el misterio del inicio de

eL misterio DeL inicio De La vida Humana

Por _ Dra. Pilar Vigil, Profesora de la Facultad de Ciencias Biológicas UC | pvigil@uc.cl Manuel E. Cortés, Biólogo UC | manuelcortes@uc.cl*

¿EXistE un momEnto En QuE sE origina la Vida dE un nuEVo sEr humano?

En este misterio están implicadas dos realidades aparentemente opuestas, pero entrelazadas: el paso de la realidad de la inexistencia a la realidad de la existencia. Un equipo de investigadores abordó este tema, resaltando la serie de eventos que da origen a la vida.

pilar vigil imágenes

Espermatozoide atravesando la zona

pelúcida. Adaptado de: Vigil P et al (1990). Andrologia 22: 12-20.

El instante de la fecundación puede ser defi nido como la fusión de las membranas plasmáticas de los gametos masculino y femenino (espermatozoide y ovocito, respectivamente). Este proceso, tan discreto, es el resultado de un sinnúmero de eventos anexos que se encuentran armoniosamente sincronizados. Sin su continuidad, la fecundación no tendría lugar; por lo que es necesario comprender cada paso que conduce a ella para comprender nuestro origen.

La gametogénesis: formación de espermatozoides y ovocitos

Los gametos son células altamente especializadas, desarrolladas en las gónadas (testículos y ovarios) de los individuos. El espermatozoide se produce en los testículos del hombre a través de la espermatogénesis, proceso que consiste en la transformación de un grupo de células diploides, llamadas espermatogonias, a espermatozoides haploides. Durante su desarrollo, su morfología cambia desde una célula redonda y uniforme a una célula alargada, conformada por cabeza, cuello y cola. La espermatogénesis se inicia en la pubertad y persiste durante la vida adulta1 . En el caso de la mujer, al igual que en el varón, la formación de los gametos se inicia en la etapa embrionaria, pero tiene la particularidad de detenerse antes del nacimiento, reanudarse en la pubertad y fi nalizar en la menopausia. En la quinta semana de gestación, un grupo de células avanza hacia la cresta germinal del embrión femenino y comienza a dividirse por mitosis hasta las semanas veinte a veinticuatro, originando unos siete millones de ovogonias. Luego se inicia la meiosis, etapa mediante la cual la célula es capaz de dividirse generando células haploides. Sin embargo, las ovogonias detendrán este proceso en sus etapas iniciales (primera profase) entre el sexto y el octavo mes del período intrauterino. Algunas de estas células experimentarán un fenómeno de atresia, que lleva a una reducción de los ovocitos viables. De los siete millones de gametos con que se disponía durante el desarrollo embrionario, solo unos 400 mil permanecerán “vivos” a la llegada de la pubertad. Desde este momento, se inicia el período fértil de la mujer en el cual periódicamente se expulsará un ovocito desde el ovario. Este evento, conocido como ovulación, es dirigido por la variación cíclica de las hormonas gonadotrofi nas (LH y FSH), los estrógenos y la progesterona, que se observa durante el ciclo menstrual. Así, desde la pubertad hasta la menopausia, unos 400 a 500 ovocitos serán liberados desde las gónadas femeninas2, 3 .

El viaje de los espermatozoides por el tracto reproductor femenino

Una vez eyaculados durante la relación sexual, los espermatozoides deben migrar a través del tracto reproductor femenino, lo cual implica un ascenso por el canal cervical, la cavidad endometrial y las trompas de Fallopio. El tracto reproductor femenino se prepara

