GTP_T3.Salud y fisiologia humanas II
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Salud y Fisiología Humanas II 1ª Parte: Reproducción Tema 3 de Biología NS Diploma BI Curso 2013-2015 Antes de comenzar Pregunta guía ¿Por qué una mujer no tiene la menstruación cuando está embarazada? Conocimientos previos Actividad1 de la wiki, ¿conoces la anatomía del sistema reproductor? Reproducción La reproducción consiste en la obtención de descendientes para la perpetuación de la especie. Reproducción sexual La reproducción sexual comprende la producción y fusión de los gametos masculinos y femeninos haploides. Los gametos haploides son producidos por meiosis (gametogénesis) en las gónadas a partir de células diploides. Los gametos producidos son genéticamente distintos. Esta variabilidad genética se consigue por: - Recombinación entre cromosomas homólogos en la meiosis I. - Segregación independiente de los cromosomas homólogos en la meiosis I. - Mutación en las células germinales (gametos). - Fertilización. Tras la fusión de los gametos haploides (n) se produce un cigoto diploide (2n) que por mitosis se desarolla el nuevo individuo. Anatomía del aparato reproductor masculino vejiga urinaria uréter vesícula seminal próstata uretra conducto deferente ano epidídimo testículo escroto glande tejido eréctil Video1 Anatomía del aparato reproductor masculino recto vesícula seminal vejiga urinaria conducto deferente próstata cuerpos cavernosos ano pene vejiga urinaria epidídimo testículo escroto uretra uréter vesículas seminales conducto deferente próstata uretra epidídimo Animación2 testículo escroto pene Anatomía del aparato reproductor masculino Los testículos producen los espermatozoides (espermatogénesis). En el epidídimo maduran los espematozoides. Los conductos deferentes comunican el epidídimo con la uretra. Las vesículas seminales producen fructosa como fuente de energía y mucus protector. Los fluidos prostático añade fluidos alcalinos que neutralizan la acidez de la vagina. El semen sale al exterior por la uretra, y consiste en los espermatozoides más el fluido seminal. El escroto mantiene una temperatura de 35 ºC para la espermatogénesis. Producción de semen En cada eyaculación, se liberan 900·106 de espermatozoides, sin embargo, el semen está compuesto de fluido seminal y prostático. El epidídimo también participa en este proceso. Vesícula seminal Vejiga urinaria Próstata Conducto deferente Epidídimo Uretra testículo Pene 1. Epidídimo - Retirada de fluido testicular para la concentración del esperma. - Maduración del esperma y desarrollo de su movilidad. 2. Vesículas seminales - Producción de nutrientes (incluido fructosa) para la respiración mitocondrial. - Producción de mucus para la protección del esperma en la vagina. 3. Próstata - Producción de fluido alcalino para proteger al esperma de la acidez vaginal. - Producción de nutrientes minerales. Funciones de la hormona testosterona 1) Durante la 7ª semana del desarrollo, la testosterona inicia el desarrollo de los genitales masculinos (caracteres sexuales primarios). 2) Cerca de la mitad de la adolescencia (pubertad), la testosterona inicia el desarrollo de los caracteres sexuales secundarios: • Incremento de la masa muscular. • Incremento en longitud de los huesos largos (altura). • Incremento en longitud de las cuerdas vocales (voz más grave). • Aparición de vello superficial. • Espermatogénesis. • Crecimiento del pene y los testículos. 