La activación del ovocito (u óvulo / óvulo ) es una serie de procesos que ocurren en el ovocito durante la fecundación .
La entrada de espermatozoides provoca la liberación de calcio en el ovocito. En los mamíferos, esto se debe a la introducción de la isoforma zeta de fosfolipasa C (PLCζ) desde el citoplasma del espermatozoide. [1] La activación del óvulo incluye los siguientes eventos:
Los espermatozoides pueden desencadenar la activación del óvulo mediante la interacción entre una proteína del espermatozoide y un receptor de la superficie del óvulo. Izumo es la señal de los espermatozoides que activará el receptor de óvulos Juno . [2] Este receptor se activa mediante la unión de los espermatozoides y una posible vía de señalización podría ser la activación de una tirosina quinasa que luego activa la fosfolipasa C (PLC). Se ha implicado al sistema de señalización del inositol como la vía implicada en la activación del óvulo. IP 3 y DAG se producen a partir de la escisión de PIP 2 por la fosfolipasa C. Sin embargo, otra hipótesis es que un "factor espermático" soluble se difunde desde el espermatozoide hacia el citosol del óvulo tras la fusión espermatozoide-ovocito. Los resultados de esta interacción podrían activar una vía de transducción de señales que utiliza segundos mensajeros . Una nueva isoforma de PLC, PLCζ (PLCZ1), puede ser el equivalente del factor espermático de los mamíferos. Un estudio de 2002 demostró que los espermatozoides de los mamíferos contienen PLC zeta que puede iniciar la cascada de señalización. [3]
La polispermia es la condición en la que varios espermatozoides se fusionan con un solo óvulo. Esto da como resultado duplicaciones de material genético. En los erizos de mar, el bloqueo a la polispermia proviene de dos mecanismos: el bloqueo rápido y el bloqueo lento . El bloqueo rápido es un bloqueo eléctrico a la polispermia. El potencial de reposo de un huevo es de -70 mV. Después del contacto con los espermatozoides, una afluencia de iones de sodio aumenta el potencial hasta +20 mV. El bloqueo lento se produce a través de un mecanismo bioquímico desencadenado por una ola de aumento de calcio. El aumento de calcio es necesario y suficiente para desencadenar el bloqueo lento. En la reacción cortical , los gránulos corticales directamente debajo de la membrana plasmática se liberan en el espacio entre la membrana plasmática y la membrana vitelina (el espacio perivitelino ). Un aumento de calcio desencadena esta liberación. El contenido de los gránulos contiene proteasas , mucopolisacáridos , hialina y peroxidasas . Las proteasas rompen los puentes que conectan la membrana plasmática y la membrana vitelina y rompen la unión para liberar los espermatozoides. Los mucopolisacáridos atraen agua para elevar la membrana vitelina. La hialina forma una capa adyacente a la membrana plasmática y las peroxidasas entrecruzan la proteína en la membrana vitelina para endurecerla y hacerla impenetrable a los espermatozoides. A través de estas moléculas la membrana vitelina se transforma en membrana de fecundación o envoltura de fecundación. En ratones, la reacción zonal es equivalente a la reacción cortical en los erizos de mar. Los azúcares terminales de ZP3 se escinden para liberar el esperma y evitar una nueva unión.
El ciclo meiótico del ovocito quedó suspendido en la metafase de la segunda división meiótica. Una vez que el espermatozoide introduce PLCζ en el ovocito, escinde el fosfolípido fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP 2 ) en diacilglicerol (DAG) e inositol 1,4,5-trifosfato (IP 3 ). En la mayoría de las células, esto ocurre en la membrana celular; sin embargo, la evidencia sugiere que la PIP 2 necesaria para la activación de los ovocitos se almacena potencialmente en vesículas intracelulares dispersas por todo el citoplasma. [4] El IP 3 producido desencadena entonces oscilaciones de calcio que reactivan el ciclo meiótico. Esto da como resultado la producción y extrusión del segundo cuerpo polar . [5]
4 horas después de la fusión del espermatozoide y el óvulo, comienza la síntesis de ADN. [5] Los pronúcleos masculinos y femeninos se mueven hacia el centro del óvulo y las membranas se rompen. Las protaminas masculinas se reemplazan por histonas y el ADN masculino se desmetila. Luego, los cromosomas se orientan en el huso metafásico para la mitosis. Esta combinación de los dos genomas se llama singamia . [5]
El espermatozoide aporta un pronúcleo y un centríolo al óvulo. La mayoría de los demás componentes y orgánulos se degradan rápidamente. Las mitocondrias son rápidamente ubiquinadas y destruidas. La teoría del estrés oxidativo es una hipótesis de que evolutivamente es favorable que las mitocondrias del padre sean destruidas, ya que existe una mayor posibilidad de que el ADN mitocondrial haya mutado o dañado. Esto se debe a que el ADNmt no está protegido por histonas y tiene mecanismos de reparación deficientes. Debido al aumento de la actividad metabólica del espermatozoide respecto al óvulo, debido a su motilidad, existe una mayor producción de especies reactivas de oxígeno y por tanto mayor posibilidad de mutación. [5] Además, los espermatozoides están expuestos a especies reactivas de oxígeno de los leucocitos en el epidídimo durante el tránsito. [5] Además, el control de calidad de los espermatozoides es mucho peor que el del óvulo, ya que se liberan muchos espermatozoides mientras que solo se libera un folículo dominante por ciclo. Esta selección competitiva ayuda a garantizar que se seleccionen los óvulos más "aptos" para la fertilización. [5]
La activación de los ovocitos puede verse facilitada artificialmente por ionóforos de calcio , algo que se especula que es útil en caso de fallo de fertilización, como todavía ocurre en el 1 al 5% de los ciclos de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). [6] Otro método es utilizar el fármaco Roscovitina, que reduce la actividad del factor promotor de la fase M en ratones. [7]
Las indicaciones para la activación artificial de ovocitos incluyen: