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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES IZTACALA ESTRUCTURA HISTOLÓGICA Y ACTIVIDAD ESTEROIDOGÉNICA DE LA ONFALOPLACENTA Y LA ALANTOPLACENTA DE LA LAGARTIJA VIVÍPARA Plestiodon copei (SQUAMATA: SCINCIDAE). TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: BIÓLOGO P R E S E N T A : YABÍN JOSUÉ CASTRO CAMACHO DIRECTOR DE TESIS: DR. MARTÍN MARTÍNEZ TORRES. LOS REYES IZTACALA, EDO. DE MÉXICO, 2018 UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. El presente trabajo fue realizado en el Laboratorio de Biología de la Reproducción de la Unidad de Morfología y Función, FES Iztacala, UNAM bajo la dirección del Dr. Martín Martínez Torres y fue financiado por el proyecto PAPIIT IN213317 DGAPA-UNAM. Agradecimientos A mi alma máter, la Universidad Nacional Autónoma de México, particularmente a la Facultad de Estudios Superiores Iztacala, porque me han brindado todo el conocimiento y las herramientas necesarias para desenvolverme profesionalmente, y también por consolidar en mí el pensamiento crítico y científico necesario para comprender mejor a la Naturaleza. A la carrera de Biología de la FES Iztacala, porque creyeron en mí y me brindaron la oportunidad de desenvolverme profesionalmente como ayudante de profesor de Biología del Desarrollo Animal, tengan por seguro que no los defraudaré y que seguiré preparándome arduamente para transmitir el conocimiento e inspirar a las nuevas generaciones con la misma pasión que sentí cuando decidí estudiar esta maravillosa Ciencia. Agradezco a la DGAPA por la beca proporcionada para la conclusión de este trabajo, proyecto PAPIIT IN213317. A la Secretaría de Bienes Comunales de Tlazala, Isidro Fabela, México por las facilidades otorgadas en los recorridos y en la colecta de los organismos. En especial al Sr. Gerardo Osnaya Rosas y al Sr. Inocente Chavarría, representantes de la Secretaría. También al Sr. José Reyes Cruz que nos apoyo bastante en proporcionarnos un espacio dentro de su terreno para concluir los muestreos. A los miembros de mi comité, que de una u otra forma, me permitieron mejorar el presente trabajo con sus observaciones y comentarios asertados: M. en C. Carmen Álvarez Rodríguez, M. en C. Felipe Correa Sánchez, M. en C. Mario Cárdenas León y M. en D. Beatriz Rubio Morales. A toda mi familia, quienes han sido también los pilares de mi éxito y que me han animado a superarme día con día. En especial, quiero agradecer a mis padres, Beatriz Camacho Alberto y Carlos Castro Carpio, porque nos han inculcado a mi hermana y a mí el respeto, la honestidad, el compromiso y el amor para ser personas de bien. Gracias por todo su apoyo y motivación hacia con nosotros. ¡Los amo! También quiero agradecer a mi hermana Kenya Carolina Castro Camacho porque siempre estuvo a mi lado alentándome a terminar mi escrito y, aunque a veces discutíamos un poco, siempre me demostraste tu cariño sincero como la mejor hermana. Espero este trabajo te sirva de insipiración para que logres y cumplas todos tus objetivos. Recuerda que la familia es lo primero. A todos mis tíos, en especial a Guadalupe Camacho Alberto, Carlos Morales Velázquez, Carlos Camacho Alberto, Mayra Camacho Alberto, Patricia Camacho Alberto, Rocío Rodríguez Vite, Julio Vega Carranza y Edmundo López Pérez, que me han apoyado e inspirado en múltiples ámbitos durante mi carrera. Gracias tía Lupe por ser parte fundamental en la culminación de esta etapa y por no dejarme sólo en ningún momento. Gracias tío Carlos por mostrarme desde pequeño lo asombroso de la Hepetología y por incentivarme a elegir un proyecto en pro de la conservación de fauna silvestre. ¡Muchas gracias cólega! Al Dr. Martín Martínez