosterona. Dentro de los túbulos seminíferos, las células se organizan en capas y compartimentos, formando lo que se conoce como **epitelio seminífero**. Este epitelio contiene dos tipos principales de células: 1. **Células sustentaculares (de Sertoli)**: Proveen soporte y nutrición a las células espermatogénicas. 2. **Células espermatogénicas**: Son las precursoras de los espermatozoides. **CÉLULAS SUSTENTACULARES** Grandes con múltiples prolongaciones citoplasmáticas que las mantienen unidas entre sí por uniones ocluyentes y que, al mismo tiempo, forman compartimentos en los que se alojan las células espermatogénicas. Dichas células sustentaculares desempeñan una función muy importante, ya que actúan como "nodriza de las células espermatogénicas. ( permitir su madurez para ser espermatozoides). **FUNCIONES**: Dar soporte a las células espermatogénicas y formar microambientes en los que se alojen. Captar testosterona y hormona foliculoestimulante a través de los receptores que poseen. Formar la barrera hematotesticular, que protege a las células espermatogénicas del sistema inmunitario del individuo e impide el paso de sustancias tóxicas y células cancerosas. Secretar proteínas inmunomoduladoras que regulan la tole- rancia inmune para la protección inmunitaria de las células germinales. Filtrar el paso de esteroides,metabolitos y sustancias nutritivas. Fagocitar células espermatogénicas en degeneración y del citoplasma del que se desprenden durante su desarrollo. Secretar proteínas que concentren testosterona en el epitelio seminífero. Producir sustancias inhibidoras y estimuladoras de la mitosis y meiosis. Secretar sustancias que estimulen a las células intersticiales para la producción de testosterona. Producir hormonas que inhiban la liberación de gonadotropinas por la adenohipófisis. Controlar el movimiento de las células espermatogénicas. Nutrir a las espermátides. Secretar factor inhibidor mülleriano durante la etapa embrionaria, que impide el desarrollo de los conductos paramesonéfricos (müllerianos). Producir factores de crecimiento y factores tróficos de diferenciación. **CELULAS ESPERMATOGENICAS** Las células espermatogénicas están situadas en el interior de los túbulos seminíferos entre los compartimentos o microambientes que dejan las prolongaciones citoplasmáticas de las células sustentaculares. Al llegar la pubertad, las células espermatogénicas comienzan a dividirse por mitosis a intervalos regulares para dar origen a nuevas células espermatogénicas, con mayor madurez que las que les dieron lugar y cada vez en mayor número. Las células espermatogénicas menos maduras quedan situadas en la parte periférica, y las más maduras en la parte central, cerca de la luz de los túbulos. **Espermatogonias primitivas**: Las células espermatogénicas más primitivas o células madre espermatogénicas, las cuales tienen una dotación cromosómica diploide (2n). Mantienen su autorrenovación y se mantienen en estadio indiferenciado por factores de crecimiento: - factor neurotrófico derivado de la glía (GDNF, glial cell-derived neurotrophic factor) - factores de crecimiento fibroblástico (FGF, fibroblast growth factor), secretados por el endotelio de los vasos situados en la matriz que rodea a los túbulos seminíferos. **Espermatogonias A1 (oscuras):** A partir de la pubertad, algunas espermatogonias primitivas permanecen en reposo, las espermatogonias A1 u oscuras (2n). **Espermatogonias A2 (claras):** Mientras que otras comienzan a proliferar por mitosis transformándose en espermatogonias A2 o claras. (AUMENTANDO SU NUMERO) Entran nuevamente en mitosis dando origen a tres o cuatro nuevas generaciones de espermatogonias: **Las espermatogonias A3, A 4, intermedia:** **Espermatogonia B:** (2n) El inicio de la vía de diferenciación espermatogénica comienza con la expresión de neurogenina 3. La diferenciación progresa por un aumento en la actividad de la vía de señalización mTORC1. **Espermatocitos primarios:** Aumentan de tamaño y entran nuevamente en mitosis, transformándose en, diploide (2n) (46xy). Son las células espermatogénicas más voluminosas, y son desplazados por las células sustentaculares un poco más al interior de los túbulos seminíferos. Son la última generación de espermatogonias que se originarán por mitosis. Las células espermatogénicas de una misma generación están unidos entre sí por puentes de citoplasma, manteniendo el contacto durante su diferenciación, lo que les permite coordinar su desarrollo. Los espermatocitos primarios entran nuevamente en división, pero ahora por meiosis, comenzando la meiosis I por el estímulo inductor del ácido retinoico. Al terminar la meosis I se transforman: Espermatocitos secundarios: mitad de tamaño, haploides (1n) y cromosomas bivalentes. 