Fundación H.A. Barceló Facultad de Medicina. Licenciatura en Nutrición Fisiologia Primer año Módulo 17 Lecciones 1 y 2

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1 Fundación H.A. Barceló Facultad de Medicina Licenciatura en Nutrición Fisiologia Primer año Módulo 17 Lecciones 1 y 2 1

2 MODULO 17: Sistema Reproductor OBJETIVOS - Interpretar las funciones del sistema reproductor femenino y masculino - Conocer el proceso de formación de gametas y relacionarlo con la variabilidad genética, la necesidad de energía y la nutrición - Distinguir entre los procesos de ovogénesis y espermatogénesis - Conocer los mecanismos de regulación del sistema femenino y masculino - Interpretar los conceptos de menarca y menopausia - Analizar los procesos de fecundación e implante EJES TEMÁTICOS - Meiosis: producción de gametas y variabilidad genética - Sistema Reproductor Masculino: estructura y funciones - Sistema Reproductor Femenino: estructura y funciones - Regulación de la función reproductora - Ciclo reproductor femenino, menarca y menopausia - Fecundación, implante y desarrollo intrauterino MARCO TEÓRICO En todo ser viviente, el Sistema Reproductor asegura la perpetuación de la especie. Durante la gestación del ser humano, las gónadas embrionarias se desarrollarán en testículos a partir de la presencia de un cromosoma masculino (cromosoma Y) en el genoma del embrión. La situación contraria, provocará el desarrollo de ovarios y, por consiguiente, la determinación del sexo femenino. Las secreciones hormonales de las gónadas embrionarias causan la formación de órganos sexuales accesorios masculinos o femeninos. 2

3 Una vez alcanzada la madurez sexual, a función del sistema reproductor consiste en producir células sexuales denominadas gametas, cuya fusión dará comienzo al desarrollo de un nuevo ser. En el caso del sistema masculino, se produce la formación de espermatozoides capaces de ser transferidos e introducidos en el tracto reproductor femenino, donde se producirá la fecundación. El sistema reproductor femenino, produce gametas que, al ser fecundadas por las masculinas, producen el huevo o cigota, célula a partir de la cual se generará un nuevo ser. Luego, el sistema femenino proporciona el entorno para la nutrición, protección y desarrollo de la descendencia. Tanto el sistema masculino como el femenino funcionan regulados por los sistemas endócrino y nervioso. Lección 1: La Producción de Gametas Las gametas o células reproductoras se forman mediante el proceso de Meiosis. La gameta masculina o espermatozoide fecundará luego a la gameta femenina u óvulo (ovocito). Se forma, entonces una célula huevo o cigota, a partir de la que desarrollará un nuevo ser que tendrá características heredadas de su madre y de su padre. Estas características (color de pelo, tipo de sangre, etc.) están codificadas en el ADN del núcleo celular. Lo que un individuo hereda de sus progenitores es el ADN. Antes de continuar, le sugerimos repasar los conceptos de ADN e Información Genética del Módulo 4 de Introducción a la Fisiología: El material genético y sus funciones, Curso Introductorio. El ADN de cada célula se duplica antes de la división celular. Al iniciarse ésta, comienza el enrollamiento del ADN hasta formar los cromosomas. Cada cromosoma homólogo (uno de origen materno y otro paterno) está formado por dos moléculas idénticas de ADN llamadas cromátidas o cromátides. Antes de continuar, le sugerimos repasar el Módulo 5 de Introducción a la Fisiología: Ciclo celular y Mitosis, Curso Introductorio. 3

