teórica gametogénesis/espermatogénesis

Gametogénesis: Generalidades
Repaso Meiosis
1) Las células experimentan 2 % sin replicación de DNA en el
medio.
2) Los cromosomas homólogos se aparean y recombinan.
- Leptotene (La cromatina de las cromátides se estira, delgadas.
Cada cromosoma con 2 cromátides paralelas)
- Cigotene (apareamiento de cromosomas
homólogos (sinápsis), formación del complejo
sinaptonémico)
- Paquitene ( cromátides aumentan su grosor, se
acortan. crossing-over)
-Diplotene (continua el Crossing-over, se destruye el
complejo sinaptonémico, los homólogos se separan
pero se mantienen unidos por quiasmas). Alto nivel
de transcripción génica.
- Diacinésis (los cinetocoros se separan uno del otro
pero se mantienen unidos por los extremos)
Se rompe la membrana nuclear y los
cromosomas migran a la placa
metafásica.
Diferencias entre la espermatogénesis y la oogénesis en mamíferos
oogénesis
espermatogénesis
-La Meiosis se inicia una vez en
una población de células
-La Meiosis se inicia
continuamente
-Se produce 1 gameto por
Meiosis
-Se producen 4 gametas por
Meiosis
-Completar la meiosis demora
meses o años
-Completar la meiosis demora
días o semanas.
-Meiosis retenida en la profase I
(diplotene) y se reinicia en una
pequeña población de células
-Meiosis y diferenciación
continua.
-Se diferencia mientras el gameto
es diploide(Primera profase
meiótica)
-Todos los cromosomas exhiben
transcripción y recombinación
durante la Profase meiótica.
-Se diferencia mientras es
haploide después del final de la
Meiosis.
- Los cromosomas sexuales no
se transcriben ni recombinan
durante la 1 Profase meiótica.
Gametogénesis
Hembras
Proliferación
DIVISIÓN MITÓTICA DE
OOGONIAS:
-Toda la vida (teleósteos, anfibios,
reptiles)
Machos
Proliferación
- Toda la vida.
- Fijado antes de la maduración
(elasmobranquios, aves, mamíferos)
Crecimiento
-Duplicación ADN, crecimiento
citoplasmático y nuclear
- Oogonia a oocito I (diplotene)
- Meiosis
Maduración
- Espermiogénesis
Maduración
- Reinicio de la Meiosis hasta Metafase II
(excepción erizos que la completan)
Espermatogénesis
CGP
(4ta semana en
humanos migran a la
cresta genital (7ma
semana) ahí se
diferencian a
espermatogonias)
Crestas genitales
Incorporadas en los
cordones
Se ahuecan para formar
los TS y se diferencian
las células de Sertoli
En la pubertad: espermatogonia
sintetiza BMP8B
DIFERENCIACION
De la familia de los TGF-β al igual que dorsalina, BMP2, 4, Dpp, Vg1, activina,
GDNF, inhibina, Nodal, etc
Para ir memorizando!!!
FGF: Más de 20 de genes de la familia FGF. Receptores tipo tirosin quinasa.
Hedgehog: Shh
Wnt: familia de glucoproteínas ricas en cisteína. Receptores frizzled
TGFβ: Más de 30. BMP, activina, FIM, Vg1, GDNF, DPP (BMP1 proteasa!!).
Via smad
This model of Hedgehog signal transduction
Figure 2. The Shh
signaling pathway
involves two
transmembrane
proteins, Patched (Ptc)
and Smoothened (Smo).
Ptc binds Shh, whereas
Smo acts as a signal
transducer. In the
absence of ligand, Ptc
interacts with and
inhibits Smo. This
inhibition activates a
transcriptional
repressor (e.g. Gli in
vertebrates). In the
presence of ligand, the
interaction of Ptc and
Smo is altered and Smo
is no longeibited. Gli
protein may then enter
the nucleus and funtion
as a transcriptional
activator. [Note: figure
is adapted from
reference 7.]
ESPERMATOGENESIS
Espermatogonia A
Proliferación
(Mas pequeñas que las CGP. Núcleo
ovoide, cromatina asociada con la MN.
