Pronúcleo

Un pronúcleo (o protonúcleo) es el núcleo de un espermatozoide o de un óvulo durante el proceso de fecundación. El espermatozoide se convierte en un pronúcleo después de que el espermatozoide entra en el óvulo, pero antes de que el material genético del espermatozoide y el óvulo se fusionen. A diferencia del espermatozoide, el óvulo tiene un pronúcleo una vez que se vuelve haploide, y no cuando llega el espermatozoide. Los espermatozoides y los óvulos son haploides, lo que significa que tienen la mitad de cromosomas que las células somáticas, por lo que en los humanos, las células haploides tienen 23 cromosomas, mientras que las células somáticas tienen 46 cromosomas. Los pronúcleos masculino y femenino no se fusionan, aunque sí su material genético. En cambio, sus membranas se disuelven, sin dejar barreras entre los cromosomas masculino y femenino. Sus cromosomas pueden entonces combinarse y convertirse en parte de un solo núcleo diploide en el embrión resultante, que contiene un conjunto completo de cromosomas.

La aparición de dos pronúcleos es el primer signo de una fecundación exitosa que se observa durante la fecundación in vitro y suele observarse 18 horas después de la inseminación o inyección intracitoplasmática de espermatozoides (ICSI). El cigoto se denomina entonces cigoto de dos pronucleares (2PN). Los cigotos con dos pronucleares que pasan por estados de 1PN o 3PN tienden a convertirse en embriones de peor calidad que los que permanecen en 2PN durante todo el desarrollo, y pueden ser importantes en la selección de embriones en la fertilización in vitro (FIV).

Historia

El pronúcleo se descubrió microscópicamente en la década de 1870 utilizando técnicas de tinción combinadas con microscopios con niveles de aumento mejorados. El pronúcleo se encontró originalmente durante los primeros estudios sobre la meiosis. Edouard Van Beneden publicó un artículo en 1875 en el que menciona por primera vez el pronúcleo al estudiar los huevos de conejos y murciélagos. Afirmó que los dos pronúcleos se forman juntos en el centro de la célula para formar el núcleo embrionario. Van Beneden también descubrió que el esperma ingresa a la célula a través de la membrana para formar el pronúcleo masculino. En 1876, Oscar Hertwig hizo un estudio sobre los huevos de erizo de mar porque los huevos de los erizos de mar son transparentes, por lo que permitió una mejor ampliación del huevo. Hertwig confirmó el hallazgo del pronúcleo de Van Beneden,

Formación

El pronúcleo femenino es el óvulo femenino una vez que se ha convertido en una célula haploide, y el pronúcleo masculino se forma cuando el espermatozoide entra en el óvulo femenino. Mientras que el esperma se desarrolla dentro de los testículos masculinos, el esperma no se convierte en un pronúcleo hasta que se descondensa rápidamente dentro del óvulo femenino.Cuando el esperma llega al óvulo femenino, el esperma pierde su membrana exterior y su cola. El esperma hace esto porque el óvulo femenino ya no necesita la membrana ni la cola. El propósito de la membrana celular era proteger el ADN del fluido vaginal ácido, y el propósito de la cola del espermatozoide era ayudar a mover el espermatozoide hacia el óvulo. La formación del óvulo femenino es asimétrica, mientras que la formación del espermatozoide masculino es simétrica. Por lo general, en un mamífero hembra, la meiosis comienza con una célula diploide y se convierte en un óvulo haploide y, por lo general, en dos cuerpos polares; sin embargo, uno puede dividirse más tarde para formar un tercer cuerpo polar. En un hombre, la meiosis comienza con una célula diploide y termina con cuatro espermatozoides.En los mamíferos, el pronúcleo femenino comienza en el centro del óvulo antes de la fertilización. Cuando se forma el pronúcleo masculino, después de que el espermatozoide llega al óvulo, los dos pronúcleos migran uno hacia el otro. Sin embargo, en el alga marrón Pelvetia, el pronúcleo del huevo comienza en el centro del huevo antes de la fertilización y permanece en el centro después de la fertilización. Esto se debe a que en los óvulos del alga parda Pelvetia, el pronúcleo del huevo está anclado por microtúbulos, por lo que solo el pronúcleo masculino migra hacia el pronúcleo femenino.

Concentración de calcio

La concentración de calcio dentro del citoplasma del óvulo tiene un papel muy importante en la formación de un óvulo femenino activado. Si no hay entrada de calcio, la célula diploide femenina producirá tres pronúcleos, en lugar de uno solo. Esto se debe a la falla en la liberación del segundo cuerpo polar.

Combinación de pronúcleos masculinos y femeninos

En los erizos de mar, la formación del cigoto comienza con la fusión de los núcleos interno y externo de los pronúcleos masculino y femenino. Se desconoce si uno de los pronúcleos inicia la combinación de los dos, o si los microtúbulos que ayudan a la disolución de las membranas inician la acción. Los microtúbulos que hacen que los dos pronúcleos se combinen provienen del centrosoma del espermatozoide. Hay un estudio que apoya fuertemente que los microtúbulos son una parte importante de la fusión de los pronúcleos. La vinblastina es un medicamento de quimioterapia que afecta los extremos positivo y negativo de los microtúbulos. Cuando se agrega vinblastina al óvulo, existe una alta tasa de fracaso de la fusión pronuclear. Esta alta tasa de fracaso de la fusión pronuclear sugiere que los microtúbulos juegan un papel importante en la fusión del pronúcleo.En los mamíferos, los pronúcleos solo duran en la célula unas doce horas, debido a la fusión del material genético de los dos pronúcleos dentro del óvulo. Muchos estudios de pronúcleos se han realizado en los óvulos de erizos de mar, donde los pronúcleos permanecen en el óvulo durante menos de una hora. La principal diferencia entre el proceso de fusión de materiales genéticos en mamíferos versus erizos de mar es que en los erizos de mar, los pronúcleos van directamente a formar un núcleo de cigoto. En los óvulos de mamíferos, la cromatina de los pronúcleos forma cromosomas que se fusionan en el mismo huso mitótico. El núcleo diploide en los mamíferos se ve por primera vez en la etapa de 2 células, mientras que en los erizos de mar se encuentra por primera vez en la etapa de cigoto.