3) Después de la pubertad, la testosterona mantiene la producción de espermatozoides y el deseo sexual. El testículo Los testículos producen los espermatozoides en el hombre. Vesícula seminal Vejiga urinaria Próstata Uretra Conducto deferente Epidídimo testículo Pene Testículo Conducto deferente Túbulo seminífero Epidídimo Cada testículo está subdividido en compartimientos, denominados lóbulos, que albergan a los túbulos seminíferos, donde se producen los espermatozoides. Cada testículo tiene unos 250 m de estos túbulos. Micrografía óptica tejido testicular Células intersticiales (Leydig) Producen testosterona. Células epitelio germinal Originan la espermatogonia. Células de Sertoli Nutren al espermatozoide en desarrollo. Espermatozoides en desarrollo Células sexuales casi completas. Los túbulos seminíferos tienen un lumen o interior y una pared, cuya parte más externa es la membrana basal. Entre los túbulos se encuentran las células intersticiales o de Leydig, que producen testosterona, y capilares sanguíneos. En la pared de un túbulo seminífero se encuentran las células del epitelio germinal, a partir de las que se producen los espermatozoides, y las células de Sertoli, que aportan sostén y nutrición, y también, se distinguen espermatozoides en diversos estados de desarrollo. Espermatogénesis Proceso de formación de espermatozoides a partir de la división meiótica de células inmaduras en los túbulos seminíferos. Comienza en la pubertad. Epidídimo Túbulo seminífero Testículo Sección de un túbulo Membrana basal del túbulo seminífero (célula epitelio germinal) Espermatogonio Mitosis Fase de multiplicación donde muchos se producen por mitosis (espermatogonia). Fase de crecimiento donde aumentan de tamaño. Núcleo de célula de Sertoli Espermatocito 1º Meiosis I Pared del túbulo seminífero Fase de maduración Espermatocito 2º Meiosis II Espermátidas Espermátidas en dos estados de diferenciación Diferenciación celular Espermatozoides Lumen del túbulo seminífero (espermatozoides ¿maduros?) Lumen del túbulo seminífero Espermatogénesis Membrana basal Espermatogonio Fase de multiplicación por mitosis Espermatogonia (varios espermatogonios) Fase de crecimiento celular Espermatocito primario Pared del túbulo seminífero Animación3 Meiosis I Espermatocito secundario Meiosis II Espermátidas Diferenciación celular Espermatozoides Lumen del túbulo seminífero Fase de maduración Micrografía óptica tubo seminífero Lumen del túbulo seminífero Espermatogénesis (a) Membrana Basal. (b) Epitelio germinal (2n) que se divide por mitosis para producir el espermatogonio. (c) Espermatogonio (2n) que crece y aumenta de tamaño hasta espermatocito 1º. (d) Espermatocito primario (2n) que mediante Meiosis I forma el espermatocito secundario (2n), que por Meiosis II produce las espermátidas (n). (e) Célula de Sertoli que nutre a las espermátidas permitiendo que se diferencien a espermatozoides, que se liberan al lumen del túbulo. Control hormonal de la espermatogénesis Las hormonas FSH (folículo estimulante) y LH (luteinizante) son producidas y liberadas por la glándula pituitaria a partir de la pubertad. La FSH estimula la 1ª división meiótica de los espermatocitos primarios (diploides), generando los espermatocitos secundarios (haploides). La LH llega hasta las células intersticiales (Leidyg) del testículo, donde estimula la producción de la hormona testosterona. La testosterona estimula la 2ª división meiótica de los espermatocitos secundarios para generar las espermátidas, y su diferenciación hasta espermatozoides. Pituitaria Espermatocito 1º Meiosis I Espermatocito 2º Testosterona Meiosis II Espermátidas Diferenciación celular Espermatozoides Células intersticiales Control hormonal de la espermatogénesis GnRH: Hormona liberadora de gonadotropina. La produce el hipotálamo. FSH: Hormona estimulante del folículo. La produce la glándula pituitaria. LH: Hormona luteinizante. La produce la glándula pituitaria. Testosterona: La produce las células de Leyding o intesticiales del testículo. Inhibina: La produce las células de Sertoli del testículo. Ejemplo de control mediante retroalimentación negativa, donde unos altos niveles de testosterona en la sangre inhiben la producción de LH. Animación4 Anatomía del aparato reproductor femenino trompa de Falopio/oviducto ovario cervix (cuello del útero) útero vejiga urinaria endometrio vagina uretra vulva ano Anatomía