Bases biològiques de la reproducció humana

Des del punt de vista cel·lular, la reproducció humana té lloc mitjançant la unió dels gàmetes o cèl·lules sexuals. El gàmeta masculina és l’espermatozoide i el gàmeta femení, habitualment anomenat òvul, és l’oòcit madur (Nilsson 1990).

L’organisme masculí, des de l’inici de la seva maduresa sexual, produeix constantment espermatozoides amb capacitat fecundant [figura I-1]. En situacions normals (WHO 1999) en cada ejaculació hi ha dos mil·lilitres o més de líquid seminal que conté 20 milions o més d’espermatozoides per mil·lilitre.

Figura I-1. Espermatozoides d’humà, mostra d’ejaculat en fresc. [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x]

En canvi, l’organisme femení sexualment madur, produeix mensualment només un oòcit amb capacitat fecundant. A partir de la pubertat i durant tota l’etapa fèrtil de la dona (entre els 11 i 50 anys aproximadament), l’ovulació es repeteix fins a unes 400 vegades. De forma general, cada mes, un dels dos ovaris produeix l’oòcit madur. La maduració d’aquest és el resultat de la continuació de la meiosi d’un o més oòcits immadurs aturats en estadi de dictiotè de la profase I, des d’abans del naixement. El nucli present a l’oòcit immadur s’anomena vesícula germinal (VG). L’oòcit madur, en estadi de metafase II (MII), s’identifica morfològicament perquè ha desaparegut la VG i s’ha extrusionat el primer corpuscle polar (1CP) [figura I-2].

Figura I-2. Oòcit immadur amb vesícula germinal (dictiotè de profase I) i oòcit madur (metafase II). [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x]

Els oòcits es troben dins dels fol·licles dels ovaris. En el moment de l’ovulació, quan es trenca la paret del fol·licle, surt amb força el líquid fol·licular, juntament amb l’oòcit madur envoltat per una gran quantitat de cèl·lules que el protegeixen i el nodreixen, anomenades cèl·lules del cúmul. Les cèl·lules del cúmul i l’oòcit madur formen el complex cúmul oòfor (CCO) [figura I-3].

Figura I-3. Complex cúmul oòfor (CCO) humà. [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x]

Prop dels ovaris es troben les trompes de Fal·lopi quan el CCO és expulsat del fol·licle va a parar a l’embut de la trompa en la qual resta en repòs a la porció exterior i més ampla. La fecundació de l’oòcit madur per un espermatozoide té lloc a la trompa de Fal·lopi. Pot ser que en el moment de l’expulsió ja hi hagi espermatozoides, o bé que hi puguin arribar més tard. L’oòcit madur ja expulsat perd la seva fecunditat al cap d’unes vint-i-quatre hores [figura I-4].

Oòcit

Cèl·lules del cúmul Continuació de la meiosi i nova

aturada, estadi de metafase II (MII)

Oòcit molt immadur aturat en estadi de dictiotè de la profase I (46 cromosomes)

VG (vesícula germinal, nucli)

OÒCIT, MII (23 cromosomes)

1CP (23 cromosomes) Cèl·lules complementàries

Oòcit madur aturat en estadi d’MII

Figura I-4. Esquema de l’aparell reproductor femení [adaptat de Nilsson 1990 i www.educa.aragob.com]

Durant el coit, els espermatozoides són ejaculats contra l’obertura de la cèrvix uterina fins al fons de la vagina. La probabilitat de concebre és major si el coit coincideix amb l’ovulació perquè, a més de tenir la presència imprescindible de l’òvul, el moc cervical i l’úter estan especialment preparats per facilitar el moviment de l’espermatozoide cap a l’oòcit. Es calcula que aproximadament 100 espermatozoides aconsegueixen arribar a l’oòcit després dels múltiples obstacles que es van trobant pel camí. Els espermatozoides, un cop arriben a l’oòcit, amb l’ajut dels enzims de l’acrosoma van disgregant les capes

Oòcit

cel·lulars que envolten l’oòcit fins que queda pràcticament nu. Quan un espermatozoide penetra dins l’oòcit, la composició química de la seva paret canvia i es forma la coberta de fecundació. Així s’evita l’entrada d’altres espermatozoides malgrat que encara segueixin adherits a la paret intentant penetrar-lo.

El cap de l’espermatozoide conté el material genètic masculí molt condensat empaquetat per les protamines.

La fecundació té lloc quan un espermatozoide ha aconseguit penetrar dins l’oòcit. Com a resultat, es produeix la descondensació del material genètic de l’espermatozoide i la formació del pronucli masculí.

A la vegada, l’oòcit, aturat en MII surt del bloqueig i continua la meiosi. Acaba així la segona divisió meiòtica, que morfològicament es visualitza amb la extrusió del segon corpuscle polar (2CP). També té lloc la formació del pronucli femení constituït pel material genètic del propi oòcit, el qual es forma un cop extrusionat el segon corpuscle polar. Un oòcit fecundat, aproximadament al cap de vint hores de la penetració, presenta els dos pronuclis, un de corresponent a la dotació haploide de l’espermatozoide i l’altre que correspon a la dotació haploide de l’oòcit. Aquest estadi rep el nom de zigot [figures I-4 i I-5].

