1. Polaridad y ejes embrionarios

Todos los organismos durante su desarrollo establecen polaridad, es decir crean diferencias entre polos opuestos del embrión. Los mecanismos de desarrollo que conllevan la formación de un organismo van a necesitar de estos puntos de referencia para establecer diferencias en el destino de las células según la posición que ocupen con respecto a estos polos.

La polaridad es necesaria principalmente para el establecimiento de los tres ejes corporales que definen la anatomía de la mayoría de los animales y que se corresponden con el eje anteroposterior (A-P), el dorso-ventral (D-V) y el eje de simetría bilateral de izquierdaderecha (I-D) (Figura 1).

Los mecanismos subyacentes a la formación de estos ejes han sido motivo de estudio con profundidad en la mayoría de los grupos animales. Sin embargo existe una gran controversia con respecto al momento del inicio de su formación en el embrión y por lo tanto en el comienzo de la polaridad embrionaria. Un buen ejemplo es el caso de la localización de los órganos según el eje izquierda-derecha. Indudablemente, la posición del corazón, hígado, intestino e incluso del cerebro se ajusta a este eje con unos órganos situados en un lado y otros en el contrario. No se conocía el momento del inicio de esta disposición asimétrica hasta que estudios recientes en embriones de ratón y de gallina han comprobado que la adquisición de diferencias entre la izquierda y derecha se produce en las fases iniciales de la gastrulación y gracias a una señalización compleja (Stern and Wolpert, 2002; Wood, 2005).

En la mayoría de los invertebrados, los primeros síntomas de polaridad y por lo tanto el establecimiento de los ejes embrionarios ocurre antes de la fecundación (Roth, 2003). El caso más estudiado es, sin duda, el de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster. En estos organismos la disposición de ciertas proteínas e incluso de RNAm en el huevo presenta ya una polarización debido a que estos materiales se depositan por las células de soporte del ovario de manera desigual entre un polo y el opuesto del huevo durante su formación.

Este es el caso del RNA mensajero que codifica para la proteína denominada bicoid, un factor de trascripción que regula la expresión de otros genes y que se deposita en un gradiente entre un polo y el opuesto del huevo de la mosca (Gurdon, 1992). Las células que posteriormente se originan en la zona del huevo con mayor concentración de bicoid darán lugar a la zona anterior de la mosca (cabeza) y las que derivan del polo opuesto con poca cantidad de bicoid darán lugar a la región posterior del organismo (cola). El papel del gen bicoid en el establecimiento del eje A-P queda comprobado por la existencia de mutantes defectivos en este gen y que por lo tanto producen huevos de mosca que no poseen bicoid. El resultado de esta mutación son embriones que no son capaces de formar cabezas y que dan lugar a larvas de moscas con dos colas (de ahí el nombre de bicoid).

Este caso no es único, y el número de moléculas que provenientes de la madre actúan en las primeras fases del desarrollo son muy numerosas y reciben en conjunto el nombre de genes o factores maternales. Muchas de estas moléculas presentan ya un grado de polaridad en el huevo antes de la fecundación y en Drosophila explican la formación del eje A-P y también del eje D-V, además de otros procesos de desarrollo como la organización de la larva en segmentos corporales o la formación de las células de la línea germinal en el extremo posterior del embrión (Leptin, 2004).

Por lo tanto, la distribución asimétrica de ciertas moléculas entre polos opuestos del huevo se transformará en diferentes destinos celulares porque las células adquieren determinantes distintos dependiendo del citoplasma que hereden durante las divisiones celulares. Este mecanismo de desarrollo podemos denominarlo mosaicismo y significa que desde el comienzo de la segmentación las células están predestinadas y no son por tanto equivalentes (el embrión es un mosaico de células con composición citoplasmática distinta). Además de los invertebrados algunos vertebrados, como es el caso bien estudiado de los anfibios, presentan también este tipo de genes maternales y establecen diferencias entre distintos polos del huevo antes de la fecundación (Zhang et al., 1998).

