b-sci Primeras Horas del Embrión Humano Plataforma Cientifica Avances Cientificos con Relevancia Bioética PRIMERAS HORAS DEL EMBRION HUMANO

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1 Plataforma Cientifica b-sci Avances Cientificos con Relevancia Bioética Enero 12/Vol 1/Nº1 Enero 13, 2012 Primeras Horas del Embrión Humano PRIMERAS HORAS DEL EMBRION HUMANO RESUMEN La pregunta sobre cuándo comienza la vida de un ser humano continúa en debate. Sin duda, es un tema de interés en los campos biológico, ético, legal y de políticas públicas, por lo que el presente documento tiene el propósito de poner al alcance para todo público evidencias científicas. Oxford Journals en Human Reproduction, sacó una publicación, donde señala que el desarrollo embrionario inicia a partir de una sola célula, el cigoto 1. La revista Science publicó como un cigoto se vuelve todo 2. Estas y otras publicaciones sostienen cómo el cigoto o embrión unicelular es un organismo individual, es decir, un individuo con identidad genética poseedor de todo un sistema orgánico, que no forma parte de un todo, sino que en sí es el todo, con carácter único, individual e irrepetible, poseedor de un cuerpo, que se ve reflejado desde las primeras horas de su existencia. 1 Torres-Padilla ME Cell identity in the preimplantation mammalian embryo: an epigenetic perspective from the mouse. Human Reproduction, 23, Stitzel ML & Seydoux G Regulation of the oocyte to Zygote Transition. Science, 316,

2 El objetivo de este trabajo es explicar la importancia y el valor del embrión humano. Primero explicaremos como el desarrollo embrionario empieza a partir de una sola célula y como esa célula es el todo, posteriormente como esa estructura es regida por los ejes corporales dando una continuidad, siendo el mismo sujeto desde la concepción hasta la muerte. Las células germinales son las únicas células de nuestro organismo que son haploides, es decir que contiene 23 cromosomas y se les conoce como 1n (el resto de las células del cuerpo contienen 46 cromosomas y se les conoce como células diploides 2n). Después de un largo proceso de desarrollo y diferenciación 3, llamado gametogénesis, están preparadas para llevar a cabo la fecundación. En el momento que se fusionan las dos 3 El óvulo y el espermatozoide son células altamente especializadas que requieren de un largo proceso de desarrollo y diferenciación. Desde la etapa embrionaria -aproximadamente desde el día décimo de la gestación- se empieza a observar la formación de las células germinales primordiales (antecesores de las células germinales o sexuales), sufriendo una gran proliferación mitótica. Se cree que en este momento sufren una reprogramación en su información, haciéndolas diferentes de quien las porta (McLaren, 2000). Posteriormente el feto femenino empieza a formar ovogonias (precursores de los ovocitos) y consecutivamente empieza la meiosis hasta la fase de ovocito primario, que es cuando el feto ha logrado su mayor tamaño y peso, es decir hasta un poco antes del nacimiento. Desde el nacimiento hasta la pubertad la meiosis queda suspendida y se reanuda en la menarquía (primer episodio del sangrado vaginal) para continuar con la meiosis, que a su vez se interrumpe en la metafase II, cuando el óvulo ha alcanzado su máximo crecimiento. En este estadio, el óvulo está preparado para ser fecundado por un espermatozoide y si esto no ocurre, se presenta la menstruación. En el feto masculino la proliferación de las células germinales se ve suspendida desde la mitosis y se reanuda en la pubertad cuando inicia la espermatogénesis (producción de los espermatozoides) que se lleva a cabo en los testículos; el proceso dura aproximadamente de días y consta de tres fases: fase proliferativa, la división meiótica y la transformación y maduración de espermatides a espermatozoides maduros, pero no capacitados para fecundar a un óvulo, debido a que están inmovilizados por proteínas inhibitorias que se encuentran en el epidídimo. Al entrar en contacto con los fluidos del aparato genital femenino, se producen múltiples cambios: su capucha se hace más permeable y se modifica la actividad del flagelo, haciendo que tenga una potente actividad, lo que capacita al espermatozoide para navegar hasta el encuentro con el óvulo membranas (la del óvulo y la del espermatozoide) empieza la fecundación, la cual finaliza cuando el óvulo ha expulsado al segundo cuerpo polar quedándose entonces con 46 cromosomas. El embrión, llamado en esta fase cigoto, es una célula diploide, con información genética propia, diferente a la de sus progenitores. Inmediatamente después de la fecundación se inicia la activación genómica 4, es decir, cambios químicos y estructurales finamente coordinados por la información epigenética 5. Estas modificaciones dirigen paso a paso el proceso de desarrollo embrionario, de manera única e irrepetible, lo que implica que desde el estadio de embrión unicelular, existe una rigurosa unidad en el ser que se está desarrollando. Algunos científicos se refieren a los primeros estadios del embrión como una cúmulo de células humanas indiferenciadas, es decir, una colección blastocística que sólo se transformarán en un individuo humano en el momento de la 4 Una vez que el espermatozoide ha llegado a su destino, se fusiona con la membrana del ovocito, el cual sufre una rápida despolarización para impedir que más espermatozoides penetren al ovocito recién fecundado. Antes de que interaccione con el espermatozoide, la membrana del ovocito tiene en su superficie cargas eléctricas en el interior y en el exterior; cuando se despolariza se forma un halo y se induce un cambio eléctrico en la membrana permitiendo una corriente o influjo de ondas de Calcio 2+ hacia el interior, modificando a su vez el ph. La despolarización de toda la membrana tarda entre 3 y 12 segundos, dependiendo de la especie. En el humano se lleva a cabo aproximadamente en 9-10 segundos. El fuerte influjo de las ondas de calcio modifica la concentración de Calcio intracelular [Ca 2+ ]i. Estas oscilaciones de calcio son importantes para el metabolismo del cigoto, ya que disparan la señalización intracelular, es decir, se activan diferentes proteínas que a su vez regulan diferentes genes propios del cigoto, no del ovocito. A este fenómeno se le conoce como activación genómica del cigoto. 5 La epigenética son las modificaciones añadidas que influyen en la expresión de los genes en ese genoma en particular. La reprogramación epigenética es la modificación del programa de la expresión del genoma regulado por dichos mecanismos epigenéticos y como consecuencia la información de dicho genoma es borrada o reiniciada para dar lugar a una nueva reprogramación, sin modificar la secuencia del ADN. Reik W., Dean W., Walter J. Epigenetic Reprogramming in Mammalian Development. Science 293, (2001), Santos, F., Peters, A.H. Otte, A.P., Reik, W., Dean, W. Dynamic Chromatin modifications characterize the first cell Cycle in mouse embryos. Dev Biology 280, 2005, Morgan, H., Santos, F., Green, K., Dean, W., Reik, W. Epigenetic Reprogramming in mammals. Human Molecular Genetics 14, 2005, R47-R58.

3 implantación, es decir, entre los días 5 y 6 días post fecundación. En muchas investigaciones, cuando se trabaja in Vitro las células madre embrionarias, éstas suelen ser separadas de su totalidad y así resulta imposible ver la unidad que guardan las partes -que no pueden separarse- respecto al todo, razón por la cual se llega a conclusiones erróneas. Así, aunque nadie duda que el cigoto o embrión unicelular es la única célula capaz de desarrollar un ser humano, la idea de que es parte de un futuro ser humano, solo una célula viva más, o, en el mejor de los casos, solo un cúmulo de células, pero no un ser humano, es equivocada y los autores que defienden esta teoría no presentan alguna referencia constante a un fenómeno biológico significativo que explique la supuesta transformación del blastocisto en un ser humano en un momento determinado. Algunos simplemente mencionan que el grupo de células humanas sólo se transformaría en un ser humano el día 14, una vez definida la estría primitiva, pero tampoco dejan claro por qué señalaron ese día. Por todo ello es importante aclarar las diferencias entre una nueva célula humana y un embrión unicelular. Una nueva célula humana contiene un genoma completo y proviene de otra célula somática idéntica diploide, madura, y con información epigenética previamente establecida. Se trata de una célula diferenciada con expresión de genes específicos para cumplir una función