La cantidad de folículos primordiales en los ovarios de un mamífero al nacer comprende la reserva folicular.
El éxito reproductivo depende de la coordinación de múltiples procesos tanto en el macho como en la hembra mamífera. La complejidad del sistema que produce gametos, los lleva hasta el oviducto y los une en el proceso de fertilización, sólo hasta ahora está empezando a ser entendido. La información sigue siendo recogida de varios modelos experimentales.
El ratón, debido a su tamaño, la temprana secuenciación de su genoma, y la posibilidad de la manipulación transgénica, ha proporcionado una información abundante. Los estudios en animales domésticos, principalmente enfocados en bovinos y ovinos, han demostrado que muchos, sino la mayoría, de los eventos regulatorios en la reproducción han sido conservados evolucionariamente. En esta pequeña revisión, son considerados, el proceso de la formación de gametos femeninos, la formación y la disminución de folículos, junto con sus significados en la longevidad reproductiva y superovulación.
Diferenciación de las oogonias y formación de folículos
Uno de los eventos tempranos del desarrollo en mamíferos es la diferenciación de las células primarias germinativas en el embrión pre-implantación. Estas células especializadas migran al canto genital, donde la hembra mamífera, las diferencia en oogonias. Esta diferenciación es completada en la mitad de la gestación en los ratones, pero de forma temprana en los rumiantes domésticos, durante los primeros dos meses de la vida fetal. Después de su llegada a las gónadas, las células germinativas continúan proliferando, alcanzando un máximo estimado de 2 -3 millones en bovinos .En el ratón, la finalización de la proliferación compromete al ovocito a comenzar la meiosis. En contraste, los procesos de proliferación de oogonias y meiosis ovocitaria coexisten en los ovarios fetales, durante la parte final de la fase proliferativa en humanos y rumiantes.
En el ovocito fetal, la meiosis continúa solo hasta la profase de la primera división meiótica. Estos gametos, ahora conocidos como ovocitos dictiotenos, se agregan en quistes o nidos, unidos por puentes intercelulares en el ratón. Eventos similares en el ovario humano resultan en agrupaciones de células germinativas, igualmente conectadas por puentes intercelulares. Razón por la que la mayoría de los ovocitos en el ratón, aproximadamente dos tercios, tienen degeneración apoptótica. Esto ocurre durante los primeros cinco días posteriores al nacimiento, y son acompañados por la pérdida de los puentes intracelulares y el rompimiento del quiste de células germinativas. Los únicos ovocitos que van a sobrevivir, son aquellos que van a estar incorporados a los folículos. Los rumiantes difieren, en el sentido que la unión de esos folículos primordiales ocurre totalmente durante el periodo prenatal, y por un periodo de tiempo mucho más prolongado. En las vacas, el periodo de diferenciación de los folículos primordiales comienza aproximadamente a los 90 días de la vida fetal y continua por otros 50 o más días.
La morfología de la formación de los folículos primordiales es mejor estudiada en el ratón, donde hay rompimiento del quiste de células germinativas por la invasión de las células somáticas, que luego van a rodear cada ovocito con una camada de células. Las células somáticas invasoras, conocidas como células de la pre-granulosa, se ha visto que derivan en por lo menos dos sub-poblaciones, las células ovarianas intersticiales y en las células de la superficie epitelial del ovario.
Estas células, aproximadamente 25 en el folículo bovino se desarrollan como una sola camada de células no replicativas similares a las epiteliales que cubren al ovocito. La conformación más común del folículo primordial bovino es en elipsoide, con la mayoría de células planas, pero algunas cuboidales. Las señales que inician la unión folicular se originan en el ovocito, en lugar de en las células de la pre-granulosa y el análisis transcripcional y supresión de genes específicos han identificado al menos dos que son esenciales. Una estrategia similar de supresión transgénica ha identificado una molécula de señalización, Nocht1 como esencial para la formación folicular en el ratón. Influencias parácrinas del ovario, tales como la activita, aumenta el número de folículos primordiales en el ratón. Los estrógenos también actúan en la formación de folículos primordiales en el ovario fetal. El último hallazgo es bien significativo, considerando los múltiples contaminantes ambientales con actividad estrogénica a los cuales los animales están expuestos.