del aparato reproductor femenino endométrio trompa de Falopio ovario útero vejiga urinaria cérvix uretra vagina vulva ano Animación1 ovario Anatomía del aparato reproductor femenino Los óvulos se producen (ovogénesis) en los folículos ováricos situados en los ovarios. El óvulo maduro producido viaja al encuentro del espermatozoide por las trompas de Falopio (ovario-útero). En las trompas tiene lugar la fecundación. El endometrio es la capa de mucosa que tapiza el útero. Es donde nida el óvulo fecundado. Si no hay fecundación, se desprende durante la menstruación. La cérvix es el estrechamiento o cuello uterino que lo une a la vagina. Se produce un mucus que facilita la subida del esperma. La vagina tiene glándulas lubricantes para facilitar la penetración. Tiene pH ácido para eliminar patógenos. La vulva es el órgano genital externo. El ovario y la ovogénesis La ovogonia, al igual que la espermatogonia en el testículo, constituye el conjunto de células diploides generadas por división mitótica (durante el desarrollo embrionario) y que tras una fase de crecimiento, algunas de ellas se convertirán ovocitos 1º. El ovocito 1º durante el desarrollo embrionario y hasta el sexto mes de vida, comienza su meiosis, pero queda detenido en la Profase I. En el momento del nacimiento, una mujer tiene unos 400 000 folículos primordiales en cada ovario, formados por el ovocito 1º en profase I rodeado de una hilera de células foliculares aplanadas. En el momento de la madurez sexual (pubertad) solo quedan unos 200 000 folículos primordiales, de los que cada mes, unos 20 continuarán con su división meiótica, aunque solo uno la finalizará. En total, solo unos 400 ovocitos 1º maduran en el tiempo de vida sexual de una mujer normal (desde la pubertad hasta la menopausia). Estructura del ovario Folículo maduro Epitelio germinal Oocito 2º (ovocito) Médula Folículos primarios Epitelio germinal: Capa más externa de células epiteliales que forman la superficie del ovario y donde se localizan los folículos primarios. Folículos primarios: Lugar donde se desarrolla el ovocito. Está rodeado de células que los protegen y nutren. Folículo maduro: Contiene el ovocito preparado para la ovulación. Oocito 2º (ovocito): Gameto haploide. Estado final de la meiosis que ocurre tras la fertilización. Médula: Región principal central del ovario (vasos sanguíneos, nervios y vasos linfáticos). Estructura del ovario Folículos primordiales Folículo primario Folículo maduro Oocito 2º (ovocito) Zona pelúcida Médula Los folículos primarios contienen un oocito 1º en profase I (1ª fase de la meiosis I). El folículo maduro o folículo de Graaf contiene el oocito 2º. Se ha excluido el primer cuerpo polar, que degenerará. La ovulación consiste en la ruptura de la pared del folículo y en la liberación del oocito 2º en la trompa de falopio. El oocito 2º se encuentra en metafase II (2ª fase de la meiosis II) y solo completará la meiosis con la fertilización. El cuerpo lúteo se forma a partir del folículo 2º vacío y es responsable de la producción de altos niveles de progesterona. Estructura del ovario Oocito 1º Folículo 2º Folículos primarios Médula Folículos primordiales Folículo maduro Epitelio germinal Oocito 2º Zona pelúcida Atlas histológico Cuerpo lúteo Cuerpo lúteo en desarrollo Óvulo Ovogénesis Concepto: Proceso que comienza durante el desarrollo fetal y mediante el que se producen los gametos femeninos u óvulos. Oogonio Mitosis Oogonia (varios oogonios) Interior del folículo Crecimiento celular Oocito primario Meiosis I Oocito secundario y 1er cuerpo polar Meiosis II Óvulo y 2º cuerpo polar El ogonio se divide por mitosis para producir la oogonia. Cada oogonia (2n) crece en el folículo celular, formando el oocito 1º en los folículos primordiales. La meiosis comienza pero se para en la profase I hasta la pubertad, formando los folículos primarios en el ovario. Un folículo primario (profase I) se desarrolla