determinada. En otras palabras, se multiplica con la misma información, pero con una limitada proliferación. Esta célula forma parte de un todo y, por lo tanto, es incapaz de dar origen a un nuevo organismo o de dar lugar a otras líneas celulares diferente a ella. En cambio, el embrión unicelular proviene de dos células sexuales haploides maduras que tienen la característica de formar una célula diploide con carga genómica diferente de quien la porta, como ya se mencionó anteriormente. Además, un embrión posee organización vital, esto es, dinamismo propio, unicidad y estructuración en el espacio y tiempo. Aparentemente es un organismo muy primitivo por no tener los órganos bien diferenciados pero en realidad está llevando a cabo diferentes funciones en una sola dirección, y con un orden sistémico, lo que le confiere autonomía - capacidad de auto-regularse- y automovimiento, el cual se manifiesta en su capacidad de realizar y llevar a término todo el proceso embrionario. Otra de las características que nos ayudan a afirmar que se trata de un organismo vivo es que es la única célula que posee unidad e individualidad especialmente fuerte o intrínseca, lo cual explicaremos a continuación. Cuando se llevan a cabo las primeras divisiones celulares, se asume que todas las células embrionarias son totipotenciales, es decir, que cada una tiene la capacidad de continuar un desarrollo embrionario por si sola. Sin embargo, existen nuevas evidencias que comprueban que aunque las células embrionarias por separado tienen una gran capacidad proliferativa, en cada etapa de su división van perdiendo totipotencialidad y se van diferenciando hacia una función o zona del cuerpo específica. Algunos investigadores afirmaban que cuando se aislaban los blastómeros 6, todos poseen las mismas características y funciones y que cada uno de ellos pueden dar lugar a un ser humano. Sin embargo, en otros estudios minuciosos fue posible observar que no es así. Varios grupos de investigadores 7 se cuestionaron si realmente todas las células eran idénticas y simétricas, pues el supuesto era que todas las células embrionarias (embrión de 2, 4, 8, 16, 32 células) eran iguales y simétricas, y que todas las células eran totipotenciales. Con los estudios realizados se comprobó que no se dividían de manera simétrica y que la célula que se divide primero siempre da lugar a la masa celular interna, de la cual surgen las tres capas laminares 6 Blastómero: Células resultantes de las primeras divisiones mitóticas del cigoto. Altamente indiferenciadas. 7 Gardner RL., Zernicka-Goetz M., Hiitari T.,

4 que forman todo el organismo y el blastómero que se divide tardíamente da lugar al trofoectodermo, del cual provienen todos los tejidos de soporte, como la placenta 8. Con esto se confirmó que la única célula capaz de dar origen a un ser humano es el cigoto (humano), y que si se separan los blastómeros se destruye el embrión y es imposible que continúe el desarrollo embrionario. Por otro lado, se ha comprobado que cada blastómero tiene una función diferente que participa de manera específica en todo el proceso. Gracias a estos y a otros estudios, más detallados podemos afirmar que las células embrionarias son pluripotenciales, tienen un altísimo poder proliferativo, lo que las hace capaces de dar lugar a todos los linajes celulares, pero no son totipotenciales, es decir, son incapaces de dar lugar a un nuevo organismo. Por otro lado, cuando se aísla un blastómero, aún considerando que provenga de los primeros estadios -del estadio de 4 por ejemplo-, éste tiene un altísimo poder pluripotencial y es capaz de diferenciarse al linaje que se le programa. O bien, si se transfiere a un embrión de 8 células, se mimetiza, pero es incapaz, por sí solo, de reiniciar un nuevo programa de desarrollo embrionario porque cada blastómero tiene una programación específica, y conforme se va diferenciando en cada etapa, pierde su totipotencialidad. Otra diferencia, que consideramos la más importante, es que el cigoto es la única célula que posee ejes corporales. El eje cabeza-cola es trazado por la polaridad del cigoto desde el momento de la fecundación; sin este eje no se daría el plano para el desarrollo corporal. Así, hay una direccionalidad inmanente que nos indica que hay un diseño y un