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Parte 1: introducción.
En aquellos organismos en los que hay una línea germinal establecida que se separa de las células somáticas en los inicios del desarrollo, las células germinales no se originan dentro de las propias gónadas. En su lugar, sus precursores embrionarios (las células germinales primordiales o PGCs) se originan en otro sitio y migran hacia las gónadas en desarrollo.
En muchos casos (incluidos nemátodos, insectos y anfibios anuros), las PGCs son especificadas de forma autonómica por determinantes morfogenéticos o citoplasmáticos de origen materno (procedentes del gameto femenino) que, durante la segmentación, son repartidos a células específicas. En otros casos (incluidos anfibios urodelos y mamíferos), las PGCs son determinadas mediante interacciones específicas entre células vecinas. En aquellas especies en las que la determinación de las PGCs es ocasionada por localización autonómica de estos determinantes morfogenéticos (proteínas y mRNAs sobre todo), dichos componentes citoplasmáticos son referidos como plasma germinal o plasma polar.
La disposición del plasma germinal en el oocito y posteriorme nte en el cigoto y en el embrión determinan la polaridad, que es una distribución desigual de dichas sustancias con respecto a dos polos opuestos en el eje principal del oocito, del cigoto o del embrión. El núcleo del cigoto se localiza próximo al polo animal, mientras que el vitelo (elementos nutritivos necesarios para su desarrollo procedentes del oocito), que ocupa un espacio considerable, se localiza en el polo vegetal. La polaridad es algo genérico con respecto a los cigotos animales, no existiendo ningún estado apolar.
PARTE 2: DETERMINACIÓN DE LAS PGC S.
Determinación de las PGCs en nemátodos.
En Pascaris aequorum , un nemátodo, el plano de segmentación de la primera división cigótica es ecuatorial y permite la formación de dos células hijas. El blastómero localizado en posición superior se denomina blastómero animal y el localizado en posición inferior recibe el nombre de blastómero vegetal. En el blastómero animal, las terminaciones de los dos cromosomas únicos que posee esta especie se fragmentan en docenas de piezas justo antes de la siguiente división celular, proceso que se conoce como disminución cromosómica. El blastómero vegetal mantiene intactos a los cromosomas.
La segunda división mitótica es meridional en el blastómero animal y ecuatorial en el blastómero vegetal. En el blastómero vegetal situado más cerca del polo animal acontece nuevamente la disminución cromosómica, y esto va siendo así hasta que se forma el embrión de 16 células, momento en el que tendremos sólo a dos células, las de posición más vegetal, con los cromosomas intactos. Finalmente, uno de estos
blastómeros da origen a las células germinales, mientras que la otra experimenta disminución cromosómica y derivará como el resto en la línea somática.
Determinación de las PGCs en insectos.
En Drosophila melanogaster , las PGCs forman un grupo de células denominadas células polares localizadas en el polo posterior del embrión durante la celularización del blastodermo sincitial. El desarrollo de D.melanogaster se lleva a cabo mediante un patrón sincitial: en el cigoto se producen divisiones exclusivamente nucleares, sin que acontezca una tabicación citoplasmática, originándose un blastodermo sincitial que puede llegar a contener hasta 3500 núcleos. En etapas posteriores del desarrollo, cada núcleo se rodea de una membrana plasmática y se constituye el blastodermo celular. Todos los núcleos sincitiales son equivalentes y totipotentes, pudiendo dar lugar tanto a la estirpe germinal como a la estirpe somática. La determinación de estos núcleos, y por tanto la estirpe celular en la que derivarán, depende de su localización final tras un proceso de migración. Una de las localizaciones finales de estos núcleos migratorios es la región posterior del embrión, donde se constituirán las células polares o PGCs. Esto es debido a que allí se localiza el plasma germinal posterior organizado en una serie de gránulos polares.
Uno de los componentes del plasma polar es el mRNA del gen cell-less (gcl). Este gen es transcrito durante la oogénesis y su mRNA es heredado por el cigoto. Una vez en el mismo, es transportado hacia la región más posterior localizándose en lo que llegará a ser el plasma germinal posterior. El mRNA finalmente es traducido a proteínas gcl durante los estadios tempranos de la segmentación. La proteína gcl ingresa al núcleo y es esencial para la determinación de las células polares. Otro componente importante es el mRNA del gen oskar. La expresión del mRNA de oskar en localizaciones ectópicas induce la formación de células polares, siendo crítico por tanto en el establecimiento de las PGCs porque permite la localización de proteínas y mRNAs necesarios para la formación de las mismas. Los genes que restringen a oskar al polo posterior son también necesarios para la formación de la célula germinal. Un tercer componente del plasma germinal es el RNA ribosómico mitocondrial (mtrRNA), que está involucrado en dirigir la formación de las células polares aunque no ingresa en las mismas. Un cuarto componente es el RNA no traducible denominado componente del gránulo polar (CGP). Aunque su función exacta se desconoce, las células polares carentes del mismo fracasan en su migración hacia las gónadas.
Determinación de las PGCs en anfibios anuros.