Torres, mi asesor de tesis. Muchas gracias por todo el apoyo, la confianza, la estima y las charlas científicas; disfrute al máximo de cada ardua revisión, de todas esas salidas a campo y de todos los congresos, tanto nacionales como internacionales. Ha sido, sin duda alguna, una pieza fundamental en todo mi crecimiento profesional y de la misma forma, lo ha sido la filosofía que se emplea en el laboratorio: la búsqueda y el empleo de nuevas técnicas para la conservación de especies amenazadas de lagartijas. Gracias por reinculcarme el sentido de pertenencia hacia mi país y de que se pueden hacer cosas de calidad científica por buenos mexicanos. A la M. en C. Carmen Álvarez Rodríguez, por despertar en mí esa curiosidad por la Histología y por mostrarme lo asombroso y útil de esta rama, también por su apoyo incalculable en múltiples momentos durante mi estancia en el laboratorio, desde el montaje y realización de las técnicas hasta las risas en todas las reuniones. ¡La aprecio y quiero mucho profesora! A la Dra. Juana Alba Luis Díaz, por toda su confianza y apoyo al proporcionarme la beca para poder concluir este estudio. Gracias por considerarme como un estudiante más de su equipo de trabajo y por compartir conmigo todas sus enseñanzas sobre ¿cómo ser un buen docente? A mis amigos del Laboratorio de Biología de la Reproducción: Berenice Cruz, Uriel Sánchez, Mary Muciño, Eduardo Loya, Alejandro Cadena, América Jara, Ariel Olvera, Valeria Rosas, Francisco Guerrero, José Piña, Aurora Flores, Rodrigo Dávila, Mauricio Campos, Brenda Saucedo, Sr. Ándres, Metztli Langruen, Adrián Lujan, Luis Romero, Shari Pérez, Héctor Reyes, Aldo Fuentes y Mariana Aguilar, con los cuales compartí momentos extraordinarios, desde pláticas evolutivas, salidas a campo, reuniones, congresos, cirugías y proyectos. Todo esto lo tengo muy presente con sumo cariño. Recuerden, tenemos que explotar todo nuestro potencial para sobresalir en cada una de nuestras áreas y refrendar nuestro aporte a la Ciencia. Agradecimientos especiales a Bere y Uriel por sus comentarios al escrito final. ¡Arriba los ectotérmos! A la Dra. María Garín Aguilar del laboratorio de Farmacobiología de la FES Iztacala, UNAM por su apoyo en la capacitación y empleo del criostato para el procesamiento de los cortes. A todos mis profesores de carrera, en especial Ángel Lara, Arnulfo Reyes, Llarai Gaviria, Teresa Ortíz, Julieta Orozco, Juan Marcos Delgado, Dolores Hurtado, Esteban Jiménez, Salvador Gómez, Leonor Abundíz, Francisco López, Sandra Gómez, Arturo Rocha, Alí Fuentes, Nohemí Dimas y Julio Lemos, de los cuales aprendí y disfrute cada momento de sus clases además de que fueron una fuente de inspiración para el profesionista que soy hoy en día. Sus enseñanzas las llevaré siempre presentes. A las maestras Biól. Marcela Patricia Ibarra González y Biól. Gabriela Jiménez Casas, dos entomólogas excepcionales que siempre me apoyaron y asesoraron durante mi carrera, demostrándome lo maravilloso que es la Zoología. Fue gracias a ustedes porque me haya decidido en trabajar la Biología Animal, su cariño y consejos fueron trascendentes para darme fortaleza y cumplir mi objetivo. ¡Gracias infinitas por todo! A mis compañeros de generación, con los cuales compartí tanto experiencias buenas como malas y que nos ayudaron a crecer y a fortalecernos. Gracias por todos esos trabajos en equipo y críticas que nos llevaron por buen camino. Las risas y anécdotas de campo siempre las llevaré conmigo. Gracias Brenda Almaraz, Toño Guevara, Mixtzin Rodríguez, Alberto Cidel, Miguel Araujo, David Delgadillo, Brenda Coronado, Juan Ortíz, Laura Flores, Xóchitl Nieves, Daniela Esparza, Tao Arellano, Cecilia Reyes, Fernanda Valencia, Ángel