Sin embargo, en los anfibios los determinantes maternales especifican un eje que en el desarrollo no se corresponde exactamente con el futuro eje antero-posterior, sino más bien con el futuro eje dorso-ventral y a este eje embrionario inicial se le denomina eje animal-vegetal, con diferencias claras en tamaño y destino futuro de las células entre una zona y otra (formando blastómeras animales y vegetales). En contrapartida se piensa que la mayoría de los vertebrados, incluidos todos los mamíferos, no dependen de estos efectores maternales y el desarrollo de los ejes embrionarios depende de interacciones celulares que se producen durante el desarrollo mucho después de la fecundación.

En estos casos se asume que tanto el huevo (óvulo) como el embrión durante las primeras divisiones embrionarias, no poseen ningún signo de polaridad. Posiblemente esta es la idea que se nos ha enseñado a la mayoría de los profesionales que trabajamos en reproducción durante nuestra formación académica. Este mecanismo de desarrollo puede denominarse regulativo (en contrapartida al modelo de mosaico) ya que el destino de las células que se van originando no esta fijado y puede modificarse durante el desarrollo. Parece ser por tanto que durante la evolución los grupos de animales que denominamos superiores, han perdido la capacidad de establecer una polaridad en el huevo o en las fases iniciales del desarrollo y que el proceso de establecimiento de los ejes se produce mediante mecanismos distintos a los que utilizan los denominados vertebrados inferiores y los invertebrados. Según este modelo, la visión aceptada del desarrollo inicial en mamíferos y por tanto en la especie humana, es que las células conseguidas durante las primeras etapas del desarrollo embrionario son todas equivalentes y que los primeros signos de polaridad no aparecen hasta la formación del blastocisto (o incluso más adelante). Además, los ejes embrionarios no se establecen hasta el proceso de gastrulación en el epiplasto embrionario derivado de la masa celular interna (MCI) y mediante interacciones celulares complejas (Stern, 2006). Las evidencias más firmes que siguen soportando este modelo regulativo se basan en la plasticidad o potencialidad que poseen las células de los mamíferos antes de la implantación (ZernickaGoetz, 2006). Es conocido que las blastómeras producidas por las primeras divisiones pueden ser reemplazadas entre sí o incluso se pueden eliminar sin que aparentemente se altere el desarrollo embrionario y por lo tanto son equivalentes (sin polaridad).

Actualmente, la teoría regulativa es mantenida por muchos investigadores (Motosogi et al., 2005), pero se acumulan evidencias experimentales que sugieren una diferencia (polaridad) entre las distintas zonas del embrión en la etapa de blastocisto, mórula e incluso a partir de la primera división mitótica del cigoto. Si estas evidencias experimentales se van confirmando, implicaría que las blastómeras poseen ya una determinación para producir unas ciertas regiones del futuro embrión. Esta nueva visión obligaría a reevaluar el impacto que algunas técnicas parejas a la fecundación in vitro (FIV), como es el caso del diagnostico genético preimplantacional (DGP), pueden suponer sobre el desarrollo embrionario y el éxito de la reproducción asistida. A continuación se revisarán las evidencias que ponen de manifiesto la existencia de polaridad en las fases previas a la implantación en los embriones de mamíferos, centrándonos en los roedores como modelo experimental más utilizado y haciendo referencia a los datos conocidos y confirmados en humanos. Como secuencia lógica se utilizará una cronología retrospectiva desde la fase de blastocisto hasta el huevo (óvulo). Por último se comentarán los datos existentes sobre los posibles mecanismos que establecen esta polaridad inicial y su significado embrionario.