La localización citoplasmática de los determinantes polares de las PGCs también ha sido observada en los embriones de ciertos vertebrados. La región vegetal de los embriones de anfibios anuros contienen materiales con propiedades de tinción semejantes a aquéllas del plasma polar de D.melanogaster. Se piensa que las células allí situadas originan a las PGCs.
En anfibios urodelos, las PGCs no derivan de la presencia de un plasma polar. En su lugar, la interacción de las células del endodermo dorsal y las células del hemisferio animal crean las condiciones necesarias para originar a las PGCs en las áreas que involucionan a través de los labios ventrolaterales. Presumiblemente, las PGCs así formadas siguen un camino de migración hacia los primordios gonadales distinto al descrito anteriormente para anfibios anuros.
Migración de las PGCs en reptiles y aves.
En reptiles y aves, las PGCs derivan de las células epiblásticas que migran desde la región central de la membrana pelúcida hacia una zona en forma de luna situada en el hipoblasto, en el borde anterior de la membrana pelúcida. Esta región extraembrionaria se denomina media luna germinal y allí se multiplican las PGCs.
Posteriormente, las PGCs llegan a los primordios gonadales por el torrente sanguíneo. Cuando se forman los vasos sanguíneos en la media luna germinal, las PGCs ingresan en los mismos mediante un movimiento de diapédesis ameboideo. De algún modo todavía no descubierto, las PGCs son extruídas a salir de los vasos sanguíneos e ingresar en los primordios gonadales.
Migración de las PGCs en mamíferos.
En mamíferos, las PGCs tampoco derivan de la presencia de un plasma germinal. En ratones, las PGCs se originan en la región posterior del epiblasto, en la unión del ectodermo extraembrionario, el epiblasto, la línea primitiva y el alantoides. Una vez originadas las PGCs, estas migran hacia el endodermo desde la región posterior de la zona primitiva, de modo que las que ingresan en el alantoides mueren. Finalmente, estas células alcanzan la zona del intestino posterior.
Desde el intestino posterior, las PGCs comienza su migración a la vez que van proliferando. Esta migración es similar a la mencionada para anfibios anuros, incluyendo el papel de la fibronectina. La direccionalidad también viene marcada por un gradiente de proteína soluble, la TGF-β1, secretado por los primordios gonadales, que es un factor atrayente de las PGCs.
PARTE 4: DETERMINACIÓN SEXUAL PRIMARIA.
La determinación sexual primaria se define como la diferenciación y determinación de las gónadas en los diferentes sexos. En mamíferos, esta determinación es cromosómica y no está influenciada por el ambiente, como sí que ocurre en otros taxones. La hembra es el sexo homogamético (XX) y el macho el sexo heterogamético (XY). Así, el cromosoma Y es el cromosoma sexual hereditario crucial para la determinación del sexo, ya que porta el gen SRY, que codifica para el factor determinante del testículo. Concretamente en humanos, el gen SRY se localiza en el brazo corto del cromosoma Y. Existen individuos carentes del brazo largo del cromosoma Y que son machos, pero si carecen del brazo corto de dicho cromosoma derivan en hembras.
La determinación y diferenciación sexual se realiza secuencialmente en el desarrollo embrionario y lleva tres sucesos implícitos:
- Diferenciación cromosómica o genética. Depende de la dotación cromosómica del espermatozoide (como ya hemos visto) y se establece durante la fecundación. Esta determinación es la responsable del sexo cromosómico o genotípico.
- Diferenciación gonadal. Depende de la dotación cromosómica y se establece durante los tres primeros meses del desarrollo embrionario. Esta determinación es la responsable del sexo gonadal.
- Diferenciación somática o genital. Depende de las secreciones gonadales y se establece durante los 2-7 meses de vida fetal, dando lugar a los genitales externos e internos del SNC. Esto es lo que se conoce como sexo somático o hipotalámico, que se refuerza en la pubertad con la aparición de los caracteres sexuales secundarios.
Las gónadas manifiestan una situación embrionaria única; todos los rudimentos de otros órganos sólo son capaces de dar lugar a un único tipo de órgano, no obstante los rudimentos gonadales pueden originar un ovario o un testículo. De este modo, el tipo de diferenciación tomado por estos rudimentos gonadales determina el futuro desarrollo sexual del organismo. Antes de que ocurra esta decisión, en mamíferos la gónada se desarrolla a través de un estado bipotencial (indiferente), de modo que durante cierto tiempo no poseerá características sexuales masculinas ni femeninas. En humanos, el par de rudimentos gonadales aparece en el mesodermo intermedio durante la cuarta semana del desarrollo, adyacentes a los riñones en desarrollo, y se mantienen sexualmente indiferenciados hasta la séptima semana.
La porción ventral del rudimento gonadal está constituida por tejido epitelial, que recibe el nombre de cresta gonadal. Durante el estadío indiferenciado, esta cresta gonadal prolifera y se extiende hasta el tejido conjuntivo laxo mesenquimático situado en la zona supradyacente, originándose una estructura denominada cordón sexual. Las PGCs
