DIFERENCIACIÓN Y GAMETOGÉNESIS

Nicolas Mora

Diferenciación (1) v/s Determinación (2).

(1) Proceso por el cual una célula sufre un cambio hacia un tipo celular claramente

especializado.

(2) Compromiso de una célula de un embrión en una etapa especializada particular del

desarrollo; refleja un cambio en el carácter interno de la célula.

– Células Madre: Tienen la capacidad de multiplicarse indefinidamente y generar células especializadas.

– Células Pluripotentes: Capaces de generar o producir la mayor

parte de los tejidos de un organismo, pero no un embrión completo.

– Células Totipotentes: Capaces de transformarse en cualquiera de los tejidos de un organismo. Cualquiera de ellas colocada en el útero, tiene la capacidad de generar un embrión, feto y posterior individuo.

– Células Multipotentes: Se encuentran en individuos adultos y pueden generar células especializadas concretas, pero se ha demostrado que, eventualmente, pueden producir otro tipo diferente de tejidos.

Distintos tipos celulares sintetizan distintos

conjuntos de proteínas (¿ Dime que proteínas sintetizas y

te diré quien eres?).

• 1) Muchos procesos son comunes a todas las células. En consecuencia, dos células cualesquiera de un organismo presentarán muchas proteínas en común. Entre ellas se encuentran algunas proteínas abundantes, fáciles de analizar (i.e. proteínas estructurales del citoesqueleto y de los cromosomas; proteínas esenciales de membranas del R.E., Ap. de Golgi y ribosomales). Otras muchas proteínas poco abundantes (enzimas implicadas en reacciones centrales del metabolismo), también son comunes a todos los tipos celulares.

• 2) Algunas proteínas son abundantes en las células especializadas en las que actúan pero no se pueden detectar en ningún otro tipo celular, no obstante la sensibilidad de los métodos (i.e. hemoglobina en eritrocitos).

• 3) Si se comparan las, aproximadamente, 2000 proteínas mas abundantes de distintos tipos celulares del mismo organismo, utilizando electroforesis bidimensional en geles de poliacrilamida, sorprendentemente, se detectan muy pocas diferencias. Tanto si se comparan dos líneas celulares en cultivo o dos tejidos de roedor la inmensa mayoría de las proteínas se sintetizan en proporciones que difieren en menos de cinco veces y solo aparecen en cantidades muy diferentes un pequeño porcentaje de estas.

• En Conclusión: Sobre, aproximadamente, 30.000 proteínas que sintetizan las células eucariotas humanas, es posible que el número de proteínas diferentes suficientes para crear grandes diferencias morfofisiológicas sea solo de varios cientos.

Diferencias en el contenido de ADN entre espermatozoides X e Y.

Especies Diferencia X-Y (%).

Ratón 3.4

Cabra 3.5

Toro 3.9

Conejo 3.9

Carnero 4.2

Hombre 3.3

X-chromosome inactivation.

Mammalian X-chromosome inactivation.

REPRESENTATIVE PEPTIDE HORMONES; NEUROPEPTIDES AND GROWTH FACTORS.

SIGNALING MOLECULES SIZE ACTIVITIES

PEPTIDE HORMONES.

Insulin A=21; B=30. Regulation of glucose uptake; Stimulation of

cell proliferation.

Glucagon 21 Stimulation of glucose synthesis.

Growth hormone 191 General stimulation of growth.

Follicle-Stimulating-Hormone (FSH). α=92; β=115. Stimulation of the growth of oocites and

ovarian follicles.

Prolactin 198 Stimulation of milk production.

NEUROPEPTIDES AND NEUROHORMONES.

Substance P. 11 Sensory synaptic transmission.

Oxytocin 9 Stimulation of smooth muscle contraction.

Vasopressin 9 Stimulation of water reabsorption in the

kidney.

Enkephalins 5 Analgesic.

Β-Endorphins 31 Analgesic.

GROWTH FACTORS.

Nerve Growth Factors (NGF). 118 Differentiation and survival of neurons

Epidermal Growth Factors (EGF). 53 Proliferation of many types of cells.

Platelet-derived Growth Factors (PDGF). A=125; B=109. Proliferation of fibroblasts and other cells

types.

Interleukin-2. 133 Proliferation of T lynphocytes.

Erythropoietin 166 Development of red blood cells.

The importance of combinatorial gene control for development.

MODEL OF SEX DETERMINATION DURING THE EVOLUTION.

SPECIES SEX CHROMOSOMES PRIMARY SIGNAL

Nematodes

(Caenorhabditis).

XX

XO

H or F

M

Number of chromosome X /

autosomes

Insects

(Drosophila).

