Activación del ovocito

La activación del ovocito (u óvulo ) es una serie de procesos que ocurren en el ovocito durante la fecundación .

La entrada del espermatozoide provoca la liberación de calcio en el ovocito. En los mamíferos, esto se debe a la introducción de la isoforma zeta de la fosfolipasa C (PLCζ) desde el citoplasma del espermatozoide. ^{[ 1 ]} La activación del óvulo incluye los siguientes eventos:

• Reacción cortical para bloquear a otros espermatozoides.
• Activación del metabolismo del huevo
• Reactivación de la meiosis
• síntesis de ADN

El espermatozoide puede desencadenar la activación del óvulo mediante la interacción entre una proteína espermática y un receptor de la superficie del óvulo. Izumo es la señal celular del espermatozoide que activa el receptor Juno del óvulo . ^{[ 2 ]} Este receptor se activa por la unión del espermatozoide y una posible vía de señalización podría ser la activación de una tirosina quinasa que luego activa la fosfolipasa C (PLC). El sistema _de señalización del inositol se ha implicado como la vía involucrada en la activación del óvulo. IP3 y DAG se producen a partir de la escisión de PIP2 por la fosfolipasa C. Sin embargo, otra hipótesis es que un "factor espermático" soluble se difunde desde el espermatozoide al 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 ), podría ser el equivalente del factor espermático de los mamíferos. Un estudio de 2002 demostró que los espermatozoides de mamíferos contienen PLC zeta, que puede iniciar la cascada de señalización. ^{[ 3 ]}

La polispermia es la condición en la que múltiples espermatozoides se fusionan con un solo óvulo. Esto resulta en duplicaciones del material genético. En los erizos de mar, el bloqueo de la polispermia proviene de dos mecanismos: el bloqueo rápido y el bloqueo lento . El bloqueo rápido es un bloqueo eléctrico de la polispermia. El potencial de reposo de un óvulo es de -70 mV. Después del contacto con el espermatozoide, un influjo de iones de sodio aumenta el potencial hasta +20 mV. El bloqueo lento se produce a través de un mecanismo bioquímico desencadenado por una onda 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 con la membrana vitelina y escinden la bindina para liberar el espermatozoide. Los mucopolisacáridos atraen agua para elevar la membrana vitelina. La hialina forma una capa adyacente a la membrana plasmática y las peroxidasas reticulan la proteína de la membrana vitelina para endurecerla y hacerla impenetrable para el espermatozoide. Mediante estas moléculas, la membrana vitelina se transforma en la membrana de fecundación o envoltura de fecundación. En ratones, la reacción de la zona pelúcida es equivalente a la reacción cortical en erizos de mar. Los azúcares terminales de la ZP3 se escinden para liberar el espermatozoide e impedir nuevas uniones.

El ciclo meiótico del ovocito se suspendió en la metafase de la segunda división meiótica. Una vez que la PLCζ es introducida en el ovocito por el espermatozoide, escinde el fosfolípido fosfatidilinositol 4,5-bisfosfato (PIP₂ ₎ en diacilglicerol (DAG) e inositol 1,4,5-trifosfato (IP₃ ₎ . En la mayoría de las células, esto ocurre en la membrana celular; sin embargo, la evidencia sugiere que el PIP₂ _necesario para la activación del ovocito se almacena potencialmente en vesículas intracelulares dispersas por todo el citoplasma. ^{[ 4 ]} El IP₃ _producido desencadena entonces oscilaciones de calcio que reactivan el ciclo meiótico. Esto da como resultado la producción y extrusión del segundo corpúsculo polar . ^{[ 5 ]}

Cuatro horas después de la fusión del espermatozoide y el óvulo, comienza la síntesis de ADN. ^{[ 5 ]} Los pronúcleos masculino y femenino se desplazan hacia el centro del óvulo y las membranas se rompen. Las protaminas masculinas se reemplazan por histonas y el ADN masculino se desmetila. Los cromosomas se orientan entonces en el huso metafásico para la mitosis. Esta combinación de los dos genomas se denomina singamia . ^{[ 5 ]}

El espermatozoide aporta un pronúcleo y un centriolo al óvulo. La mayoría de los demás componentes y orgánulos se degradan rápidamente. Las mitocondrias se ubiquitinan y destruyen con rapidez. La teoría del estrés oxidativo plantea la hipótesis de que la destrucción de las mitocondrias paternas es evolutivamente favorable, ya que aumenta la probabilidad de que el ADN mitocondrial se haya mutado o dañado. Esto se debe a que el ADNmt no está protegido por histonas y presenta mecanismos de reparación deficientes. Debido a la mayor actividad metabólica del espermatozoide en comparación con el óvulo, y a su motilidad, se produce una mayor cantidad de especies reactivas de oxígeno y, por lo tanto, una mayor probabilidad de mutación. ^{[ 5 ]} Además, los espermatozoides están expuestos a especies reactivas de oxígeno provenientes de los leucocitos en el epidídimo durante su tránsito. ^{[ 5 ]} Adicionalmente, 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 contribuye a asegurar que los óvulos más aptos sean seleccionados para la fertilización. ^{[ 5 ]}

La activación del ovocito puede facilitarse artificialmente mediante ionóforos de calcio , lo que se especula que sería útil en caso de fallo de la fecundación, como ocurre todavía en el 1-5% de los ciclos de inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). ^{[ 6 ]} Otro método consiste en 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:

• deficiencia de activación relacionada con el ovocito
• Maduración in vitro
• Bajo número de ovocitos en la punción folicular.
• Teratozoospermia grave
• oligoastenoteratozoospermia grave
• Globozoospermia
• Extracción de espermatozoides testiculares ( MicroTESE )
• Fallo de fertilización previo
• Infertilidad inexplicada
• ovocitos congelados y descongelados