2. Polaridad embrionaria antes de la implantación

2a. Blastocistos

Como se ha mencionado anteriormente, los tres ejes principales del organismo se establecen después de la implantación embrionaria durante la gastrulación. Indudablemente en la gastrulación se inicia la formación de estructuras equiparables a las del organismo definitivo (sistema nervioso, tubo digestivo, corazón, etc.) y por lo tanto los ejes embrionarios son identificables. No es cuestión de tratar aquí la importancia de la gastrulación pues queda fuera del objeto de este trabajo, pero si que hay que resaltar que cualquier polaridad previa a este momento ha de ser culminada por el embrión durante la gastrulación (Ang and Constam, 2004). De hecho esta fase se considera como el momento en el que la estructura definitiva del organismo se establece y por lo tanto uno de los momentos más transcendentales del desarrollo embrionario (Stern, 2006). Sin embargo, durante la segmentación celular y la formación de la blástula es decir, durante las etapas pre-implantatorias, se pueden distinguir una serie de asimetrías (polaridad) que pueden finalmente corresponderse o no con los futuros ejes corporales (Rossant, 2004).

El blastocisto de mamíferos presenta claramente un eje entre la zona donde se encuentra la masa celular interna (MCI) y la zona opuesta sin MCI. A estas zonas del blastocisto se les denomina polo embrionario (Em) y polo abembrionario (Ab) respectivamente y es claramente el primer eje de polaridad embrionaria que puede distinguirse claramente en el embrión de mamíferos (Gardner, 1997; Motosugi et al., 2005). Este eje divide a las células del trofoectodermo en dos grupos, las cercanas a la MCI (trofoectodermo polar) y las alejadas de la misma (trofoectodermo mural) que tendrán destinos diferentes en el organismo. Algunos autores han analizando con más detalle la disposición de la MCI y han descrito que presenta ya una cierta asimetría que la hace asemejarse a un balón de fútbol americano (oval y aplanado). Aunque no existen pruebas concluyentes se ha establecido una correlación entre esta asimetría de la masa celular interna con la formación del futuro eje antero-posterior en el embrión. Esto se debe a que el eje alargado de la MCI coincide aproximadamente con el eje del cilindro embrionario que se forma después de la implantación y que es a su vez un antecedente del futuro eje antero-posterior (Weber et al., 1999).

Además, con respecto a la disposición de las células de la MCI, pueden identificarse células más cercanas a la cavidad o blastocele y otras en contacto o cercanas al trofoectodermo. De nuevo existen evidencias que esta disposición se corresponde con el futuro eje D-V, siendo las células que limitan la cavidad del blastocisto las futuras células endodérmicas (ventrales) del embrión (Weber et al., 1999). Por lo tanto, aunque la formación del eje antero posterior (y el resto de los ejes embrionarios) se produce por complejas interacciones celulares y moleculares después de la implantación parece que pueden ser delineados retrospectivamente a la fase de blastocisto (Figura 3).

Una cuestión importante que puede plantearse con respecto a esta polaridad es si estos ejes observables en el blastocisto se producen de forma aleatoria con respecto a las células de la mórula o si por el contrario están predispuestos desde etapas previas del desarrollo. Como se verá mas adelante el eje Em-Ab puede verse reflejado en la estructura embrionaria e incluso puede trazarse retrospectivamente al cigoto y el óvulo por lo que la polaridad embrionaria ha de ser analizada desde etapas previas a la formación del blastocisto

2b. Polaridad durante la segmentación

Aunque existen trabajos recientes que abogan por un destino azaroso de las blastómeras iniciales con respecto al blastocisto (Alarcón and Marikawa, 2003) y por lo tanto que el embrión en fase de mórula no presenta ninguna polaridad (Tarkowski and Wrobleswka, 1967; Motosugi et al., 2005), las evidencias que se acumulan a favor de una predisposición inicial desde las primeras divisiones celulares son tan numerosas que actualmente no podemos negar que los embriones de mamíferos antes de la formación del blastocisto presentan una cierta polaridad.

Las primeras aportaciones a este concepto se deben a observaciones puramente morfológicas que claramente indican una regularidad en el proceso de formación y distribución de las cuatro primeras blastómeras producidas durante el desarrollo y que no puede ser justificada por mero azar.

