apuntes de biología

Desarrollo folicular

I.- Introducción

El ovario es una glándula con funciones gametogénicas y endocrinas, que se encuentran reguladas a través del eje hipotálamo-hipófisis-ovario. Las neuronas peptidérgicas hipotalámicas del núcleo arcuato son las encargadas de la síntesis y secreción pulsátil de la hormona liberadora de gonadotropinas, la cual regula la síntesis y la liberación de las gonadotropinas (hormonas estimulante del folículo [FSH] y luteinizante [LH]), que viajan a través de la circulación sistémica hasta unirse a sus receptores específicos en las gónadas femeninas. En el ovario, la FSH induce la maduración folicular así como la biosíntesis de estrógenos y progesterona, en tanto que la LH estimula la secreción de andrógenos y la luteinización de los folículos posovulatorios [Parrot & Skinner, Encyclopedia of Reproduction III: 483-490 (1999)].

Anatómicamente, el ovario consiste en tres regiones: una corteza externa que contiene al epitelio germinal que origina a los folículos, una médula central constituida por un estroma de tejido conectivo laxo y fibroso, y un hilum, que se encuentra alrededor de la zona de unión del ovario al mesovario, a través del cual se insertan en la gónada las fibras nerviosas y los vasos sanguíneos.

El ovario se encuentra dividido funcionalmente en dos compartimentos: el intersticial, conformado por células del estroma y de la teca externa, y el folicular, que contiene el ovocito, las células de la granulosa y las células de la teca interna, que interaccionan entre sí durante las diversas etapas de la maduración folicular.

De acuerdo a su organización estructural, pueden definirse cinco fases del desarrollo folicular: folículos primordiales, primarios, secundarios, terciarios y de Graff o preovulatorios, si bien es común clasificar los folículos en preantrales (desde primordiales hasta secundarios) y antrales (desde terciarios hasta preovulatorios). Una vez llevada a cabo la ovulación, la estructura folicular evoluciona hacia la formación de un cuerpo lúteo, considerado como la fase final de maduración del folículo.

Normalmente el desarrollo folicular en el ovario se mantiene detenido en la fase de folículos primordiales hasta que se inicia la pubertad. De aquí en adelante, y dependiendo de la especie estudiada, uno o más folículos considerados dominantes lograrán terminar su desarrollo y sus ovocitos se liberarán al término de los correspondientes ciclos estrales. Los folículos que no llegan a terminar su desarrollo degenerarán, conviertiéndose en atrésicos [Van Voorhis, Encyclopedia of Reproduction II: 376-389 (1999)].

II.- Diferenciación ovárica durante el desarrollo em-brionario

En el embrión del mamífero, el rudimento gonadal puede diferenciarse indistintamente en un ovario o un testículo. Durante su etapa indiferenciada, la gónada se aprecia inicialmente como un engrosamiento del epitelio celómico y una evaginación del mesénquima en el lado medial de la cresta mesonéfrica. Conforme el tejido engrosado se distingue del mesonefros, la cresta genital se forma durante las semanas 4 y 5 de la gestación en el humano y en el día 9 en el ratón. Las células del epitelio celómico en la cresta genital proliferan y migran hacia el tejido mesenquimático laxo adyacente en el reborde de la gónada indiferenciada, la cual ya es reconocible durante la semana 6 del desarrollo embrionario en el humano y el día 11 en el ratón.

Los conductos de Wolff aparecen en el mesonefros durante la semana 4 en el humano y en el día 10 en el ratón, mientras que los müllerianos aparecen en la semana 6 en el desarrollo del humano y en el día 11 en el ratón. En etapas posteriores del desarrollo de la hembra, los primeros sufrirán una regresión debido a la falta de andrógenos, mientras que los müllerianos darán origen al oviducto, útero y la parte superior de la vagina, sin que el desarrollo del tracto reproductivo femenino sea dependiente de los estrógenos [Kalthoff, Analysis of biological development, McGraw-Hill, NY, USA, 687-692 (1996)].

El número de células germinales primordiales es relativamente pequeño y éstas proliferan durante su migración, alcanzando un número final de 2500 a 5000 ovogonias en la gónada. Estas se organizan posteriormente en grupos y continúan su proliferación hasta entrar a la profase meiótica, disponiéndose en la periferia de la corteza del futuro ovario.

Los ovocitos primarios no avanzan su división meiótica más allá de la fase de diploteno I, completándola finalmente en la etapa pospuberal. Sin embargo, no todas las ovogonias entran en la meiosis simultáneamente, por lo que las ovogonias y los ovocitos primarios pueden encontrarse presentes en los ovarios embrionarios al mismo tiempo.