a folículo secundario (metafase II) bajo la influencia de la FSH. El 1er cuerpo polar (haploide) no continua (degenera) hacia la meiosis II. El oocito 2º no finaliza la meiosis II a menos que la fertilización tenga lugar. Ovogénesis 1. Antes del nacimiento, la oogonia se divide por mitosis y permanece cerca del epitelio germinal. Durante el 5º mes de desarrollo fetal, algunas oogonias se agrandan y dividen constituyendo los oocitos primarios, iniciando la 1ª división meiótica. - Durante el 7º mes del desarrollo fetal, los oocitos primarios se rodean de una capa de células aplanadas y forman los folículos primordiales, provocando que lo oocitos 1º queden bloqueados en la 1ª división meiótica. - Existen aproximadamente medio millón de folículos primordiales en el ovario de una mujer al nacer. - El desarrollo del folículo no se reanudará hasta la pubertad. Ovogénesis 2. Después de la pubertad, la hormona FSH estimula que en cada folículo comience a madurar un oocito primario. En cada ciclo ovárico más de 20 folículos primordiales son activados para comenzar el proceso de maduración, pero normalmente solo uno alcanza la madurez completa . Ovogénesis 3. El oocito secundario se produce mediante la meiosis I y está presente en el folículo maduro. El cuerpo polar aparece porque el citoplasma no se divide normalmente. Ovogénesis 4. Si la fertilización ocurre, se completa la meiosis II. Ovogénesis 5y6. El folículo vacio se transforma en el cuerpo lúteo, que produce progesterona. Ovogénesis Animación5 Video2 Comparación entre ambas gametogénesis Similitudes Diferencias Espermatogénesis Oogénesis Ambos procesos ocurren en las gónadas. Ocurre en los testículos. Ocurre en los ovarios. Ambos procesos comienzan con mitosis. Se producen millones de células funcionales diariamente. Se produce una célula funcional mensualmente. Ambos procesos implican meiosis. El proceso comienza en la pubertad. El proceso comienza durante el desarrollo fetal. Ambos procesos hacen uso de la FSH y LH. La fertilidad dura toda la vida. La fertilidad está limitada hasta la menopausia. Ambos procesos producen gametos haploides. La meiosis produce 4 células (n) a partir de una (2n). La meiosis produce 1 célula (n) a partir de una (2n). La meiosis I produce dos espermatocitos secundarios. La meiosis I produce un oocito secundario y un cuerpo polar. La meiosis II produce cuatro espermátidas (n). La meiosis II se para en profase II. Las espermátidas se diferencian a espermatozoides. Después de la fertilización se completa la meiosis II y se produce un segundo cuerpo polar. Animación6 Estructura óvulo células foliculares nucleolo La imagen muestra la estructura de un oocito (diámetro ~ 100 µm) en el momento de la ovulación. El núcleo haploide (n=23) está en metafase II y contiene el set de cromosomas de la madre. Se encuentra dentro de una célula con un gran volumen citoplásmico. membrana plasmática Durante el desarrollo del folículo, una división desigual de la célula durante la meiosis produce el 1er cuerpo polar que puede verse en el exterior de la membrana plasmática y que no se desarrollará. citoplasma 1er cuerpo polar núcleo gránulos corticales zona pelúcida La zona pelúcida es una cubierta de glucoproteínas que rodea la estructura. Junto con los gránulos corticales, está implicada en la reacción con el acrosoma durante la fertilización. En el exterior, rodeando al óvulo, están las células foliculares (corona radiata). Estructura del espermatozoide Un espermatozoide maduro tiene 50 µm de longitud y 3 µm de ancho en la cabeza. Se distinguen 3 zonas: CABEZA CUELLO COLA - La cabeza, contiene el citoplasma con el acrosoma, que es una vesícula que contiene las enzimas necesarias para digerir la pared del óvulo, y el núcleo haploide (n=23), que contiene el set de cromosomas del padre y ocupa más de la mitad de la cabeza. - El cuello contiene muchas mitocondrias que sintetizan el ATP necesario para