Figura I-5. (a): CCO i espermatozoides humans. El resultat de la fecundació és el zigot. [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x] (b): espermatozoide humà unit la zona pel·lúcida de l’oòcit. [Nilsson 1990] [microscopi electrònic]

Com a resultat de la fecundació l’oòcit finalitza la meiosi

1CP (23 cromosomes)

Com a resultat de la fecundació l’oòcit finalitza la meiosi

1CP (23 cromosomes)

Si l’oòcit no és fecundat, degenera gradualment i es dirigeix a la vagina a través de la trompa i de l’úter.

Aproximadament catorze dies després de l’ovulació es produeix la menstruació, que correspon al despreniment de l’endometri uterí engruixit, preparat per rebre l’embrió en cas que s’hagués produït la fecundació.

Els cromosomes del pronucli masculí i els cromosomes del pronucli femení s’uneixen en un únic nucli, després de la primera metafase mitòtica del zigot. Com a resultat de la primera divisió mitòtica, al cap d’unes vint-i-quatre hores de la fecundació, el zigot haurà donat lloc a un embrió de dues cèl·lules anomenades blastòmers, cada una conté informació gènica que prové del pare i de la mare [figura I-6].

Figura I-6. Embrió preimplantacional humà amb dues cèl·lules o blastòmers. [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x]

L’embrió humà en els successius estadis abans que tingui lloc la implantació s’anomena embrió preimplantacional o preembrió.

El cicle cel·lular alterna la divisió cel·lular, mitosi o fase M (profase, metafase, anafase, telofase i citocinesi) i el període entre dues divisions cel·lulars, la interfase. Aquesta a la vegada consta de tres fases: G1 (període comprès entre el final de l’última divisió cel·lular i l’inici de la replicació de l’ADN), S (replicació de l’ADN) i G2 (període comprès entre el final de la replicació de l’ADN i la divisió següent) [figura I-7].

Figura I-7. Esquema de les quatre fases del cicle cel·lular: M, G1, S i G2. [adaptat d’Alberts i col·l. 2002]

Els cicles cel·lulars dels embrions primerencs són molt breus, la mitosi (fase M) ve seguida immediatament de la fase de replicació de l’ADN (fase S). Les fases G1 i G2 són imperceptibles [figura I-8].

Figura I-8. Esquema comparatiu de les fases i durada d’aquestes en cicles cel·lulars normal i embrionari. [adaptat d’Alberts i col·l.

2002]

Del segon al sisè dia aproximadament, l’embrió passa de l’estadi de dues o quatre cèl·lules a l’estadi de blastocist de 120–150 cèl·lules ja diferenciades. El blastocist és la blàstula embrionària dels mamífers formada per una massa cel·lular interna, que donarà lloc a l’embrió postimplantacional, i per una capa externa de cèl·lules del trofectoderma, que donarà lloc a la placenta [figures I-4 i I-9].

24 hores

INTERFASE DIVISIÓ

Cicle cel·lular normal

Cicle cel·lular embrionari

Figura I-9. (a): blastocist expandit humà (aproximadament al sisè dia de cultiu in vitro). (b): blastocist humà sortint de la zona pel·lúcida (aproximadament al setè dia de cultiu in vitro). [microscopi invertit amb òptica de Hoffman 200x]

Les successives divisions cel·lulars continuen al mateix temps que l’embrió es va desplaçant per la trompa de Fal·lopi en direcció a l’úter, desplaçament facilitat pels cilis de la trompa i les seves contraccions musculars periòdiques [figura I-4]. Quan arriba a l’úter es troba en fase de blastocist i aproximadament el setè dia després de la fecundació es produeix la implantació quan el blastocist, ja expandit, es lliura de la paret que l’envolta, pren contacte amb l’endometri i queda habitualment implantat en el fons de la cavitat uterina.

Uns quants dies després, el blastocist es troba fermament adherit a l’endometri. Aleshores comença un intens intercanvi químic entre aquest i el cos de la mare. El blastocist és capaç de debilitar el sistema immune de la mare a l’úter, perquè si no l’embrió, com que porta antigens nous i propis, seria detectat com un intrús i rebutjat.

Les cèl·lules del trofectoderma produeixen l’hormona gonadotrofina coriònica humana (human chorionic gonadotrophin, hCG) la qual aturarà les ovulacions de l’ovari durant l’embaràs i evitarà que l’endometri engruixit es desprengui amb la menstruació i expulsi l’embrió. Aquesta hormona es pot detectar en la sang materna al cap de pocs dies. L’embrió postimplantacional anirà desenvolupant-se fins a tenir forma de fetus humà. Finalment, aproximadament al cap de quaranta setmanes arribarà el moment del part (Nilsson 1990).

Massa cel·lular interna Trofectoderma

(a) (b)