Barrera, Sandra García, Michielle Castillo, Liliana Pulido, Noemí Martínez, Juan Carlos Estrada, Kenya Ticante, Eric Gómez, Itzel Romero, Itzel Badillo ¡Por todo 51! A todos los compañeros del Vivario, en especial al MVZ. Eduardo Cid, a la Biól. Carol Galindo y a la pasante en MVZ. Nancy Merlin, que me transmitieron todo su humanismo y profesionalismo necesarios para trabajar con fauna silvestre. Comparto con ustedes esa visión preocupada por defender y proteger a todos los seres vivos. A todos mis alumnos del grupo 1505, con los cuales fui capaz de compartir apenas una pizca del basto conocimiento ciéntifico del Desarrollo, esperando que todas las clases les hayan sido de utilidad y que haya despertado en ustedes esa curiosidad por tratar de explicar científicamente los fenómenos naturales. Recuerden siempre la máxima del Dr. Carl Sagan “no quiero creer… quiero saber”. Luchen por alcanzar sus objetivos. Me llevó gratos recuerdos y seguiré aprendiendo de ustedes. A mis amigos de toda la vida: Mariana Hernández, Thelma González, Berenice Álvarez, Dulce Álvarez, Yutzine Camarena, Edwin Camarena, Zaira Cornejo, Kesia Carrillo, Aileen Alonso, Edgar Camacho, Oscar Guadarrama, Alejandro Alvarado, Shai Guerrero, Miguel Sánchez, Itzel Barragán. Con los cuales crecí en todos los aspectos y me acompañaron en esta trayectoria dándome la mano cuando más lo necesitaba. Sé que todos ustedes también llegarán muy lejos. Por último, quiero agradecer a Plestiodon copei, ya que sin ella este proyecto no hubiese sido posible. Gracias a las 10 hembras, las 9 crías y los 13 machos que nos brindaron la información necesaria para concluir este estudio y que, sin duda alguna, aún nos sigue sorprendiendo con todos los secretos que quedan por revelar para futuros trabajos. Dedicatoria A mis padres, Bety y Carlos que son el tesoro más preciado que puedo tener en la vida, los amo demasiado y siempre los tendré presentes en mi corazón. Son el mayor orgullo y motivación para lograr mis sueños. Gracias por haberme dado una eduación de excelencia y una vida maravillosa. Tengan presente que su hijo se esforzará por ustedes y no los defraudará. Este logro va por ustedes, siéntanse orgullosos como hasta ahora. A mi hermana, Caro, que a pesar de ser tan traviesa y un poco dura de carácter, siempre me apoyaste y me brindaste el cariño de una hermana ejemplar. Nunca olvidare nuestra hermosa infancia que compartimos y que es nuestro deber recordar siempre. Gracias por tu confianza, las risas, los momentos tristes, los triunfos y múltiples apoyos. Este trabajo va por ti y espero se vea reflejado en tu carrera, yo sé que sí mi Ingeniera Química favorita. A toda mi familia, tanto materna como paterna, porque hemos vivido muchos momentos juntos y los hemos superado exitosamente. Primeramente quiero dedicar este escrito a la memoria de mi abuelo Carlos Camacho Arenas (t) y de mis bisabuelos Nicanor Alberto Lara (t) y Rosa González Sánchez (t), como me hubiese gustado que ustedes igual estuviesen presentes en esta etapa de mi vida, pero sé que desde donde estén me están viendo triunfar. Gracias Abuelo Carlos por enseñarme los buenos valores, por las largas caminatas en la Malinche admirando la Naturaleza y por inculcarme los dotes de como ser un caballero. ¡Siempre te amaré! Gracias bisabuelos por sus votos depositados en mí, Don Nica y Doña Rosa, porque como una vez les comentaron a mis padres “a este niño denle escuela, porque llegará muy lejos”, sé que no se equivocaron. Gracias por esa parte de mi infancia tan feliz vivida en el rancho. A mis abuelas, Paula Alberto González y Lourdes Castro Carpio, pilares importantes de la familia y cuyo esfuerzo ha sido importante para que su nieto mayor haya logrado