Factores que influencian en número de folículos en la reserva
De lo anterior se puede ver que, aunque muchas oogonias son producidas, solo una fracción se convierte en ovocitos, y solo una porción de esos ovocitos son incorporados dentro de los folículos primordiales. La cantidad de folículos primordiales en los ovarios de un mamífero al nacer comprende la reserva folicular. Entre hembras mamíferas de la misma especie, el número de folículos en la reserva puede variar ampliamente. El número total de ovocitos identificables, varía desde cerca de 10.000 hasta 350.000 en terneras recién nacidas. Esta reducción dramática de 2-3 millones de oogonias resulta principalmente de la degeneración de los gametos que no pasan a ser folículos primordiales.
La reserva también es reducida por la perdida por apoptosis de los folículos primordiales durante la vida embrionaria. La interdicción de la expresión de folistatina, una proteína que se une a la activina, reduce la perdida apoptótica y mantiene el exceso de folículos primordiales en el ratón.
La reserva folicular es dinámica, ya que su población de folículos primordiales sufre un agotamiento no solo en la vida fetal, sino también a través de la vida reproductiva de un individuo mamífero. Dos procesos complementarios son responsables por la pérdida de folículos primordiales. El primero de estos, es la continua degeneración apoptótica de los ovocitos, seguido por la muerte de las células de la granulosa que los recubren. La disminución post-natal más pronunciada de los folículos primordiales ocurre durante los periodos pre-pubertad y post-pubertad temprana. En todas las especies de invertebrados estudiados hasta ahora, hay menos ovocitos presentes al nacimiento que el promedio del número medido a través de la vida fetal. Observaciones empíricas y modelos matemáticos de la desaparición de folículos primordiales en ovarios de ratones, indican que la degeneración es, por lejos, la principal causa de su disminución.
La segunda fuente de la reducción en la reserva folicular es la activación del folículo primordial, un proceso que les provoca la entrada irreversible dentro del pool de crecimiento de folículos en el ovario. La primera pista de activación es la proliferación de las células de la granulosa, acompañada del alargamiento del ovocito. El modelo matemático en ratones predice que 12-24 folículos entran al pool de crecimiento por ciclo estral. Entretanto, el proceso por el cual los folículos son seleccionados por activación desde la reserva, aun es un misterio, solo se ha avanzado en entender las señales que provocan la activación. La activación folicular ocurre continuamente, y no está relacionada con el patrón cíclico de la liberación de hormonas gonadotróficas.
La hipótesis actual más verídica, es que la activación es inhibida por factores parácrinos y autócrinos en el ovario. De hecho, el aislamiento de la corteza ovárica de los ovarios fetales bovinos y su cultivo in vitro son seguidos por la activación de la mayoría de los folículos dentro de las 48 horas. Se sabe, que las señales del ovocito y las células de la granulosa se requieren para la activación del folículo. El estímulo inhibitorio preciso en el ovocito aún no se conoce, pero el análisis de ratones portadores de la mutación especifica de por lo menos tres factores de transcripción (nobox, el gen Lim homebox y el factor de transcripción en hélice de la espermatogénesis y ovogénesis) lleva a una rápida entrada de una población primordial entera en el pool de crecimiento. La hormona antimülleriana (AMH) es necesaria, así como la mutación de este gen causa la disminución prematura de la reserva.
Factores estimulatorios de las células de la granulosa son igualmente necesarias, se ha visto que la inactivación de la mutación del gen por el factor de transcripción forkhead, foxl2 previene el reclutamiento de los folículos primordiales en el pool de crecimiento. Mutaciones en el gen Fox2 en humanos esta correlacionado con la disminución temprana de la reserva folicular. Los mecanismos por los cuales Foxl2 media este efecto se desconoce.
La reserva folicular predice la respuesta superovulatoria
Uno de los máximos derivados por 30 años de la transferencia de embriones en bovinos es que las vacas donantes tienen una habilidad hereditaria para responder al tratamiento superovulatorio. Una vaca que responde bien o pobremente, responderá usualmente del mismo modo en las próximas superovulaciones.
Uno de los primeros estudios hecho por Monniaux y col proporcionó las bases biológicas de este fenómeno, mostrando que el número total de folículos en el ovario y la consecuente respuesta a la superovulación estaban altamente correlacionados. Ireland y colaboradores, usaron el ultrasonido como principal herramienta, para identificar grupos de vacas adultas jóvenes con un conteo promedio bajo de folículos (> 24 folículos). Un resultado consistente, de acuerdo con las observaciones hechas por Monniaux, fue que el número de folículos antrales varía muy poco en un determinado animal durante ciclos estrales sucesivos. El grupo con promedio bajo de folículos, también mostró una baja respuesta a la FSH y una baja calidad ovocitaria. Los bajos conteos foliculares, se correlacionan también con la disminución de la función luteal, aportando evidencias de las múltiples causas de infertilidad en bovinos con bajo número de folículos.
Estudios en el conteo de folículos, han demostrado que hay una cercana correlación entre el número de folículos primordiales y el número de folículos antrales en el ratón, humanos, y ovejas y vacas. Las bases de la superovulación es la inducción de un mayor número al normal de folículos antrales que alcancen el estado periovulatorio, en lugar del hecho usual de degeneración por atresia. Por lo tanto, una mejor reserva ovárica se traduce en un pool mayor de folículos antrales y una respuesta superovulatoria mayor. La confirmación experimental de esta hipótesis, en vacas, viene de estudios recientes que demuestran que la población folicular dicta no solo el número de ovulaciones en respuesta al tratamiento con gonadotrofinas, sino también la supervivencia de los embriones producidos. La aneuploidía del ovocito, y consecuentemente del embrión, es la principal causa de falla en la embriogénesis. Por lo tanto, la baja supervivencia de los embriones de vacas con pocos folículos antrales, puede ser debido a la disfuncionalidad en la meiosis de sus ovocitos.
Podemos predecir la reserva folicular?
Estimando el número de folículos primordiales que continúan en el ovario en un determinado momento, es importante para el diagnóstico de la falla prematura ovárica en mujeres. Es igualmente significativa la respuesta superovulatoria en mujeres en el contexto de la reproducción asistida y en las especies domesticas en la transferencia de embriones. Al menos tres métodos han salido recientemente que aparentemente proveen un estimativo repetible de las poblaciones de folículos en crecimiento, y por inferencia, de la reserva ovárica en mamíferos. En mujeres, el tamaño del ovario, medido por ultrasonografía, parece predecir la población folicular. Dada la correlación entre la población de folículos primordiales, el número de folículos antrales y la respuesta superovulatoria, el conteo de los folículos antrales por ultrasonografía igualmente provee un indicador del éxito del tratamiento consecuente con gonadotrofinas tanto en humanos como en bovinos.
Un número de parámetros basados en las concentraciones circulantes de hormona ha sido usado con éxito variable, incluyendo la medición de inhibina, FSH, y estradiol, pero solo la inhibina parece proveer una correlación predictiva con las poblaciones de folículos primordiales y en crecimiento. El candidato más promisorio es AMH, conocido por estar presente en el ovario fetal y en el adulto, y recientemente identificado como un factor de crecimiento intra-ovárico en las células de la granulosa de los folículos pre antrales. En el ratón, las concentraciones circulantes de AMH se correlacionan positivamente con el número de folículos y ovocitos y disminuye con la reducción de la reserva de folículos primordiales. En humanos, hay una fuerte correlación entre AMH circulante y los folículos primordiales, así como con los folículos antrales en el ovario. Investigaciones extensivas en vacas muestran una alta relación significativa entre la AMH y la población folicular. Análisis seriados de AMH en vacas con población baja, media y elevada de folículos antrales muestra que la variación día a día en el AMH periférico no es grande. Las concentración relativamente estáticas de esta hormona indican que un análisis simple durante el ciclo estral puede ser usado como un predictor valido de la población folicular y por lo tanto de la respuesta superovulatoria.