23 x 23y. En esta etapa aún persisten los puentes de citoplasma entre los espermatocitos de la misma generación. La meiosis I de los espermatocitos primarios dura aproximadamente 24 días. **Espermátides**: Espermatocitos secundarios haploides (1n) y bivalentes entran ahora a la meiosis II, dando origen cada uno de ellos a dos espermatides, más pequeñas (la mitad del tamaño de los espermatocitos secundarios), haploides (1n) y con cromosomas monovalentes 23,X para dos de ellas y 23,Y para las otras dos. La meoisis II de los espermatocitos secundarios es muy rápida y dura 8 horas. En la meiosis, las células espermatogénicas experimentan recombinaciones genéticas, por lo que expresan nuevos antígenos capaces de provocarla respuesta inmunitaria. La barrera hematotesticular y los inmunomoduladores secretados por las células sustentaculares protegen a las células espermatogénicas de una reacción autoinmunitaria con la consecuente esterilidad. Las espermatides entran a un proceso de diferenciación llamado **espermiogénesis**. Espermiogénesis: cambios para llegar ser un espermatozoide haploide 1n 1c y romper r los puentes del citoplasma. Durante la espermiogénesis, las espermátides experimentan los siguientes cambios: 1\) liberan el exceso de citoplasma (que será fagocitado por las células sustentaculares) 2\) la cromatina se compacta (reduciendo el tamaño del núcleo) 3\) el retículo de Golgi forma el acrosoma (que recubre la mayor parte del núcleo) 4\) el centriolo distal da origen al flagelo del espermatozoide (que conferirá motilidad propia a estas células) 5\) las mitocondrias se concentran alrededor del cuello del espermatozoide formando la vaina mitocondrial (que dará la energía necesaria al espermatozoide para su motilidad) 6\) el citoplasma conforma una vaina alrededor del cuello y el flagelo del espermatozoide. La cromatina se compacta por la sustitución del 90% de las histonas por protaminas; así, el genoma queda empaquetado seis veces más que en las células somáticas. Esto es indispensable para proteger el material genético de los espermatozoides de la oxidación, fragmentación del DNA, infecciones, radiaciones y moléculas nocivas de los conductos genitales femeninos. **ESPERMATOZOIDE MADURO** El espermatozoide morfológicamente maduro mide entre 50 y 60 µm de longitud, alcanza su madurez morfológica en los túbulos seminíferos en aproximadamente 60-70 días y está constituido por la cabeza, el cuello y la cola o flagelo. Desde los túbulos seminíferos donde se formaron, los espermatozoides son impulsados hacia el epidídimo a través de los conductillos eferentes y la red testicular gracias a las contracciones musculares de estos conductos. Ya en el epidídimo, y por un espacio de aproximadamente 12 días, los espermatozoides atraviesan una maduración bioquímica mediante la cual adquieren su motilidad propia y una cubierta glucoproteica que será muy importante más adelante durante el proceso de capacitación que deberán tener para realizar la fertilización. **ESPERMATOZOIDE ANOMALO** La presencia de espermatozoides anómalos morfológica o fun- cionalmente es frecuente y en un hombre sin problemas de fertilidad se pueden encontrar hasta en un 10% del total de es- permatozoides eyaculado. **ANOMALIA CROMOSOMICAS** se deben a problemas en la disyunción de los cromosomas o las cromátides durante las divisiones mitóticas o la meiosis que tienen las células espermatogénicas. La mayoría de las anomalías cromosómicas de los espermatozoides los hacen incapaces de realizar la fertilización o dan lugar a serias alteraciones en el embrión o anexos y muere poco después en la fertilización. **ANOMALIAS MORFOLOGICAS** espermatozoides bicéfalos (con dos cabezas y un único flagelo), bicaudados (con doble flagelo), con cabeza muy grande o muy pequeña (macrocéfalos o microcéfalos), con flagelo muy corto, con flagelo muy largo y enredado, con vaina mitocondrial