el movimiento de la cola. Un solo centriolo entre la cabeza y el cuello, ya que el otro desaparece al originar el flagelo. - La cola (flagelo) tiene una longitud al menos 4 veces superior a la de la cabeza, y contiene fibras. La membrana (vaina) citoplásmica, recubre al flagelo por completo. Vídeo3 Hormonas del ciclo menstrual Una mujer es sexualmente madura a partir del comienzo del ciclo menstrual (menarquia). Estos ciclos coordinan el desarrollo y liberación de un óvulo en las condiciones requeridas para que en el útero pueda llevarse a cabo el embarazo. El ciclo está controlado por el sistema endocrino, tanto por hormonas del cerebro (FSH y LH) como del ovario (estrógeno y progesterona). Este ciclo se repite de forma natural hasta que hay un embarazo o bien la mujer alcanza el final de su vida reproductiva (menopausia). FSH y LH son dos hormonas que son activas en momentos concretos del desarrollo humano, incluyendo el desarrollo de los caracteres sexuales primarios y secundarios. Son importantes en la determinación 1ª del sexo. Tras la pubertad, la fertilidad de la mujer se manifiesta por la existencia del ciclo menstrual. Hormonas del ciclo menstrual La glándula pituitaria (hipófisis anterior) libera las hormonas FSH y LH, actuando sobre el ovario. La hormona FSH (Estimulante del Folículo): - Estimula el desarrollo de un nuevo folículo. - Incrementa el número de células foliculares y las estimula para que produzcan estrógeno. La hormona LH (Luteinizante): - Madura el ovocito y causa su liberación (ovulación). - Provoca que las células foliculares secreten menos estrógeno. - Estimula el desarrollo del cuerpo lúteo (amarillo). Hormonas del ciclo menstrual Los ovarios liberan las hormonas estrógeno y progesterona, actuando sobre el ovario, útero e hipófisis. Los estrógenos: - Estimula el desarrollo del endometrio. - Durante la 1ª mitad del ciclo ejerce un feedback + sobre la FSH, incrementando la sensibilidad de las células foliculares a esta hormona. - Durante la 2ª mitad del ciclo (alto nivel de estrógeno) ejerce un feedback - sobre la FSH & LH. La progesterona: - Mantiene el endometrio. - Ejerce un feedback - sobre la FSH & LH. - Sus bajos niveles por degeneración del cuerpo lúteo permite la menstruación. El ciclo menstrual pituitaria Día 1-4 (fase folicular) -Menstruación (el endometrio se desprende). -Aumento de la FSH estimula el desarrollo del folículo (ovocito rodeado de células foliculares). Día 5-14 (fase ovulatoria) -La FSH estimula la producción de estrógeno por el folículo. -El estrógeno estimula el desarrollo del endometrio. -El estrógeno estimula a la LH. -El nivel máximo (pico) de LH causa la ovulación (día 14). Día 14-28 (fase luteínica) -El nivel de LH decae. Se forma el cuerpo lúteo a partir del folículo vacío sin óvulo. -El cuerpo lúteo libera progesterona. -La progesterona mantiene el endometrio e inhibe la producción de la FSH y LH. Si no hay fertilización y la implantación del zigoto no tiene lugar, la progesterona y el estrógeno disminuyen, provocando la menstruación y la liberación de la FSH. Web Sumanasinc Gráfica del ciclo menstrual Video4 Fertilización 1. Un espermatozoide alcanza la zona pelúcida (capa gelatinosa) de un óvulo en un oviducto. 1 Fertilización 1. Un espermatozoide alcanza la zona pelúcida. 2. Esto dispara la reacción acrosómica: Las enzimas hidrolíticas liberadas de la cabeza del espermatozoide digieren esta zona gelatinosa. 1 2 Fertilización 1. Un espermatozoide alcanza la zona pelúcida. 2. Esto dispara la reacción acrosómica: Las enzimas hidrolíticas liberadas de la cabeza del espermatozoide digieren esta zona gelatinosa. 3. Proteínas de unión superficiales en el acromosoma se unen a receptores en la capa vitelina, provocando que la membrana plasmática del espermatozoide y la del óvulo se fusionan. Esta fusión despolariza la membrana del óvulo, estimulando la liberación de Ca2+ en el óvulo, que a su vez, estimula la meiosis II en el núcleo. 