Esta disposición ortogonal con tres células en un plano y otra desplazada ha de ser explicada a su vez por una disposición ordenada y secuencial de los planos de división celular que se producen después de la fecundación (Edwards and Hansis, 2005). Esta orientación particular de los planos de división y la colocación de las blastómeras ha sido muy estudiada en embriones de ratón y humanos (Gardner,2002). Estos planos de división se producen y definen con respecto a la posición del corpúsculo polar (CP) y por analogía con otros grupos de animales se define a este eje entre el polo del cigoto que posee el corpúsculo y el opuesto como el eje animal-vegetal (AV) del embrión. Podemos por tanto asignar planos de división meridionales si corresponden a una división que coincide con este eje embrionario o planos ecuatoriales si se dispone en sentido perpendicular.

Sistemáticamente la primera división se produce de forma meridional y produce dos blastómeras simétricas y equivalentes en su contenido de citoplasma animal y vegetal. La segunda división se produce con el mismo eje en una de las blastómeras (generalmente la primera que se divide) creando de nuevo dos células equivalentes en cuanto a su contenido citoplasmático animal-vegetal, pero la otra blastómera realiza una división ecuatorial creando dos células, una con contenido citoplasmático exclusivamente animal (célula superior) y otra con contenido exclusivamente vegetal (Figura 4). Esta disposición ordenada es constante y esta provocada por la orquestación de los planos de división en las primeras divisiones mitóticas (Gardner, 2002).

Después de estas tres divisiones, las células siguen produciéndose de forma ordenada y van disponiéndose en capas internas y externas pero con procedencias distintas. Se acepta que las células que se quedan situadas en la periferia darán lugar al trofoectodermo, mientras que las que quedan en el interior darán lugar a la MCI (PiotrowskaNitsche and Zernicka-Goetz 2005). Esta teoría denominada dentro-fuera ha sido utilizada como modelo para explicar la diferenciación de las células hacia blastocisto dependiendo de su posición azarosa en la mórula sin intervención de la procedencia (la herencia) de cada célula (Chroscicka et al., 2004; y ver esquema A en la figura 5).

Este mecanismo de desarrollo ha sido cuestionado por trabajos en los que se pone de manifiesto que las células están determinadas a formar las zonas del blastocisto más por su origen según las primeras divisiones que por su disposición azarosa en la blástula (Plusa et al., 2005). Las evidencias de esta segunda teoría denominada gobierno por división se basan en los estudios de linaje celular.

Estos estudios consisten en analizar la posición final que ocuparán los descendientes de cada una de las células del embrión inicial en el futuro blastocisto e incluso en el embrión post-implantatorio. Por razones lógicas de experimentación los resultados que se describen a continuación corresponden casi exclusivamente a embriones de ratón pero podemos asumir que debido a la similitud de la segmentación son aplicables también al desarrollo en humanos.

Como se ha dicho, la forma experimental de comprobar que existe un destino predefinido para las blastómeras ha sido mediante el marcaje celular con sustancias vitales que no interfieren en el desarrollo y que pueden ser seguidas a lo largo del desarrollo. Se han utilizado colorantes vitales, marcas de aceite en las blastómeras, e incluso los restos de la cola del espermatozoide (Davies and Gardner, 2002), para seguir a lo largo del tiempo el destino de estas células.

Los análisis de marcaje siempre presentan objeciones técnicas por el abordaje experimental que conlleva, con un gran intervencionismo sobre el embrión (manipulación, introducción de sustancias extrañas, métodos de observación del marcaje como la fluorescencia, etc) y por lo tanto resultan controvertidos. Quizá debido a esto hay que mencionar que existen publicaciones recientes que abogan por un destino azaroso de las blastómeras (Hiiragi and Solter, 2004; Gardner, 2006) sin relación alguna con el eje animal-vegetal del óvulo o el futuro eje embrionario-abembrionario del blastocisto. Sin embargo, la mayoría de las evidencias muestran que aunque no hay un destino fijo de las células en las etapas iniciales del desarrollo, existe una tendencia clara a que los descendientes de ciertas blastómeras ocupen regiones determinadas del
blastocisto (y por ende del embrión).