Qué factores determinan la reserva folicular y pueden ser manipulados
De la evidencia esbozada anteriormente se puede concluir que, la transcripción oportuna de genes y, por consiguiente la expresión oportuna de las moléculas de señalización y factores de transcripción, regulan la reserva folicular durante el desarrollo pre y perinatal del ovario. Así como con la mayoría de las otras características, las diferencias en el número de folículos primordiales pueden ser debido a la variación genética o a las influencias ambientales. Estudios en humanos han identificado regiones en el cromosoma X que están relacionadas con la disminución prematura en la reserva ovárica. El marcador más conocido es el gen FMR1 (frágil x mental retardo-1), un gen ligado a X donde el polimorfismo en el humano promueve regiones asociadas con la disminución prematura ovárica. Información similar es presentada en especies domésticas, pero la conservación de la función del gen es un tema común en las comparaciones genéticas.
Factores ambientales presentes durante los periodos críticos del desarrollo pueden también alterar la reserva folicular. Varios estudios han mostrado que tanto los estrógenos como la progesterona pueden inhibir la formación de los folículos primordiales en el ratón. Otros esteroides, incluyendo los andrógenos y hasta los corticoides, se ha visto interrumpen el proceso de la formación de folículos en los mamíferos. La importancia de estas observaciones se puede encontrar en la información de que muchos de los contaminantes ambientales pueden interactuar con los receptores de las hormonas esteroidales e imitar sus efectos. Por lo tanto, los alteradores endócrinos, ejemplificados por el bisfenol-A y el metoxiclor que tienen un potente efecto estrogénico se ha visto reducen la reserva ovárica en ovejas y en ratas. La alteración del bisfenol-A en la conformación del folículo está acompañada por la meiosis aberrante de los ovocitos en ratones. Algunos forrajes y leguminosas, tales como la soja, que son usados para la alimentación animal contienen fitoestrógenos, otra fuente ambiental para la alteración endocrina. La genesteina, es tan efectiva como el estradiol en la inhibición de la conformación de folículos en ratón, y por lo tanto, las dietas maternas que contienen soja en exceso se espera que tengan un efecto negativo en la reserva folicular de hembras al momento del parto.
Otros factores maternos pueden afectar el proceso de formación folicular. La restricción nutricional de los valores energéticos y de proteína en las hembras preñadas reduce la reserva ovárica en ratas, ovejas y vacas. Además, la mastitis maternal pronunciada en vacas de leche durante la gestación lleva a la reducción de la función ovárica al parto, caracterizado por la disminución de AMH en la circulación y la deficiencia significativa de la población folicular.
Como se señaló anteriormente, el tiempo crítico para la conformación folicular en los bovinos es entre el tercer a quinto mes de gestación. Los efectos negativos de la reducción nutricional y la mastitis pueden ser exitosamente dirigidas por medio del manejo de las donantes a través de este periodo, y se espera que mejores rendimientos en los folículos se produzcan en animales cuyas hembras que no están estresadas por estos factores. Los Xenoesteroides representan un mayor reto, dada la incidencia de fitoestrógenos en las plantas forrajeras encontradas en las pasturas como el trébol rojo, que contiene tanto genisteína y diadzen. La ubicuidad de los contaminantes ambientales con actividad estrogénica en herbicidas, insecticidas y por consiguiente en los suministros de agua, hacen que la evasión o limitación en la exposición dificulta mejorar. Además, muchos de estos componentes son persistentes en el ambiente. Fitoestrógenos indeseables, igualmente se acumulan en el tejido adiposo.
Ninguna terapia actual existe para mejorar sus efectos en el desarrollo fetal ovárico. Una estrategia empleada en el bloqueo selectivo de la actividad de estrógenos durante los periodos críticos puede ser prevista al abordar el tema de xenoestrógenos ambientales, pero tiene que ser cuidadosamente desarrollado y rigurosamente aplicado para prevenir efectos colaterales en la función placentaria y en la supervivencia de la gestación.
Bibliografía disponible en geneticabovina.fer@gmail
Bruce D. Murphy
Centro de Investigación en Reproducción Animal
Facultad de Medicina Veterinaria
Universidad de Montreal