des- organizada (con exceso de citoplasma), con acrosoma anómalo, etcétera. Generalmente, estos espermatozoides con anormalidades morfológicas tienen una movilidad muy pobre o ausente y son incapaces de realizar la fertilización de un ovocito. **ESPERMATOZOIDES CON MOVILIDAD ANOMALA** Por lo menos el 30- 40% de los espermatozoides deben presentar una movilidad adecuada en el semen después de 2 h de eyaculados. **FORMACION DEL SEMEN** el semen se puede considerar como una mezcla de los espermatozoides con la secreción de las vesículas seminales, la próstata y las glándulas bulbouretrales. **Las vesículas seminales**: aportan más de la mitad de las secreciones que forman el semen. Sus principales componentes son la fructosa, las prostaglandinas y la vesiculasa. **La próstata**: aporta aproximadamente el 30% de las secreciones del semen y tiene ácido cítrico, vesiculasa, fibrinolisinas, fibrinogenasa, amortiguadores de pH, iones de zinc, calcio, magnesio y fosfata. **CONTROL HORMONAL DE LA ESPERMATOGENESIS** 1. **Inicio en el hipotálamo**: El proceso comienza en el hipotálamo, una región del cerebro que secreta factores liberadores de gonadotropinas. 2. **Estimulación de la adenohipófisis**: Estos factores son captados por la adenohipófisis (una glándula en el cerebro), que responde produciendo tres hormonas clave: - **Hormona foliculoestimulante (FSH)** - **Hormona luteinizante (LH)** - **Prolactina** 3. **Acción en los testículos**: - **FSH**: Actúa sobre las células sustentaculares (también conocidas como células de Sertoli) en el epitelio seminífero de los testículos. - **LH y prolactina**: Actúan sobre las células intersticiales (células de Leydig) en el tejido conjuntivo peritubular de los testículos. 4. **Producción de hormonas por las células sustentaculares**: - En respuesta a la FSH, las células sustentaculares producen hormonas que regulan la división, crecimiento y maduración de las células espermatogénicas (precursoras de los espermatozoides). - También producen inhibina, una hormona que frena la producción de FSH, LH y prolactina en la adenohipófisis. 5. **Producción de testosterona**: - Las células intersticiales responden a las hormonas de la adenohipófisis y las células sustentaculares produciendo testosterona a partir de la pubertad. - La testosterona estimula las células sustentaculares y contribuye al funcionamiento de las glándulas sexuales anexas y al desarrollo de los caracteres sexuales secundarios masculinos. 6. **Retroalimentación negativa**: - La testosterona también actúa sobre el hipotálamo y la adenohipófisis, frenando la producción de factores liberadores de gonadotropinas, FSH, LH y prolactina, potenciando así la acción de la inhibina. Las alteraciones de la fertilidad masculina representan aproximadamente el 30% de los casos de infertilidad en parejas. Estas alteraciones pueden deberse a problemas morfológicos o funcionales del aparato reproductor masculino, o a la producción excesiva de espermatozoides anómalos. Las causas incluyen: - **Alteraciones genéticas o cromosómicas** - **Problemas endocrinos** - **Espermatogénesis anormal** - **Obstrucción de los conductos genitales** - **Enfermedades infecciosas del aparato reproductor** - **Ciertos medicamentos** - **Tabaquismo, estrés y consumo de drogas** El diagnóstico se realiza mediante exámenes clínicos y pruebas de laboratorio específicas, como el espermograma, espermocitograma, espermocultivo, cariotipo y anticuerpos antiespermatozoides. Algunas de las condiciones más comunes que causan infertilidad masculina son: 1. **Síndrome de Klinefelter**: Causado por una aneuploidía (47,XXY), con testículos pequeños y pocos o ningún espermatozoide. 2. **Oligozoospermia**: Recuento de espermatozoides menor de 20 millones por mililitro de semen, con causas variadas como infecciones virales y trastornos cromosómicos. 3. **Azoospermia**: Ausencia de espermatozoides en el semen, afectando al 1% de los hombres. Puede ser causada por factores como radiaciones, infecciones y alteraciones genéticas. 4. **Teratozoospermia**: Más del 20% de espermatozoides anómalos en el semen, debido a factores como exposición al calor y plaguicidas. 5. **Astenozoospermia**: Vitalidad deficiente de los espermatozoides, limitando su capacidad de fertilización, causada por deficiencias hormonales y otros factores.