Esto significaría que existe una predisposición o polaridad desde las etapas más iniciales del desarrollo y el modelo de mosaicismo tiene cada vez más evidencias en embriones de mamíferos (Edwards and Hansis, 2005). El destino más sugerido por su correlación ideal con la estructura del blastocisto es que las dos células con contenido animal y vegetal (segunda división meridional) darán lugar mayoritariamente a la MCI, la célula que se origina en el polo animal (célula superior en la segunda división ecuatorial) tiende a formar la mayoría del trofoectodermo y la que mantiene únicamente citoplasma de origen vegetal contribuirá a la línea germinal (Piotrowska et al., 2001; Piotrowska-Nitsche et al., 2005; y ver esquema B en la figura 5). Sin embargo, a pesar de esta tendencia, estos mismos estudios de linaje ponen de manifiesto que existe una contribución parcial de cualquier blastómera tanto a la MCI como al trofoectodermo y por lo tanto son interpretados por muchos autores como una evidencia del modelo de desarrollo regulativo, sin una predisposición de las células durante la segmentación.

La controversia sobre el destino de las blastómeras iniciales en embriones de mamíferos ha sido parcialmente zanjada por los numerosos y elegantes estudios de linaje celular realizados principalmente por el grupo de Zernika-Goetz en Londres (para revisiones recientes vease Zernicka-Goetz 2002 y 2004). En sus trabajos se muestra que la disposición de las blastómeras condiciona el destino final de las células, pero que la relación entre el eje animal-vegetal con el eje embrionario-abembrionario del blastocisto es más sutil de lo que se pensaba (Zernicka-Goetz, 2006). Estos estudios han sido capaces de establecer que tan pronto como en el estadio de dos células cada blastómera tiene una contribución fijada al futuro blastocisto (Piotrowska et al., 2001).

Así, la blastómera que se divide meridionalmente va a dar lugar a la mayoría de la MCI y el trofoectodermo polar mientras que la otra (ecuatorial) va a dar lugar al trofoectodermo mural y parte de las células de la MCI, especialmente gran parte de las que limitan la cavidad del blastocisto (Esquema C en la figura 5). Este mapa de destino explica además por qué algunos autores encuentran células descendientes de las 2 o 4 primeras blastómeras en ambas estructuras (MCI y trofoectodermo). Por lo tanto los estudios de linaje presentan una evidencia muy clara a favor del modelo de mosaico, estando determinadas las células por su posición a contribuir a distintas regiones del blastocisto posiblemente desde la primera división embrionaria (Gardner, 2001).

2c. Polaridad en el cigoto y óvulo

Si desde la primera división mitótica las células tienen un destino prefijado hay que plantear que el cigoto ha de tener ya un grado importante de polaridad que facilite este comportamiento sistemático de las blastómeras y que posiblemente haya heredado a su vez de algún tipo de asimetría en el óvulo (Piotrowska et al., 2001). Tanto en el óvulo como en el cigoto, la posición del corpúsculo(s) polar(s) ya denota una polaridad y como se ha mencionado define el eje animal-vegetal (Gardner and Davies, 2006). Este eje coincide en la orientación del primer plano de división (Cooke et al., 2003) y finalmente con el destino de las células en el blastocisto (Ciemerych et al., 2000). En confirmación de esta relación entre el eje animal-vegetal y el eje embrionario-abembrionario del blastocisto, hay que mencionar que la polaridad descrita en el blastocisto y la simetría en la MCI puede ser predicha con anticipación por la disposición del corpúsculo polar, ya que en ratones se ha realizado un seguimiento experimental del mismo y su localización en la mayoría de los casos sirve como marca en uno de los extremos del disco de la MCI (Gardner, 1997; Ciemerych et al., 2000).