La proliferación temprana de las ovogonias en el embrión establece su abundancia en las hembras adultas, si bien algunas células germinales degeneran durante el desarrollo embrionario. En el humano, por ejemplo, el número de ovogonias aumenta hasta llegar a 6 o 7 millones en el séptimo mes y sufre una reducción a 2 millones al momento del nacimiento, hasta finalmente disminuir a unas 400 000 al llegar a la pubertad.

III.- Desarrollo folicular en el ovario pospuberal (fig. 1)

Las ovogonias que han iniciado la meiosis comienzan a organizar a las células estromáticas cercanas a ellas, las cuales darán origen a células de tipo escamoso (pregranulosa) que en número de 6 o 7 constituyen, junto con el ovocito, un folículo primordial. Posteriormente, estas células se diferencian hacia células de la granulosa (CG), que proliferan hasta formar una capa de células cuboidales que circundarán totalmente el ovocito, formando el folículo primario.

Fig 1. Corte transversal del ovario de perro (25 X) donde se muestran las diferentes etapas del desarrollo de los folículos ováricos. 1.- Folículo primario, 2.- Folículo secundario, 3.-Folículo terciario, 4.- Folículo de Graaf, 5.- Cuerpo lúteo, Inserto: Folículo preovulatorio. a.- Células de la granulosa, b.- Células de la teca interna, c.- Células de la teca externa, d.- Ovocito, e.- Corona radiada, f.- Antrum

Hacia el final de esta etapa, el ovocito inicia la síntesis de las glucoproteínas que formarán la zona pelúcida que terminará rodeándolo. Ambas estirpes celulares inician el desarrollo de extensiones citoplásmicas que atraviesan la zona pelúcida para mantener una comunicación intercelular a través de uniones de tipo gap; además, se inicia una regulación continua de tipo paracrino que involucra productos, tanto del ovocito como de las CG, que son secretados hacia el espacio intercelular [Albertini y cols, Reproduction 121: 647-653 (2001)].

La transición a folículo secundario se ha identificado como la etapa crítica de este proceso, ya que las CG proliferan hasta completar de 2 a 3 capas que rodean el ovocito, iniciándose la formación de la lámina basal y la diferenciación de las células estromáticas próximas a ésta, para dar origen a las que serán las células de la teca (CT). Las CG expresan en esta etapa el receptor de la FSH y, en presencia de esta gonadotropina, incrementan su actividad estrogénica, la cual será fundamental para continuar con el desarrollo del folículo.

A partir de esta etapa, la esteroidogénesis folicular es dependiente de ambas gonadotropinas [Lovekamp-Swan & Davis, Environ. Health Perspect. 111: 139-145 (2003)]. Así, la LH incrementa la esteroidogénesis de novo a partir del colesterol en las CT, produciendo andrógenos (principalmente androstendiona) como producto final. Estos difunden a través de la lámina basal y se convierten en estradiol en las CG por la acción del complejo enzimático de la aromatasa, estimulado por la FSH (fig. 2).

Fig.2  Esteroidogénesis en células de la granulosa (CG) y de la teca (CT) en folículos antrales. SCC = C20,22 demolasa dependiente de cyt P450_scc. 3ß HSD = 3ß-hidroxiesteroide deshidrogenasa. 17-20 D = C17,20 desmolasa dependiente de cyt P450_c17. 17ß HSD = 17ß-hidroxiesteroide deshidrogenasa

Además de sus múltiples efectos sistémicos, los estrógenos actúan en forma sinérgica con las gonadotropinas promoviendo el crecimiento ovárico, la formación de los receptores de LH y FSH y la actividad misma de la aromatasa, lo que explicaría el aumento preovulatorio de los niveles circulantes de estradiol. Algunos autores consideran que estas hormonas también podrían desempeñar un papel central en el proceso de selección y dominancia folicular [Richards, Endocrinology 142: 2184-2193 (2001)].

Al inicio de la etapa de folículo terciario, la capa de CG que se encuentra rodeando directamente al ovocito dará origen a las células del cúmulo, mientras que las células alejadas de éste comenzarán la formación de los cuerpos de Colexnert, espacios que coalescerán para dar origen al antrum y, a partir de este momento, los folículos antrales seguirán creciendo hasta alcanzar su máximo tamaño, mientras que las CT gradualmente se irán diferenciando en una capa interna y otra externa (fig. 1).

Los folículos antrales completamente desarrollados se denominan preovulatorios o de Graaf. Las CG que los conforman se encuentran diferenciadas regionalmente, y en esta fase la presencia del pico preovulatorio de LH iniciará la rediferenciación de las CG y las CT hacia células lúteas, la cual se completará una vez que se haya liberado el ovocito del folículo.