Adyacente a los cordones sexuales).
Espermatogonia A1
Espermatogonia A2
Espermatogonia A3
Espermatogonia A4
Espermatogonia A4
Espermatogonia
intermedia
Apoptosis
Espermatogonia B
Espermatocito
Regulation of spermatogonia*
Qing Zhou, Michael D Griswold1
Espermatogonia B
(Últimas que
experimentan mitosis,
duplican su ADN)
Espermatocito 1
GDNF
FSH
GDNF
Espermatogonia B
Altos niveles de GDNF favorecen la autoreplicación
Bajos niveles de GDNF favorecen la diferenciación
Espermatocito 1
(Transcribe genes cuyos productos serán
utilizados para formar axonema y acrosoma).
FSH es la señal para que el testículo comience a producir
espermatozoides.
A proposed model of human spermatogonial stem cell (SSC) self-renewal regulation by glial
cell line-derived neurotrophic factor (GDNF), which has been demonstrated to have an
essential role in regulating rodent SSC self-renewal.
Xin Wu et al. PNAS 2009;106:21672-21677
©2009 by National Academy of Sciences
Espermatocito 1 (2n): Lleva a cabo todas las etapas
de la profase. En la interacción entre homólogos
participa la proteína RAD51 que permite el
apareamiento (ratón). En Drosophila la proteína es
Mei-s332. Típica la presencia de CS. En el hombre 22
días.
Espermatocito II (n): Más pequeños que los I. Pasan
rapidamente a la 2da %. Núcleo redondo con gránulos
de cromatina densos. Hombre 1 día.
Espermatidas (n): Con núcleo más pequeño que los
espermatocitos II.
Espermiogénesis
Golgi
Vesícula acrosómica
Núcleo
Se alarga, la cromatina se condensa. Histonas
en algunos casos reemplazada por proteínas
básicas (ricas en arginina): PROTAMINAS (en
mamíferos).
Residuos de cisteína
Puentes disulfuro
Empaquetamiento
de los cromosomas
Ordenamiento de los microtúbulos
(solo axonema)
(Axonema *fibras densas y vaina fibrosa. Elemento más
importante de propulsión).
(Mitocondrias alrededor del axonema): ATP. Entre axonema y
mitocondrias fibras gruesas (protección)
(Pieza conectante. CP Y CD)
Axonema: 9+2 microtúbulos
2 anillos con protofilamentos de
tubulina.
-Dineína (fza de propulsión)
-nexina (mov de desplazamiento)
-Histona H1 (estabilización de MT)
http://es.slideshare.net/opazomed/gametogenesis2
Ciclo
- En ratón el desarrollo desde célula madre a espermatozoide dura
34.5 días (espermatogonia 8 días, 13 meiosis, espermiogénesis 13.5
días).
- En el hombre espermatocito I, 21 días, espermatocito II, 1 día.
Onda espermática
Tipos de unión
- Desmosomas y uniones gap y fuertes entre células de
Sertoli
-Uniones gap entre células germinales y entre éstas y las de
Sertoli
-N-caderinas entre células germinales y Sertoli y Ngalactosiltransferasa (en células germinales) y receptores
de hidratos de carbono (Sertoli).
- Estrechas: barrera en
epitelios, Proteínas
ocludina, claudina
NOTA:
Intercelulares
- Comunicantes (GAP)
- Adherentes
(cadherinas)
- Desmosomales
(cadherinas)
Tipo de uniones
celulares
- Contactos focales
-(integrinas)
Con la matriz
- Hemidesmosomales
Asociadas al
citoesqueleto
de actina.
Involucradas
en adhesión
y traducción
de señales
Durante la espermatogénesis, las uniones sufren cambios de
reestructuración. Esto permite a las células germinales moverse
desde la MB a la luz del túbulo, sin perder la impermeabilidad de la
membrana Hemato- testicular
Barrera hematotesticular o Sertoliana
- Por presencia de uniones estrechas.
- Presencia de microfilamentos de actina. Con citocalacina B, se rompe la
barrera.
- Evita la entrada de proteínas plasmáticas, toxinas y agentes mutagénicos.