Como ya se ha mencionado en la introducción, se considera que los mamíferos no dependen de componentes citoplasmáticos y por lo tanto que el óvulo y el cigoto son homogéneos. Sin embargo, es evidente que deben existir diferencias en la membrana plasmática (MP) del óvulo ya que en condiciones fisiológicas el espermatozoide no puede penetrar en las cercanías del corpúsculo polar. Se ha comprobado que la zona de MP presenta zonas con una composición lipídica que impide los desplazamientos y que se denominan islas de rigidez y que los espermatozoides serían incapaces de utilizar como punto de entrada (Evans et al., 2000; Johnson, 2001).

Otra característica del óvulo y finalmente del cigoto es que la disposición de la placa metafásica y la extrusión de los corpúsculos polares se realiza sistemáticamente en las cercanías de estas islas de rigidez y esta circunstancia implica que han de existir corrientes corticales y entramados de microtúbulos espacialmente dispuestos para que la localización del primer y segundo corpúsculo sea la correcta (Gardner andDavies,2006).Finalmente otros componentes del óvulo como las mitocondrias e incluso la actividad metabólica podrían también presentar diferencias (VanBerklon, 2004).

Por lo tanto, aunque no es observable en el interior del gameto y del cigoto, ha de existir una polaridad estructural con respecto al futuro eje animal-vegetal. Por ultimo, llevando la situación al extremo de que la localización del corpúsculo polar viene determinada por los movimientos que el núcleo realiza en la fase de vesícula germinal (Albertini and Barrett, 2004) y que posiblemente estén relacionados con la maduración ovocitaria y con las interacciones entre el ovocito y las células foliculares del ovario (Cecconi et al., 2004). La presencia de células que se mantienen más fuertemente unidas al polo vegetal después de la decumulación podría implicar también una relación entre la polaridad ovocitaria y el proceso de maduración en el ovario (observaciones propias sin publicar) (Figura 6).

3. Mecanismos que establecen la polaridad inicial

Con todo lo descrito anteriormente, puede decirse que existe una polaridad embrionaria durante las primeras fases del desarrollo de los mamíferos y que esta polaridad puede tener algunos signos ya en el óvulo antes del proceso de fecundación. Esta polaridad queda confirmada y definida después de la primera división mitótica cuando se forman las dos primeras células, ya que las mismas van a tener destinos diferentes (Plusa et al., 2005). Debe existir algún tipo de condicionamiento que origine esta diferencia de comportamiento entre una célula y otra y, por lo tanto, un mecanismo que inicie la polaridad.

Las asimetrías que se han descrito en el óvulo con respecto al CP posiblemente no justifiquen una asimetría en el comportamiento de las células hijas pues como se ha mencionado el primer plano de división coincide con el eje animal-vegetal y por lo tanto, otros mecanismos están siendo evaluados actualmente (Gray et al., 2004).

Un mecanismo generalmente establecido en otros animales para definir la polaridad es la presencia en gradientes de genes o factores maternales en el huevo. Aunque el número de genes maternales que se descubren en los mamíferos está creciendo rápidamente (Antczak and Van Blerkom, 1997; Tong et al., 2002; Wallingford and Habas, 2005), las evidencias de una distribución desigual entre las blastómeras hijas son muy vagas (Torres-Padilla et al., 2006). Solamente un trabajo muy reciente y que necesita ser confirmado implica al factor maternal Cdx2 como responsable de la polaridad inicial del embrión (Deb et al., 2006).

Este factor está presente en el ovocito y según los autores se reparte de manera desigual entre las dos blastómeras que se generan a partir del cigoto. En última instancia esta molécula por mecanismos no descritos en el trabajo, sería la responsable de que la segunda división celular no sea equivalente y se genere la asimetría descrita previamente. La posibilidad de que exista un gen maternal en mamíferos con un gradiente en el óvulo y que es trasladado a la primera división mitótica supondría una interesante conservación de los mecanismos de polaridad embrionaria a lo largo de la evolución e implicaría que las blastómeras iniciales no son equivalentes en contenido citoplasmático.