4 El intercambio de material genético se realiza entre una de las cromátidas de un cromosoma y otra cromátida del cromosoma homólogo. Este intercambio tiene lugar durante el proceso de división celular conocido como meiosis. Al finalizar el intercambio, los cromosomas homólogos están formados por cromátidas NO IDÉNTICAS entre sí, lo que aumenta la variabilidad genética. Intercambio de material genético o crossing-over entre cromosomas homólogos. Una cromátide de un cromosoma paterno, intercambia un fragmento con otra del cromosoma homólogo materno. El resultado son cromosomas homólogos cuyas cromátides son distintas, lo que aumenta la variabilidad genética. La meiosis da como resultado final cuatro células hijas, cada una con la mitad de la cantidad de ADN de la célula original, por lo que se denominan haploides o n. La célula original es diploide o 2n, lo que significa que contiene todo el material genético completo. La meiosis consta de dos divisiones celulares sucesivas: - Meiosis I o Reduccional: se produce a partir de células diploides (contienen el total del material genético del individuo) y da como resultado dos células haploides (con la mitad del material). Consta de varias etapas: Profase I, Metafase I, Anafase I y Telofase I. La Profase I, a su vez, consta de varios pasos, que no serán considerados en este módulo. - Meiosis II o Ecuacional: cada célula haploide se divide nuevamente en dos, conservando la cantidad de material genético igual (ecuacional). Consta, también de varias etapas: Profase II, Metafase II, Anafase II y Telofase II 4

5 Esquema general de Meiosis. La Profase I se esquematiza simplificada, sin tener en cuenta las etapas en que se divide Durante la Profase I, los cromosomas homólogos se aparean dando como resultado los bivalentes o tetradas en los se producirá el crossing-over. El punto de unión se denomina quiasma. En la Anafase I se separan los cromosomas homólogos, cuyas cromátidas hermanas ya no son idénticas a causa del intercambio genético. Después de la Telofase I, se producen dos células hijas haploides (n), cada una de las cuales vuelve a dividirse. En la Anafase II se produce la separación de las cromátidas hermanas no idénticas de cada cromosoma. Después de la Telofase II se habrán obtenido cuatro células haploides, con distinto material genético cada una. La variabilidad genética está dada por el crossing-over (Profase I), la separación de homólogos distintos (Anafase I) y la separación de cromátides diferentes (Anafase II). La reducción del número de cromosomas (material genético) a la mitad, produce gametas (óvulos o espermatozoides) capaces de fusionarse luego entre sí y volver, entonces, al número original de cromosomas de la especie. 5

6 Lección 2: Sistema reproductor masculino El sistema reproductor masculino cumple las funciones de producir, transferir e introducir las células reproductoras masculinas en el tracto reproductor femenino, donde se producirá el proceso de fertilización. La organización general y los componentes del Sistema Reproductor Masculino se estudian en la materia Anatomía, del presente curso. Por lo tanto, solo se mencionarán aquí los conceptos básicos necesarios para comprender su funcionamiento. Posee órganos esenciales para la producción de gametas (testículos o gónadas masculinas), órganos accesorios (conductos genitales, glándulas accesorias) y estructuras de soporte (escroto, pene y cordones espermáticos). Los testículos son los órganos principales del sistema y cumplen las siguientes funciones: Funciones de los Testículos Espermatogénesis Secreción hormonal producción de células reproductoras (gametas) masculinas maduras en los Conductos Seminíferos las células intersticiales segregan Testosterona Los conductos reproductores son el epidídimo, el conducto deferente, el conducto eyaculador y la uretra. Cumplen las siguientes funciones: Epidídimo Conducto Deferente Conducto Eyaculador Uretra Funciones de los Conductos Reproductores consta de cabeza, cuerpo y cola. Segrega y contiene el líquido seminal. Las gametas van adquiriendo movilidad a medida que se exponen a componentes químicos del líquido seminal, en el epidídimo es la prolongación del epidídimo. Conecta epidídimo y conducto de eyaculación atraviesa la glándula prostática y termina en la uretra conducto terminal común a los sistemas urinario y reproductor 6