- Impermeable a globina pero permeable a hormonas esteroideas
- Divide al epitelio seminífero en compartimento basal (espermatogonias y
espermatocitos preleptonémicos y leptonémicos) del adluminal (estadios
mas avanzados de la espermatogénesis).
- En la luz del túbulo: Mayor cc. de K+, hay ácido glutámico (aa) e inositol
(fosfolípido). IMPORTANTES PARA LA SOBREVIDA DE LOS
ESPERMATOZOIDES.
Expresión génica durante la espermiación
- Síntesis de ARNm estables.
- En la espermiogénesis el ADN se condensa
- Almacenamiento de mensajeros de larga vida
Transcripción
La transcripción debe
ocurrir antes!!
Cola poliA
corta
-Antes de la R! (SPG): BMP-8B
-Durante la R! (espermatocito):
tubulina Drosophila, protaminas en trucha
- espermatida redonda: pollo y
mamíferos (1-4galactosiltransferasa,
bindina (erizos), protamina en ratón
¿Cuando se pierde la capacidad de transcripción?
- Drosophila y trucha en espermatocito I
- Erizos, pollo, mamíferos en espermátida redonda
Los genes transcriptos durante la
espermatogénesis son aquellos cuyos productos son
necesarios para:
- La % celular (microtubulos y condensación de la cromatina)
- Motilidad del espermatozoide (tubulinas)
- Proteínas de unión al oocito (mamíferos y erizo)
Células de Sertoli
Núcleo basal, ovoide o
piramidal. Gran cantida de REL,
escaso RER, abundante
mitocondrias, Golgi
supranuclear, numerosos
microtúbulos y lisosomas
Asociadas a 47 a 48
células germinales
FSH
T
Leydig
Nutrición y soporte
Fagocitosis
S! ABP, inhibina,
aromatasa, 5 a
reductasa
S! de proteínas,
ARNm,
transferrina, FCS
Regulación del
ciclo por los
microtubulos
Barrera hematotesticular o
Sertoliana
Liberación de los espermatozoides
Segmento terminal (Epitelio solo con Sertoli)
Tubulo recto
Rete testis (Fagocitosis)
C. eferentes (Absorción de
agua por células absorbentes +
cél. ciliadas)
Epidídimo (Ep pseudoestratificado
con cél absorbentes y basales)
Uretra
C. eyaculador
Deferente
Epidídimo
Maduración: Conjunto de cambios morfológicos, metabólicos y
bioquímicos que sufre el espermatozoide en su paso por el
epidídimo.
Se completa la condensación de la cromatina
Se elimina el último resto de citoplasma.
Cambios en la composición de fosfolípidos de la MP
Cambios en la proporción colesterol/fosfolípidos
Aumento de Puentes disulfuro y carga negativa
Relocalización de antígenos de superficie
Modificación, adición y eliminación de proteínas de superficie
La composición de las vesículas epididimarias varían su composición proteica en
los distintos segmentos del epidídimo y lo transfieren a los espermatozoides en
tránsito.
New insights into epididymal biology and function
Gail A. Cornwall
Human Reproduction Update, Vol.15, No.2 pp. 213– 227, 2009
Glicoproteínas
Glicerofosforilcolina
Colesterol
Glándulas anexas
Vesícula seminal: fructosa, prostaglandinas, aa, K+
Próstata: Fosfatasa ácida, ácido cítrico, PSA, IgA,
poliaminas, Zn++
G. de Litree: sustancias mucosas que facilitan la
penetración.
G. Bulbouretrales o de Cowper: secreción mucosa.
Regulación hormonal de la espermatogénesis
+ d! de TS y regula la espermatogénesis
+ 5 a reductasa en prepuberes
+ s! ABP
LH
Aumenta AMPc en fluido testicular
+ s! de ARN
INHIBINA
GDNF
FSH
Transferrina
ABP( La
Testosterona
(T)
T
s! se inicia
en pubertad)
5 a reductasa
Aromatasa P 450
Estradiol
DHT
FCS( +
proliferación
somática y de
vasos sang. en
testículo)