La fecundación humana

Para que se pueda llevar a cabo la fecundación es necesario que existan dos células sexuales, el óvulo y el espermatozoide. Ambos gametos deben atravesar un proceso biológico conocido como gametogénesis la cual consiste en en dos divisiones meióticas sucesivas.

Debemos recordar que todo inicia en las gónadas masculina y femenina, los testículos y los ovarios respectivamente. ¿Qué es una gónada? Es una glándula mixta con dos funciones una exocrina y otra endocrina. La primera es producir hormonas sexuales para verterlas directamente a la sangre y la segunda es producir las células sexuales. Para el caso del espermatozoide el proceso específico de meiosis se llama espermatogénesis y para el caso del óvulo ovogénesis.

La espermatogénesis inicia en una célula diplode (2n=46) llamada espermatogonia. Enseguida estas células crecen y dan lugar a los espermatocitos primarios. Estos espermatocitos sufren la primera división meiótica y producen dos espermatocitos secundarios con características haploides (n=23). Estos sufren la segunda división meiótica y producen cuatro células llamadas espermátidas, que también son haploides. Finalmente estas células producen cuatro espermatozoides en un proceso llamado diferenciación celular. 

Por otro la ovogénesis se inicia durante la gestación, con la producción de miles de ovocitos primarios, los que duermen en los ovarios hasta la pubertad. En ese momento gracias a la acción hormonal,los ovocitos primarios maduran y se encuentran listos para ser fecundados. Todo inicia en una célula diploide llamada ovogonia que crece y produce un ovocito primario diploide. Enseguida se inicia la primera división meiótica y se producen un ovocito secundario haploide y un un cuerpo polar. El ovocito secundario entra en la segunda división meiótica y se producen una ovotidia u óvulo y tres cuerpos polares.

La fecundación es la unión del gameto masculino (espermatozoide), el cual es haploide, con el gameto femenino (óvulo), el cual también es haploide. Con esta unión se produce una nueva célula llamada cigoto, la cual ahora es diploide. La unión es por anisogamia es decir, dos gametos de diferente tamaño.

Para ello es necesario que se produzca la copulación o coito que consiste en la introducción del pene en la vagina y la posterior eyaculación o expulsión del semen. El semen será depositado en la vagina, atravesará el útero y llegará a las trompas de Falopio. Aproximadamente a los dos minutos de una eyaculación en el interior de la vagina, los espermatozoides alcanzan la porción final de las trompas. Sin embargo, de los cientos de miles de espermatozoides, solamente unos pocos llegarán hasta el óvulo y solamente uno podrá atravesar la membrana plasmática del óvulo y producirse la fecundación. Todos los demás espermatozoides son destruidos en el viaje. La razón de producirse millones de espermatozoides es para garantizar que, al menos uno, pueda alcanzar el óvulo.

Características de los gametos.

El óvulo es una célula esférica muy grande e inmóvil. De adentro hacia afuera se localiza:

1.Citoplasma. Ahí están el núcleo (haploide), ARN, ribosomas, aparato de Golgi y mitocondrias nadando en proteínas llamadas vitelinas.

2.Membrana plasmática. Rodea al citoplasma y presenta numerosas microvellosidades a su alrededor.

3.Zona pelúcida. Capa elástica y transparente formada por glucoproteínas e involucrada en el reconocimiento del espermatozoide.

4.Corona radiada. Formada por varias capas de células foliculares.

El espermatozoide es una célula alargada muy pequeña con un núcleo haploide y un sistema de propulsión para trasladar el núcleo. Parte de la cabeza constituye la vesícula acrosómica que contiene enzimas que digieren proteínas y carbohidratos complejos y son usadas para degradar y atravesar la cubierta externa del gameto femenino. El centriolo produce un largo flagelo que le da el movimiento. Las mitocondrias se reúnen en torno al flagelo.

Un varón fértil eyacula un mínimo de 20 millones de espermatozoides por mililitro y no más de 200 llegarán al tercio externo de la trompa de Falopio para intentar interactuar con el óvulo. Por otro lado, el tamaño del folículo tiene relación con la calidad del óvulo, y esto tiene repercusiones para que se produzca o no la fecundación.