7 Las glándulas accesorias son las vesículas seminales, la próstata y las glándulas bulbo uretrales. Cumplen las siguientes funciones: Vesículas Seminales Glándula Prostática Glándulas Bulbo uretrales Funciones de las Glándulas Accesorias sus células secretan una solución viscosa rica en fructosa, que nutre los espermatozoides, y en prostaglandinas, que estimulan las contracciones de la musculatura del útero y los oviductos, ayudando al encuentro de gametas aporta secreciones de fosfatasa ácida y ácido cítrico al líquido seminal. No obstante, la secreción permanece alcalina se encuentran por debajo de la glándula prostática y secretan sustancias alcalinas Las estructuras de soporte son el escroto, el pene y los cordones espermáticos. Sus funciones son las siguientes: Funciones de las Estructuras de Soporte saco cubierto por piel y dividido en dos compartimientos, que Escroto contiene los testículos y el epidídimo compuesto por tres masas de tejido cavernoso: dos masas cilíndricas superiores, llamadas cuerpos cavernosos, y una Pene inferior llamada cuerpo esponjoso, que contiene a la uretra. Es el órgano copulador del sistema encierran conductos seminales, vasos sanguíneos, conductos Cordones Espermáticos linfáticos y nervios Los testículos, el epidídimo, las vesículas seminales, la glándula prostática y las glándulas bulbo uretrales contribuyen a la secreción del líquido seminal o semen, que está compuesto por: Secreciones Espermatozoides Semen Testículos 5% Epidídimo y 60% Vesículas seminales Próstata 30% Glándulas bulbo uretrales 5% varios millones por mililitro 7

8 Espermatogénesis La formación de gametas masculinas maduras o espermatozoides, tiene lugar en los conductos seminíferos de los testículos. Cada testículo se divide en 250 compartimientos o lóbulos. Cada lóbulo contiene a los túbulos seminíferos, entre los cuales se encuentran las Células Intersticiales o de Leydig, que producen testosterona. Su vez, los túbulos seminíferos contienen células espermatogénicas o espermatogonias, que originan espermatozoides, y células de Sertoli, para sostén y nutrición El proceso de producción de gametas masculinas se denomina espermatogénesis y ocurre por meiosis a partir de células dipoloides (2n) de la periferia de los testículos: las espermatogonias. Estas crecen y se desarrollan dando lugar a los espermatocitos primarios (células 2n) las que se dividen por meiosis I y dan espermatocitos secundarios haploides. Luego ocurre la meiosis II y se forman las espermátidas (n) que diferencian adquiriendo la forma de espermatozoides. Todo este proceso requiere de mucha energía por parte del organismo, y, por lo tanto, de una nutrición adecuada. Regulación hormonal del sistema masculino La producción de espermatozoides está regulada por el eje hipotálamo-hipofisiario. Células del hipotálamo secretan la hormona GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas), que estimula la secreción de las hormonas LH (hormona luteinizante) y FSH (hormona folículo estimulante) por parte de la hipófisis anterior. Si bien la denominación de las hormonas LH y FSH se relaciona con su función en el sistema reproductor femenino, estas hormonas están presentes y cumplen un importante papel en el sistema masculino. La FSH estimula a las células de Sertoli, que contribuyen al desarrollo de los espermatozoides. La LH estimula a las células intersticiales o de Leydig para que éstas secreten la hormona Testosterona. Ésta, a su vez, también favorece el desarrollo de los espermatozoides, a la vez que actúa sobre el hipotálamo y la hipófisis produciendo la inhibición de la secreción de LH. Las células de Sertoli también producen la secreción de la hormona Inhibina, que actúa sobre la hipófisis inhibiendo la producción de FSH. 8