XX XY

XO

F M Number of chromosome X /

autosomes

Reptiles (Alligator). ? F M Temperature 30

°C=100% F. 33 °C=

100% M.

Fish

(Trout).

XX

XY

F Mchange sex by

steroids.?

Birds (chicken). ZZ

ZW

M F ?

Mammals XX XY F M Y chromosome

H = Hermaphrodite. F = Female. M = Male.

HIPÓTESIS PARA EXPLICAR LA DIRECCIONALIDAD DEL DESPLAZAMIENTO DE LAS CELULAS GERMINALES PRIMORDIALES (CGP).

Existencia de un gradiente de concentración de algún factor secretado por las células del epitelio celómico situado en la región urogenital. Quimiotaxia. Las CGP son transportadas por el sistema circulatorio, de manera que al pasar por la región presuntiva gonadal atraviesan la pared de los vasos sanguíneos para dirigirse al epitelio celómico (Kuwana et al, 1986).

Existencia de “receptores” específicos en la superficie de las CGP, capaces de detectar a moléculas presentes en la superficie de las células mesenquimáticas y en la matriz extracelular. Guía por contacto. Las CGP seguirían un camino predeterminado, ya que sólo las células somáticas distribuídas en el camino hacia la cresta genital depositarían las moléculas de adhesión específica.

Existencia de alguna forma de organización topográfica dada por las células somáticas del embrión en el momento del desplazamiento de las CGP. Tunel. Las células mesenquimáticas y la matriz extracelular están orientadas en tal forma, que impiden que las CGP sigan una trayectoria errónea y no puedan salirse del camino que físicamente las dirigiría hacia la cresta genital.

ASPECTOS MOLECULARES DE LAS CELULAS GERMINALES PRIMORDIALES: La expresión de moléculas durante la migración de las CGP.

CARACTERÍSTICAS MOLECULARES. ACTIVIDAD BIOLÓGICA.

ENZIMAS.

FA. (Fosfatasa alcalina). Procesos de transporte en las membranas celulares. Se utiliza para

determinar el origen y migración de las CGP.

FACTORES DE TRANSCRIPCIÓN.

Oct- 4. (Octamerica 4). Se piensa está involucrado en mantener la totipotencialidad de las CGP.

Bmp4. (Proteína morfogenética de hueso 4). Determinación o “funcionalidad” de las CGP.

DETERMINANTES ANTIGÉNICOS.

SSEA-1. (Antígeno embrionario estado

específico).

Se desconoce su actividad funcional.

C-Kit. (Receptor tirosina-cinasa cuyo ligando

es el factor Steel).

Sobrevivencia de las CGP.

GFS. (Factor de crecimiento Steel. Actúa

como ligando de C-Kit).

Transducir la señal de c-kit. Proliferación y migración de las CGP.

TGFβ-1. (Factor transformante beta-1). Agente quimiotáxico capaz de dirigir la migración de las CGP hacia la

futura gónada.

DETERMINANTES ESPECIFICOS.

No identificados con precisión. Homologo del gen Vasa. Detención de la actividad migratoria de las CGP.

VALORES NORMALES DE LAS VARIABLES DEL SEMEN HUMANO. (De

acuerdo a la estandarización de la OMS, 1992).

• Volumen 2 ml o más.• pH 7.2 – 7.8• Concentración de espermios 20 millones/ml. o más.• Total de espermatozoides 40 millones o más.• Motilidad 50% o más con progresión anterógrada o

25% o más con progresión lineal rápida a los 60 min. de la recolección.

• Morfología 30% o más con morfología normal.• Viabilidad 50% vivos (no se colorean).• Leucocitos Menos de 1 por 100.000 / ml.• Zinc (Total). 2.4 μmoles o más por eyaculado.• Ácido Citrico (Total) 52 μmoles (10 mg) o mas por eyaculado.• Fructosa (Total) 13 μmoles o mas por eyaculado.

(Rowe et al., 1993).

VALORES NORMALES DE LAS VARIABLES DEL SEMEN HUMANO. (De acuerdo a la

estandarización de la OMS, 1992).

• Normozoospermia Eyaculado normal según la definición precedente.

• Oligozoospermia Concentración de espermatozoides inferior a 20 millones/ml.

• Astenozoospermia Menos del 50% de los espermatozoides con progresión anterógrada o menos del 25% con

progresión lineal rápida.

• Teratozoospermia Menos del 50% de los espermatozoides con morfología normal.

• Oligoastenoteratozoospermia Perturbación de las 3 variables antes mencionadas (también pueden usarse

combinaciones de solo dos prefijos).

• Azoospermia Ausencia de espermatozoides en el eyaculado.

• Aspermia No hay eyaculado.

Rowe et al., 1993.