La etapa final del desarrollo folicular es la formación del cuerpo lúteo o amarillo. En éste, las células lúteas producirán principalmente progesterona, aunque pueden sintetizar también progestinas 20-a-hidroxiladas o 5-a-reducidas, andrógenos y estrógenos.

Este cuerpo lúteo se considerará funcional mientras la producción de progesterona se mantenga constante, lo que variará de acuerdo a cada especie. La disminución de la esteroidogénesis promoverá la etapa luteolítica o de regresión lútea, a menos que la presencia de la gonadotropina coriónica de origen placentario pueda mantener o rescatar un cuerpo lúteo en proceso de degeneración [Devoto y cols, Mol. Cell. Endocrinol. 186: 137-141 (2002)].

Factores que regulan el desarrollo folicular
I: folículos preantrales

El proceso de foliculogénesis es el resultado de la interacción entre todos los componentes celulares que constituyen el folículo y en él intervienen una multitud de factores producidos ya sea por el ovocito, las células de la granulosa (CG) o las de la teca (CT), en distintos momentos y bajo el influjo de diferentes factores autocrinos, paracrinos o endocrinos (Tabla 1). No sólo es la foliculogénesis el resultado de múltiples influencias, sino que es un proceso en el cual un mismo elemento de regulación puede participar de manera diferente, dependiendo del estado de desarrollo, no únicamente del folículo en sí, sino también de otros folículos previamente desarrollados dentro del ovario.

Tabla 1: Factores involucrados en el desarrollo folicular temprano

FACTOR	ORIGEN	FUNCIÓN
Proteína c–kit,	Células somáticas	Migración y proliferación de células germinales
BMP4 y BMP8b	Ectodermo extraembrionario	Generación de células germinales
Conexina 43	Ectodermo extraembrionario	Generación de células germinales
Figla o Fig a	Ovocito	Coordinación de genes estructurales que codifican la zona pelúcida
BMP15	Ovocito	Diferenciación y proliferación celular (granulosa)
GDF 9	Ovocito	Diferenciación y proliferación celular (granulosa)
bFGF	Ovocito	Estimulación de mitosis y diferenciación a células de la granulosa
KL	Células pregranulosa	Promoción de la transición folículo primordial-primario
LIF	Células pregranulosa	Promoción de la transición folículo primordial-primario
Insulina	Endocrino	Promoción de la transición folículo primordial primario. Estimulación de la esteroidogénesis en células de la granulosa y teca
AMH	Células de la granulosa	Inhibición del desarrollo de los folículos primordiales
AhR	Células de la granulosa	Regulación del tamaño de la poza del ovocito
CTGF	Células de la granulosa	Mantenimiento del fenotipo celular y reclutamiento de la teca
Activina	Células de la granulosa	Proliferación celular y estimulación de la esteroidogénesis (granulosa)
KGF	Células de la teca	Proliferación celular y crecimiento folicular

En consecuencia, en la recapitulación que haremos a continuación de los principales factores que regulan la transición entre los diferentes estadios del folículo, no será raro encontrar tanto elementos repetidos, como otros que varían su participación de acuerdo al estado del desarrollo folicular.

Durante el desarrollo embrionario, para que se inicie la migración y proliferación de las células germinales, los factores más importantes parecen ser el producto polipeptídico del gen c–kit, un receptor de protooncogén sintetizado por las células somáticas, y las proteínas morfogenéticas de hueso BMP4 y BMP8b, además de la proteína conexina-43, todas ellas producidas por el ectodermo extraembrionario, las cuales parecen ser esenciales para la generación de las células germinales, al menos en el ratón [Van Voorhis BJ. Encyclopedia of Reproduction II: 376-38 (1999)].

I.- Transición de folículo primordial a primario

Estudios recientes han demostrado que es necesario que el ovocito, detenido en la fase de diploteno I, exprese cuanto menos un gen llamado Figla o Fig a, que codifica un factor de transcripción con estructura tipo hélice-giro-hélice, para lograr completar exitosamente la estructura de un folículo primario. Figla parece coordinar, a su vez, la expresión de los genes estructurales que codifican algunos componentes de la zona pelúcida y de uno o más factores que contribuyen a la estructuración de las células de la pregranulosa alrededor del ovocito desnudo, ya sea como elementos quimiotácticos o como moléculas de adhesión.

Se ha demostrado la existencia de varios factores que influyen directamente sobre la transición de folículos primordiales a primarios, entre los que se encuentran el ligando kit (KL), el factor inhibidor de la leucemia (LIF), el factor de crecimiento básico derivado de fibroblastos (bFGF) y la insulina [Eppig. Reproduction 122: 829-838 (2001)].