9 Lección 3: Sistema reproductor femenino El sistema reproductor femenino cumple las funciones de producir las gametas femeninas, y de nutrir y proteger a la descendencia, no solo durante la gestación sino también durante un tiempo después de la misma. La organización general y los componentes del Sistema Reproductor Femenino se estudian en la materia Anatomía, del presente curso. Por lo tanto, solo se mencionarán aquí los conceptos básicos necesarios para comprender su funcionamiento. Posee órganos esenciales para la producción de gametas: ovarios o gónadas femeninas, y órganos accesorios como el útero, las trompas u oviductos, la vagina, la vulva y las glándulas mamarias. Funciones de los órganos reproductores femeninos tienen función glandular y poseen los ovocitos en su Ovarios superficie Trompas de Falopio conductos con musculatura lisa, donde se produce la (oviductos) fecundación. Posee fimbrias con cilias órgano con musculatura lisa; recubierto internamente por dos Útero capas de endometrio -una que se expulsa en la menstruación y otra que la regenera-; posee cuello o cervix es el receptor del pene y el canal de parto; paredes ricas en Vagina glucógeno, con bacterias que lo convierten en ácido láctico, por lo que tiene ph 4 a 5 compuesta por el clítoris (con tejido eréctil homólogo al del Vulva pene) y labios (pliegues de piel homólogos al escroto) Glándulas mamarias producción de leche Ovogénesis Es la formación de gametas femeninas por meiosis. Comienza en el tercer mes de desarrollo fetal, cuando las ovogonias (2n) inician la meiosis. Esta se detiene en Profase I, originando ovocitos primarios (2n), que se rodean de células epiteliales formando los folículos primarios. Son, aproximadamente, dos millones de folículos por ovario. En la pubertad, las hormonas provocan la continuación de la meiosis I, hasta dar un ovocito secundario (n) y una célula que degenera o cuerpo polar. 9

10 Esta meiosis se completa horas antes de cada ovulación. Muchos ovocitos se reabsorben, quedando unos La meiosis II se llevará a cabo solo después de la fecundación. Al finalizar la misma se formarán cuatro Células (haploides o n) un Óvulo y tres cuerpos polares que degeneran. Durante la meiosis I, el ovocito ha crecido y el folículo también, formando el folículo de Graaff o maduro. El ovocito secundario es liberado durante el proceso de ovulación, y pasa al oviducto, ayudado por las células ciliadas de las fimbrias. Tres días después llega al útero, ayudado por los movimientos de la musculatura lisa de las trompas. Tras la ovulación, los restos del folículo forman el cuerpo amarillo o cuerpo lúteo que, finalmente, se reabsorbe. Si el ovocito no es fecundado, el cuerpo lúteo se reabsorbe en dos o tres días, mientras que el ovocito cae al útero y posteriormente es eliminado, junto con el endometrio, en la menstruación. Si existe fecundación, el cuerpo lúteo permanece activo durante tres meses, secretando hormonas (estrógenos y progesterona). Pasado este período, la placenta ya está desarrollada y se encargará de secretar dichas hormonas tras la degeneración del cuerpo amarillo. Fecundación En el oviducto, el ovocito puede ser contactado por un espermatozoide produciéndose el proceso de fecundación entre gametas. Una vez producido el proceso de fecundación, la célula resultante se denomina cigota y su citoplasma y organelas provienen del óvulo, por lo que son de origen materno. La cigota comienza a dividirse por sucesivas mitosis. Se origina, así, una masa de células embrionarias que finalmente se adhiere a la pared del útero mediante el proceso de implantación. El proceso de fertilización abarca las siguientes etapas: a.: Capacitación del espermatozoide: renovación de componentes de la membrana plasmática, adquiridos durante el paso por el epidídimo y la vesícula seminal. b.: Pasaje entre las células granulosas que rodean al ovocito. 10

11 c.: Unión, a través de receptores específicos, con la zona pelúcida del ovocito. Desencadena la reacción acrosómica (liberación de enzimas del espermatozoide, que degradan la zona pelúcida). d.: Penetración de la zona pelúcida utilizando enzimas. e.: Fusión de membranas plasmáticas f.: Activación del ovocito (reanuda meiosis) g.: Fin de la meiosis y liberación del segundo cuerpo polar. h.: Singamia: unión de los núcleos haploides del ovocito fecundado y el espermatozoide. Ciclo Menstrual En el sistema reproductor femenino se producen numerosos cambios cíclicos. A los fines prácticos de su estudio, se acepta que comienzan cuando se inicia la menstruación. De este modo, se divide al ciclo menstrual en cuatro fases consecutivas: - menstruación - fase postmenstrual - ovulación - fase premenstrual El endometrio del útero va disminuyendo su espesor durante la fase menstrual y se hace mínimo al final de ésta, pues la pared uterina se va degradando y es eliminada como flujo menstrual. Luego, durante la fase postmenstrual, el endometrio va creciendo nuevamente ya que sus células se reproducen por mitosis. En la fase de ovulación, alcanza su máximo espesor, que mantiene durante la fase premenstrual hasta el inicio de otra menstruación. Cada mes, al principio de la menstruación, varios ovocitos primarios que se encuentran en los folículos del ovario, completan la meiosis hasta ovocito secundario. En ese estadío, la división se detiene y se produce la liberación del ovocito hacia fuera del ovario, o proceso de ovulación. A partir de entonces, se inicia la denominada fase luteínica, que se corresponde con la fase premenstrual. La fase luteínica culmina cuando degenera el cuerpo amarillo y comienza otra fase menstrual. 11