plan, con lo cual desde el primer momento se sabe dónde estará la cabeza y dónde estarán los pies. Poco tiempo después se 8 Zernicka-Goetz M. The first cell-fate decisions in the mouse embryo: destiny is a matter of both chance and choice. Current Opinion in Genetics & Development 2006, 16: traza el eje dorsal-ventral, y a continuación se delimita el eje izquierda-derecha. Así que con lo dicho anteriormente podemos darnos cuenta de que el cigoto o embrión unicelular representa el clímax de la totipotencialidad celular: es la única célula capaz de iniciar un nuevo desarrollo embrionario y, por lo tanto, de dar lugar a un organismo vivo humano. Los datos experimentales demuestran que el cigoto posee toda la maquinaria y la información genómica necesarias para realizar estos procesos, y no sólo eso, sino que se trata del mismo individuo desde el momento de la fecundación hasta la muerte, es decir, hay una continuidad biológica porque no existe una nota característica que marque una diferencia esencial o de naturaleza en el ser vivo entre estos dos extremos. Sin embargo, antes de la fecundación y después de la muerte sí encontramos dos discontinuidades esenciales: la primera es el momento en que las células haploides se fusionan (fecundación) para crear una diploide y dar lugar a una unidad, es decir a un ser vivo unico, y la segunda es que en la muerte se presenta una fractura radical de la unidad e individualidad. Otro argumento en contra de reconocer al embrión como un feto humano es que a las doce semanas el cerebro está apenas en sus etapas iniciales. No se han formado las conexiones nerviosas y por lo tanto no sólo no puede sentir dolor, sino que se menciona que carece de la conciencia y actividad cerebral que nos hace humanos. Sin embargo, la conciencia, el entendimiento, el mundo interior, constituyen el conjunto de funciones del cerebro. Es importante subrayar que el sistema nervioso no aparece en un momento determinado, sino que comienza a formarse hacia el inicio de la tercera semana de desarrollo (día 16) y continúa con un largo desarrollo paulatino y finamente controlado, gracias al cual van apareciendo después dichas funciones y otras manifestaciones propias del sistema nervioso.

5 La formación del cerebro sufre una serie de subdivisiones, las cuales constituyen la base de la organización del cerebro adulto: Prosencéfalo (cerebro anterior), mesencéfalo (cerebro medio) y romboencefalo (cerebro posterior) 9. Así que con base en lo anterior señalamos que el embrión humano es un ser humano y, por lo tanto, persona humana desde el momento de la fecundación (concepción), cuyos derechos deben ser respetados y protegidos por la ley. Eventualmente el prosencéfalo se divide en telencéfalo y diecénfalo para dar origen al sistema límbico, relacionado con la memoria, la atención, las emociones, la personalidad y la conducta. La maduración de este sistema es muy compleja y las primeras manifestaciones del estado de conciencia o diferentes emociones se observan mucho tiempo después del parto. Asimismo, el desarrollo perceptivo comienza varios meses después del nacimiento. Por ejemplo, un bebé no se reconoce frente al espejo, y solo hasta aproximadamente el año o un poco después, logra identificarse con su imagen. Lo mismo ocurre con otras actividades intelectuales o emocionales, por lo que podemos afirmar con certeza que la actividad mental supone la existencia de la vida humana, no viceversa. En conclusión, podemos decir que las ciencias biológicas demuestran que la nueva vida humana comienza con el proceso de la fecundación, la cual finaliza con la muerte. El embrión, desde la formación del cigoto, es un organismo individual de la especie humana con su propia identidad génica, y esa información genética y epigenética son inseparables del desarrollo corporal propio y único de ese individuo concreto. El desarrollo embrionario es el periodo de construcción de un organismo jerárquicamente ordenado en el tiempo y en el espacio, controlado por los ejes corporales. Es un proceso ininterrumpido, continuum, que no forma parte de un todo sino que es el todo y esta propiedad de continuidad implica y establece la unicidad o singularidad del nuevo sujeto. 9 Richard S. Snell. Neuroanatomía Clínica. Ed. Wolers Kluwer. Lippincott 7ª Ed pags.