para recibir al espermatozoide mediante una serie de cambios fisiológicos que permiten la acogida y sobrevivencia del gameto masculino, con lo cual se facilita la fecundación. Así, el paso de los espermatozoides a través del canal cervical depende tanto de factores propios, como la motilidad, como de factores inherentes al tracto reproductor femenino, como el tipo de secreción presente en el canal cervical y, probablemente, su actividad muscular. En este lugar encontramos una secreción característica denominada moco cervical, que es uno de los primeros fluidos a través del cual deben migrar los espermatozoides4, 5 . Esta mucosidad es un hidrogel secretado por las células de las criptas del cérvix (o cuello uterino) y está compuesta principalmente de agua y glicoproteínas. La consistencia del moco cervical está, en parte, determinada por el tipo de glicoproteínas que presenta, lo cual podría facilitar o impedir el paso de los espermatozoides a través del mismo. Adicionalmente, las variaciones en los niveles hormonales que ocurren normalmente durante el ciclo menstrual influirían en la composición proteica del moco cervical secretado. Por lo tanto, estos cambios determinarán la existencia de distintos tipos y subtipos de moco, los cuales presentan diferentes propiedades6, 7 . Otros factores son capaces de guiar la migración de los espermatozoides hacia el ovocito. En algunas especies un gradiente de temperatura es capaz de dirigir la migración espermática hacia regiones más extremas de las trompas de Fallopio, las cuales, durante la ovulación, presentan mayor temperatura respecto del resto del tracto reproductor de la mujer. Otro factor lo constituyen ciertas moléculas capaces de atraer a los espermatozoides, en un fenómeno denominado «quimiotaxis», que es desencadenado por algunos compuestos presentes en altas concentraciones en las cercanías del ovocito. De esta manera, el aparato reproductor femenino presenta características que permiten acoger a los espermatozoides y así facilitar el encuentro entre los gametos. La migración sería facilitada, además, por contracciones de la musculatura del tracto genital. Luego, en las cercanías de las trompas de Fallopio ocurriría la atracción de los espermatozoides por parte de quimioatractantes del fluido folicular. Al mismo tiempo ocurren una serie de modificaciones físicas y bioquímicas en la membrana plasmática y en el citoplasma del espermatozoide, etapa denominada capacitación del espermatozoide, donde éste experimenta una disminución en la rigidez de su membrana, haciéndose más fluida. Además, disminuye el contenido de colesterol, se observa un aumento en la concentración de segundos mensajeros (calcio y AMPc) en el citoplasma y la fosforilación de residuos de tirosina en las «En el preciso instante de la fusión de las membranas de los gametos es cuando podemos reconocer a este nuevo organismo como un individuo propio de la especie humana, pues posee un número completo de cromosomas, veintitrés pares, que nos caracterizan como especie».

Espermatozoides interactuando con las

microvellosidades del ovocito. Adaptado de: Vigil P (1989). Gamete Research 23: 203-213.

4. Barros C, Vigil P, Herrera E, Argüello B, Walker R (1985) Selection of morphologically abnormal sperm by human cervical mucus.

Arch Androl 12 (Suppl): 95-107. 5. Barros C, Argüello B, Jedlicki A, Vigil P, Herrera E (1985) Scanning electron microscopy study of human cervical mucus. Gamete

Research 12: 85-89. 6. Vigil P, Riquelme R, Pinto E, Ceric F (1999) Secreción cervical: relación entre las características bioquímicas y la penetración de los espermatozoides. Rev Chil Obstet Ginecol 64 (3): 228-232. 7. Ceric F, Silva D, Vigil P (2005) Ultrastructure of the human periovulatory cervical mucus. J Electron Microsc 54 (5): 479-484.