La otra posibilidad que parece va tomando importancia como inicio de la polaridad es que sea una consecuencia directa del proceso de fecundación. La hipótesis consiste en que la polaridad embrionaria se establece por el sitio de entrada del espermatozoide en el óvulo (Piotrowska et al., 2002). Como base experimental a esta teoría, se ha comprobado que el lugar de entrada del espermatozoide marca, junto con el corpúsculo polar, la orientación del plano de las primeras divisiones (Bennett, 1982; Piotrowska and ZernickaGoetz, 2001). Además, la célula que hereda el sitio de entrada del espermatozoide (SEP) distinguible por la presencia del llamado cono de fertilización, tiene tendencia a ser la primera que se divide en la segunda división embrionaria (Gardner, 2001; Piotrowska and Zernicka-Goetz, 2001). De hecho es conocido desde hace tiempo que la inyección de compuestos orgánicos y otros materiales supuestamente inertes en oocitos y cigotos de ratón afecta a la división celular, generalmente acelerándola (Dyce et al., 1978). Por último, existen también evidencias que el SEP marca el borde entre la zona embrionaria y abembrionaria del blastocisto (Zernika, 2002) y que la blastómera que mantiene los restos del espermatozoide sistemáticamente termina formando parte de la MCI (Plusa et al., 2002).

Aunque la relación entre fecundación y polaridad es aún especulativa y está en fase de comprobación experimental cabría mencionar que de nuevo sería un mecanismo de desarrollo conservado a lo largo de la evolución. De hecho, en organismos tan diversos como el gusano C. elegans o los embriones de anfibios, la polaridad inicial en el huevo es recolocada mediante mecanismos de desplazamiento citoplasmático con respecto al punto de entrada del espermatozoide (Gerhart, 1991).

4. Significado de la polaridad embrionaria

Según todo lo expuesto anteriormente existe una clara no-equivalencia al menos en el destino de las células desde la primera división mitótica.

Este hecho parece estar en contra de la gran capacidad regulativa que se ha descrito en los embriones de mamíferos (McLaren, 1976; Papaioannou and Ebert, 1986). Son muchos los estudios ya clásicos que indican que la eliminación y/o sustitución de blastómeras en la etapas iniciales del desarrollo tiene escasas consecuencias en el desarrollo embrionario y que el embrión es capaz de regular la perdida o sustitución de esta célula mediante robustos mecanismos de desarrollo que aún están por aclarar (Johnson et al., 2006).

Sin embargo, experimentos recientes que reevalúan la capacidad regulativa del embrión y la equivalencia de las blastómeras ponen argumentos a favor de la existencia de una polaridad embrionaria desde las fases iniciales del desarrollo (Zernicka-Goetz, 2006). Quimeras realizadas con células equivalentes en la localización dentro del embrión tienen un alto grado de supervivencia e implantación embrionaria, mientras que si se sustituyen blastómeras no correspondientes (por ejemplo una célula destinada a formar trofoectodermo por una blastómera que dará la MCI), el resultado es que aunque el embrión completa la blastulación y un número pueden llegar a implantarse y nacer, la proporción de embriones que fracasan es mayoritaria (Tarkowski et al., 2001; ZernickaGoetz, 2002). Por motivos obvios, estos experimentos, al igual que los de marcaje que abogan a la polaridad embrionaria, no han podido ser corroborados en humanos.

Hay que mencionar los experimentos clásicos realizados en anfibios y otros grupos animales que ponen de manifiesto la capacidad de compensar el desarrollo que tienen estos embriones a pesar de su clara polaridad previa al proceso de fecundación (Vincent and Gerhart, 1987; Bowerman y Shelton, 1999). De igual manera podría ser que los embriones de mamíferos posean una alta capacidad regulativa y que las diferencias en polaridad establecidas en las etapas iniciales pueden ser subsanadas si se interfiere el desarrollo mediante manipulación.

Por lo tanto, el escenario que se presenta es que existe un patrón en gran medida constante de destino para las blastómeras del embrión de mamífero y que se corresponde en etapas más avanzadas del desarrollo (e incluso en el organismo definitivo) con los ejes de polaridad (ZernickaGoetz, 2002; Edwards and Hansis,2005). Sin embargo durante el desarrollo también existe una cierta plasticidad y el mosaicismo no es tan invariable como se ha descrito en otros organismos ya que las células pueden reestablecer un orden cuando son alteradas de forma natural (gemelación por ejemplo) o artificial y por lo tanto se mantienen pluripotentes (ZernickaGoetz, 2006; Stern, 2006).