Algunos factores, como el KL y el LIF producidos por las células de la pregranulosa, promueven la transición más favorablemente en presencia de la insulina, para la que aparentemente existen receptores presentes en el ovocito, mientras que el bFGF es sintetizado por éste y actúa sobre las células de la pregranulosa, favoreciendo la supervivencia de los folículos primarios, estableciéndose de esta forma un circuito de retroalimentación entre ambos tipos celulares [Kezele y cols. Mol. Cell. Endocrinol. 192: 37-43 (2002)].

Otros factores pueden influir de manera indirecta sobre la transición de folículo primordial a primario a través de las interacciones que se establecen entre folículos en desarrollo provenientes de ciclos estrales o menstruales anteriores y los folículos primordiales. Ejemplos de estos factores son la hormona anti-Mülleriana (AMH), producida por las CG plenamente diferenciadas, que actúa inhibiendo el desarrollo de los folículos primordiales, así como el receptor de hidrocarburos de tipo arilo (AhR), que parece ser importante para regular el tamaño de la poza de ovocitos, si bien su mecanismo de acción es hasta ahora desconocido [Markström y cols. Reproduction 123: 23-30 (2002)].

De acuerdo a lo anteriormente señalado, en las primeras fases del desarrollo folicular no parece necesitarse la presencia de gonadotropinas, ya que las señales de tipo paracrino entre el ovocito y las células circundantes son las responsables directas del inicio de la maduración folicular.

II.- Transición de folículo primario a secundario

Aunque los mecanismos necesarios para que los folículos prosigan su desarrollo no se comprenden bien, el ovocito juega claramente un papel clave en la maduración folicular más allá de la etapa de folículo primario, presumiblemente a través de la producción de diversos factores implicados, principalmente, en la proliferación de las CG ya diferenciadas, así como en el reclutamiento posterior de las CT.

Algunos factores que se encuentran presentes en la transición entre estas fases del desarrollo folicular son el bFGF, el factor de crecimiento y diferenciación 9 (GDF9), la BMP15, el KL, el LIF, el factor de crecimiento derivado del tejido conjuntivo (CTGF), las activinas y el factor de crecimiento derivado de queratinocitos (KGF). Los tres primeros los sintetiza el ovocito, mientras que KL, LIF, CTGF y las activinas los producen las CG y el KGF las CT.

En esta etapa, el bFGF actuaría inicialmente estimulando la mitosis y posteriormente favoreciendo la diferenciación final de la capa de CG que rodea al ovocito [Nilsson y cols. Mol. Cell. Endocrinol. 175: 123-130 (2001)], una labor que parece ser reforzada tanto por el GDF9, como por el BMP15, si bien el fenómeno parecería ser más complejo de lo que parece a simple vista [Findlay y cols. Mol. Cell. Endocrinol. 191: 35-42 (2002)].

Por otra parte, KL y LIF favorecerían ahora la supervivencia del ovocito y su maduración citoplasmática, lo cual tendría como resultado la estimulación de su crecimiento y desarrollo, mientras que el CTGF permitiría el mantenimiento de los fenotipos celulares iniciales del folículo primario y podría contribuir al proceso del reclutamiento de las futuras CT, así como a su proliferación [Harlow & Hillier. Mol. Cell. Endocrinol. 187: 23-27 (2002)]. Finalmente, las activinas y el KGF, quizá junto con el bFGF y concentraciones relativamente bajas de estradiol, promoverían también el crecimiento y proliferación de los folículos a través de mecanismos aún no bien definidos.

Se ha propuesto un modelo que explicaría la participación de los factores producidos tanto por los ovocitos como por las CG en la promoción del crecimiento de los primeros, lo que les permitiría alcanzar un tamaño definido claramente para cada especie en particular [Richards. Endocrinology 142: 2184-2193 (2001)]. El KL producido por las CG continuaría estimulando tanto el crecimiento del ovocito como la síntesis de sus productos reguladores, hasta que la concentración de estos últimos (particularmente del GDF9), actuando a través de procesos de regulación negativa, suprimiera la síntesis del primero, disminuyendo o deteniendo el crecimiento del ovocito. Cabe señalar que, si bien este modelo parecería funcionar en folículos preantrales, la presencia de gonadotropinas podría alterar este equilibrio dinámico.

Como resultado de estos eventos, hacia el final de esta transición, las células del folículo comenzarán a expresar todas sus características fenotípicas, que las prepararán para responder a los acontecimientos finales del desarrollo folicular, ahora dependientes completamente de las gonadotropinas circulantes.