1 2 3 Fertilización 1. Un espermatozoide alcanza la zona pelúcida. 2. Disparando la reacción acrosómica: Las enzimas hidrolíticas liberadas de la cabeza del espermatozoide digieren esta zona gelatinosa. 1 3. Proteínas de unión superficiales en el acromosoma se unen a receptores en la capa vitelina, provocando que la membrana plasmática del espermatozoide y la del óvulo se fusionan. Esta fusión despolariza la membrana del óvulo, estimulando la liberación de Ca+2 en el óvulo, que a su vez, estimula la meiosis II en el núcleo. 4. Al mismo tiempo, el granulo cortical se fusiona con la membrana plasmática del óvulo, liberando su contenido. Esta es la reacción cortical. La zona pelúcida queda blindada mediante la unión cruzada de glucoproteínas, impidiendo que vuelva a entrar otro espermatozoide (no poliespermia). 2 4 3 Fertilización 1. Un espermatozoide alcanza la zona pelúcida. 2. Disparando la reacción acrosómica: Las enzimas hidrolíticas liberadas de la cabeza del espermatozoide digieren esta zona gelatinosa. 3. Las membranas plasmáticas del espermatozoide y el óvulo se fusionan. 1 2 4 3 5 Esto estimula la liberación de Ca+2 en el óvulo, que a su vez, estimula la meiosis II en el núcleo. 4. Al mismo tiempo, el granulo cortical se fusiona con la membrana plasmática del óvulo, liberando su contenido. Esta es la reacción cortical. . La zona pelúcida queda blindada mediante la unión cruzada de glucoproteínas, impidiendo que vuelva a entrar otro espermatozoide (no poliespermia). 5. El núcleo del espermatozoide se libera en el citoplasma del óvulo. El oocito 2º completa la meiosis II, fusionándose los núcleos y formándose el zigoto. Videos 5 y 6 Fecundación in vitro (FIV) Después de determinar la viabilidad de la FIV y haber administrado medicamentos para parar el ciclo menstrual Animación de Sumanasinc normal, se inyectan FSH para estimular el desarrollo de muchos folículos y de LH para estimular la liberación de óvulos. Estos óvulos son recogidos de los ovarios/folículos. Los óvulos son fertilizados con esperma previamente concentrado e incubados en una placa de Petri. Esto es la “FIV”. Después de la incubación, los blastocitos viables son seleccionados y colocados en el útero para su desarrollo como embriones. Más de 3 embriones deben seleccionarse para ser implantados. Con suerte, 1 ó 2 lo conseguirán. Se corre el riesgo de un embarazo múltiple. Después de un mes de reposo en cama, se realiza un test de embarazo. Si es positivo, el embarazo continua normalmente. Si no, se esperan varios meses para un nuevo intento. Video Web INOVA Consideraciones éticas de la FIV Argumentos a favor de la FIV Argumentos en contra de la FIV Única forma de que algunas parejas puedan tener un hijo. El elevado coste de un tratamiento de FIV puede hacerlo inaccesible. Un análisis genético de los embriones permite seleccionar los libres de enfermedades genéticas. Requiere la producción de múltiples embriones. Los embriones no usados pueden guardarse y utilizarse posteriormente, donarlos o utilizarlos en investigación médica. Los embriones no usados pueden utilizarse en la investigación con células madres, lo que implica su muerte. Los avances en tecnología médica lo hacen más seguro que nunca. Su grado de éxito es bajo lo que implica un coste emocional de un tratamiento fallido para la pareja. Pudiera permitir la elección del sexo del bebé. Objeciones religiosas: No es natural. El riesgo para el feto y la madre de un embarazo múltiple. Además, aumenta la posibilidad de tener más hijos de los deseados. FIV y TdC Vídeo7 Una mujer de 67 años fue madre de gemelos tras ser tratada por FIV en 2006. Falleció tres años más tarde a los 70 años. Esto motivó un debate internacional, ¿cómo y por qué ha sucedido? ¿Qué problemas éticos hay asociados? ¿Se ha cruzado alguna barrera ética? ¿Cómo podría haberse evitado? ¿Quién debe hacerse responsible de los huérfanos?