5. Implicación en reproducción asistida e investigación

La polaridad embrionaria y ovocitaria y los mecanismos que establecen la misma han de ser tenidos en cuenta a la hora de realizar las técnicas de manipulación embrionaria en reproducción asistida. Sin ser el tema de este trabajo, no es difícil imaginar que de confirmarse esta nueva visión polarizada del ovocito y el embrión en las fases iniciales del desarrollo muchos procesos que se realizan en el laboratorio de embriología podrían ser más relevantes para el desarrollo de lo que se pensaba en un principio. Entre estos procesos destacaríamos el sitio de microinyección espermática (ICSI) (Figura 6) y la extracción de blastómeras para la realización del diagnóstico genético preimplantacional (DGP), ya que podrían tener unas implicaciones clínicas mayores de lo que se había pensado hasta ahora dependiendo de la(s) célula(s) elegida(s) para ser extraídas del embrión.

Además, nuevos factores predictivos del éxito del proceso de FIV podrían incorporarse al estudio del cigoto y de los embriones, como por ejemplo la morfología y viabilidad de ciertas blastómeras según su posición, la orientación y velocidad de las divisiones celulares según se ajusten a los modelos descritos, o la definición del eje embrionario-abembrionario en el blastocisto.Por último, aspectos relacionados con la investigación biomédica como la obtención de células madre de embriones no viables tanto a partir de la MCI (Matalipova et al., 2003) como de embriones en fase de mórula (Strelchenko et al., 2004), la clonación terapéutica o la transferencia de citoplasma han de considerar igualmente la posibilidad de que los ovocitos y embriones de mamíferos presentan una polaridad y que no todas las regiones del citoplasma o no todas las blastómeras de un embrión sean equivalentes

6. Consideraciones finales

Existen evidencias cada vez más firmes de que el embrión desde su inicio tiene una polaridad que se refleja en el patrón de formación de células en cada fase consecutiva del desarrollo, de tal forma que blastómeras particulares producen siempre los mismos tipos celulares.

Nosotros pensamos que este mecanismo predeterminado se ha establecido entre otros posibles patrones de desarrollo que resultaron ser menos eficaces aunque viables (situación que explica la plasticidad embrionaria) y el embrión ha ido utilizando las pistas que han sido útiles para conservar este patrón, como es la localización del corpúsculo polar o el sitio de entrada del esperma.

Dicho de otro modo, es lógico pensar que un mecanismo de formación embrionaria si es efectivo se va a ir repitiendo durante el desarrollo casi con precisión de relojería (y no de forma azarosa) y quedará prefijado mediante pistas en las células que lo originan. Cualquier desviación de este mecanismo, sea natural o artificial, podría ser compensada de forma aún desconocida por el embrión, pero aún está por conocerse las consecuencias en la implantación y naturaleza de los embriones conseguidos.

Hay que aclarar que aunque en este trabajo se ha enfatizado sobre las evidencias de la hipótesis de la determinación y la polaridad inicial, ambas hipótesis (mosaicismo y regulación) no han de ser completamente excluyentes y los nuevos datos que se van adquiriendo tienden hacia una reconciliación de ambas posibilidades. Sí que hay que destacar que en realidad los mamíferos y más concretamente los humanos, no somos tan diferentes a la hora de utilizar mecanismos para el desarrollo y parece que las mismas señales (genes maternales, espermatozoide, planos de división, etc.) van siendo reutilizadas con variaciones a lo largo del desarrollo en todos los grupos animales.
Finalmente, las implicaciones de que muy posiblemente nuestro destino está marcado desde el primer día de desarrollo están aún por determinar.

Agradecimientos

Agradecemos el apoyo prestado por los miembros de IERA para la realización de este trabajo