proteínas del flagelo espermático, lo que potencia su velocidad de desplazamiento. Una vez que los espermatozoides han avanzado por las trompas de Fallopio, están listos para encontrarse con el ovocito y competir para fecundarlo, pero el gameto femenino posee varias cubiertas que representan un verdadero obstáculo para esto. Por esta razón, los espermatozoides tienen que experimentar una reacción en la que se liberan las enzimas contenidas en la zona apical de sus cabezas llamada acrosoma. Aquellos que hayan reaccionado adecuadamente, en el instante correcto y con la energía suficiente, podrán atravesar las cubiertas ovocitarias, lo que genera cambios ultraestructurales que permitirán su fusión con el gameto femenino8 . Por su parte, el aparato reproductor de la mujer cumple un rol importantísimo para la ocurrencia de la reacción del acrosoma. Es necesario que la liberación de las enzimas acrosómicas ocurra en regiones cercanas al ovocito, puesto que si un espermatozoide libera sus enzimas en un sitio alejado del gameto femenino, quedará incapacitado para atravesar sus distintas capas. La reacción acrosómica es inducida en regiones cercanas a éste gracias a diversas sustancias, entre las que destaca la progesterona, una hormona que al entrar en contacto con el espermatozoide humano promueve varios eventos intracelulares que resultarán en la exocitosis acrosomal. La progesterona es producida por las células foliculares, encontrándose en una alta concentración en el fluido folicular; por lo tanto, esta hormona estaría en el medio que rodea al ovocito durante su expulsión desde el ovario9 . Por otra parte, la reacción del acrosoma es inhibida en regiones alejadas del sitio de ovulación por la acción de la hormona estradiol. Se ha descrito que en el periodo periovulatorio, el moco cervical secretado en el cuello del útero posee cantidades elevadas de esta hormona, la cual inhibiría la exocitosis del acrosoma en dichas regiones, asegurando posteriormente una fecundación exitosa10, 11 .

La fecundación: el inicio de la vida humana

Hasta este instante el espermatozoide ha ascendido por el tracto reproductor femenino, se ha capacitado y ha experimentado la reacción del acrosoma en las cercanías del gameto femenino. Luego de esto, el espermatozoide entra en contacto con la membrana plasmática del ovocito, con lo cual se llevará a cabo el proceso de fusión de las membranas plasmáticas de los gametos. La capacidad fusogénica del espermatozoide está determinada por una serie de anclajes moleculares entre las proteínas de ambas membranas. En el preciso instante de la fusión es cuando podemos reconocer a este nuevo organismo como un individuo propio de la especie humana, pues posee un número completo de cromosomas –veintitrés pares, que nos caracterizan como especie–, los cuales codifican toda su información genética, la que le permitirá contar con una maquinaria bioquímica para autoorganizarse, comenzando un desarrollo altamente coordinado, continuo y gradual. A partir de este momento se origina un nuevo organismo humano, llamado cigoto.

«El misterio del inicio de la vida»

Durante las últimas décadas se ha desarrollado en la Pontificia Universidad Católica de Chile una investigación de gran impacto en la comprensión de los eventos de la reproducción en mamíferos. El uso de técnicas como la microscopía de luz y electrónica, ha permitido obtener impresionantes imágenes que muestran cómo ocurren dichos fenómenos. Debido a lo valioso y único de este material, un grupo de investigación, liderado por la Dra. Pilar Vigil, desarrolló el Proyecto «El misterio del inicio de la vida», el cual fue seleccionado en el VII Concurso de Investigación para Académicos que organiza la Pastoral UC en conjunto con la Vicerrectoría de Investigación. Como parte de este proyecto, se implementó una metodología interactiva para la enseñanza guiada de la reproducción humana, haciendo hincapié en la fecundación. Se realizó una exposición en el Centro de Extensión UC, que utilizó medios audiovisuales para mostrar el viaje del espermatozoide hacia su encuentro con el ovocito. Debido a su éxito, esta exposición también fue montada durante la XXVI Jornada Mundial de la Juventud, realizada en Madrid, entre el 16 y 21 de agosto de 2011.

* También colaboraron en la elaboración de este artículo: Natalia Poblete, Licenciada en Biología de la Pontificia Universidad Católica de Chile y Coordinadora del Programa TeenSTAR; y María Elena Aguirre, Profesora de la Facultad de Comunicaciones UC.

8. Vigil P, Orellana RF, Cortés ME (2011) Modulation of spermatozoon acrosome reaction. Biological Research 44 (2): 151-159. 9. Ibíd. 10. Vigil P, Toro A, Godoy A (2008) Physiological action of oestradiol on the acrosome reaction in human spermatozoa. Andrologia 40 (3): 146-151. 11. Vigil P, Orellana RF, Cortés ME (2011) Óp. cit.