Transporte de los gametos

Hacia la mitad del ciclo menstrual el folículo aumenta de tamaño y en ese momento termina la meiosis I, comenzando la meiosis II, la cual se detiene en metafase II por lo que se expulsa e realidad un ovocito secundario que sale del ovario y es recogido por las fimbrias de las trompas de Falopio. Ya en la trompa se dirige hacia el útero, en el que debería implantarse. Los primeros movimientos del tercio externo de la trompa se producen por contracciones del músculo liso de la trompa. El transporte del ovocito al principio es lento; aproximadamente se tarda unas 72 horas en atravesar el tercio externo de la trompa. Posteriormente el transporte es más rápido, ya que en alrededor de 8 horas el ovocito recorre el resto de las trompas. Por tanto, aproximadamente 80 horas después de la ovulación el ovocito se asoma al útero.

Con la eyaculación los espermatozoides atraviesan rápidamente el aparato genital masculino y se mezclan con secreciones de la vesícula seminal y de la próstata. Los espermatozoides se depositan en la parte alta de la vagina enfrentándose a su pH ácido y a la presencia de mucina. Para solucionar estos problemas el líquido seminal actúa como neutralizante durante un tiempo y la mucina recoge agua para hacerse más fluida, lo que deben aprovechar los espermatozoides para atravesar la vagina. Una vez que atraviesan el útero, llegan a las trompas de Falopio. Se sabe que los espermatozoides son atraídos hacia el ovocito por sustancias segregadas por las células foliculares.

Para que se produzca la fusión de los gametos, el espermatozoide sufre una reacción de capacitación que tarda entre 5 y 6 horas dentro del aparato reproductor femenino. Esta capacitación supone un aumento en el metabolismo del espermatozoide y de su movilidad coordinada por la entrada de iones bicarbonato (HCO₃^-) de la vagina. La capacitación es necesaria para que el espermatozoide pase la zona pelúcida del óvulo.

Etapas de la fecundación

1.Penetración del espermatozoide en el óvulo. El espermatozoide atraviesa la corona radiada del ovocito solo por movimiento flagelar, llegando a la zona pelúcida se produce la reacción acrosómica, la cual consiste en verter el contenido del acrosoma del espermatozoide a su exterior y quedando así fuertemente unido a la zona pelúcida.

Tras la rotura del acrosoma se expone una proteína esencial para la unión del espermatozoide y del óvulo, así como para la fusión de sus membranas. Una vez que el espermatozoide cruza la zona pelúcida contactará con la membrana plasmática y se fusionará con ella.

Una vez que se produce este fenómeno, tendrán que tener lugar una serie de procesos que eviten el fenómeno de la polispermia (penetración de más de un espermatozoide en el óvulo en la fecundación).

Mecanismos para evitar la polispermia:

1) Bloqueo primario donde se despolariza la membrana plasmática y, 2) Reacción cortical donde aumenta la concentración de calcio (Ca⁺⁺) liberando enzimas que hacen impermeable la zona pelúcida a más espermatozoides.

Cuando el espermatozoide entra en contacto con la membrana plasmática del ovocito, rápidamente las microvellosidades vecinas se alargan y rodean al espermatozoide, asegurando que permanezca fuertemente unido, de manera que pueda fusionarse con el ovocito. Tras la fusión, el espermatozoide entero es atrapado por la cabeza y las microvellosidades del ovocito se reabsorben.

2. Anfimixia. Supone la reunión de los dos lotes de cromosomas para formar uno solo. Cuando entra el espermatozoide, el óvulo, que estaba detenido en metafase II, termina el proceso de meiosis II expulsando los cuerpos polares. Entonces, los dos pronúcleos comienzan a moverse hacia el centro de la célula.

Al llegar al centro de la célula los dos pronúcleos se interdigitan sin romper sus membranas nucleares. En este momento, los centriolos del espermatozoide se duplican y se colocan en los polos celulares. Se inicia pues, la primera división mitótica del cigoto. La mitosis irá progresando hasta llegar a la citoquinesis, etapa en la que cigoto se dividirá en dos células hijas, que serán los primeros blastómeros (célula del embrión que todavía no se ha diferenciado).