12 Regulación hormonal del sistema femenino El Ciclo Menstrual está determinado y regulado por hormonas producidas por el hipotálamo, la hipófisis y los ovarios. Hormona Órgano Productor Órgano Target GnRH hipotálamo hipófisis FSH hipófisis ovarios LH hipófisis ovarios Estrógenos ovario útero Progesterona ovario útero Los cambios de fase en el ovario son consecuencia de la secreción de hormonas FSH y LH por la glándula hipófisis. Los cambios de fase el útero se deben a la acción de hormonas como los estrógenos y la progesterona secretadas por los ovarios. Los bajos niveles de FSH y LH producen la regresión del cuerpo lúteo si no se ha producido fecundación. Esto provoca un descenso de los niveles de estrógeno y progesterona, lo que desencadena la degradación del endometrio y la fase menstrual. Durante el ciclo, se producen picos hormonales (máxima concentración) de FSH y LH justo antes de la ovulación. Lo mismo ocurre con los estrógenos, que experimentan un pico adicional, pero menor, durante la fase premenstrual. En esta misma fase, la progesterona, alcanza un máximo. Menarca y Menopusia Durante la pubertad, las hormonas estimulan los órganos del sistema y los hacen maduros y funcionales. La menarca es el primer episodio de sangrado o menstruación de la mujer, que se produce entre los 12 y 13 años de edad, en promedio. Este fenómeno es frecuentemente considerado el evento central de la pubertad femenina, como señal de la posibilidad de fertilidad. El momento de ocurrencia de la menarca está influenciado por factores genéticos y ambientales, especialmente nutricionales y psicológicos. Para 12

13 mantener el periodo regular menstrual, el contenido de lípidos del cuerpo femenino debe ser de 22 % o mayor. En el caso de los varones, similar proceso se denomina espermarca y es el primer signo clínico externo de que se ha iniciado la función reproductiva. La espermarca suele presentarse entre los 12 y 13 años en promedio. En ese período comieza el desarrolo de los túbulos o conductos seminíferos, que se hacen más gruesos; las células de Sertoli y de Leydig terminan su proceso de diferenciación y se inicia la espermatogénesis. Unos meses después, ésto se hace evidente con la emisión de semen, cuando se presenta la primera eyaculación o polución o con la presencia de espermatozoides en orina. La menopausia se define como el cese permanente de la menstruación y tiene correlaciones fisiológicas con la declinación de la secreción de estrógenos por pérdida de la función folicular. Para la mayoría de las mujeres este proceso comienza silenciosamente entre los 45 y 50 años, cuando el ciclo, o periodo menstrual, empieza a ser menos regular. La disminución de los niveles de estrógeno y progesterona causa cambios en la menstruación. Estas hormonas son importantes para mantener en óptimo estado de a la vagina y el útero, lo mismo que para los ciclos menstruales normales y para un embarazo exitoso. El estrógeno también ayuda a la buena salud ósea y a que las mujeres mantengan un buen nivel de colesterol en sangre. Algunos tipos de cirugía o el uso de ciertosmedicamentos anticonceptivos pueden producir la menopausia. Por ejemplo, la extirpación de útero o hiesterectomía provoca el cese de la menstruación. Cuando se extirpan ambos ovarios, los síntomas de la menopausia empiezan de inmediato, sin importar la edad. 13