su titulación, siempre las llevaré en mi corazón. A todos mis tíos, que enseguida enlistare alfabéticamente Carlos Camacho, Carlos Morales, Edmundo, Guadalupe, Julio, Mayra, Patricia y Rocío. Por supuesto no podría faltar en enlistar a las personas con las cuáles también crecí desde pequeño, me refiero a mis primos que aunque algo traviesos son realmente brillantes Alejandra (t), Diego, Mundo, Sofía y Tona, también quiero verlos triunfar y alcanzar sus sueños. Nunca se rindan y prosperen, de favor enorgullezcan a toda la familia. ¡Los amo demasiado! Y finalmente, a mis dos acompañantes de múltiples desveladas, mis adorados perros Coockies (t) y Blacky. A todos mis amigos y profesores del Laboratorio de Biología de la Reproducción Dr. Martín Martínez, M. en C. Carmen Álvarez, Dra. Juanita Luis, Bere Cruz, Uriel Sánchez, Lalo Loya, Alejandro Cadena, Ariel Olvera, Valeria Rosas, Frank Guerrero, JJ Piña, Aurora Flores, Rodrigo Dávila, Mauricio Campos, Brenda Saucedo, Metztli Langruen, Adrián Lujan, Luis Romero, Shari Pérez, Héctor Reyes y Mariana Aguilar. Gracias por esta compañía y por aguantarme en estos años, prometo ya no llorar tanto. A todos mis profesores, que sin duda sus enseñanzas moldearon mi personalidad para bien. A todos mis amigos de la FESI y de la vida, gracias por apoyarme en los momentos más díficiles y salir a flote. A los profesores del módulo de Biología del Desarrollo Animal, para que sigamos superándonos y preparándonos en los contenidos del temario e inspirar a las futuras generacipnes a que realicen trabajos como el presente. A todas las personas preocupadas por la conservación de anfibios y reptiles, espero que este trabajo les sea de gran utilidad para aclarar sus dudas. A la Herpetofauna Mexicana, porque su belleza y diversidad me cautivaron desde que era un niño. Como mencione anteriormente, este trabajo es dedicado también a Plestiodon copei, en especial a mis organismos 0033, 0064, 0065, 0066, 0067, 0070, 0071, 0074, 0072, 0081, 0082, 0090, 0092, 0127 y 0134. “Este último capítulo… puede haber dado la impresión de que de alguna manera el hombre es el triunfo final de la Evolución, que todos estos millones de años de desarrollo no han tenido otro propósito que el de ponerlo en la Tierra. No hay ninguna evidencia científica para apoyar tal visión y no hay razón para suponer que nuestra estadía aquí será más permanente que la de los dinosaurios.” -Sir David Attenborough, Life on Earth. “Hay grandeza en esta concepción de que la vida, con sus diferentes facultades, fue originariamente alentada por el Creador en unas cuantas formas o en una sola, y que, mientras este planeta ha ido girando según la constante Ley de la Gravitación, se han desarrollado y se están desarrollando, a partir de un comienzo tan sencillo, infinidad de formas cada vez más bellas y maravillosas.” -Charles Darwin, The Origin of Species. Nullius in verba. -Máxima adoptada en 1663 por la Real Sociedad de Londres mediante la cual alentaba a la población en perseguir el conocimiento a través de evidencias y experimentación.- Índice: Resumen ................................................................................................................................ 1 Introducción .......................................................................................................................... 2 Historia evolutiva de la clase Reptilia ............................................................................................. 2 Generalidades de la clase Reptilia ................................................................................................... 3 Sistemática .................................................................................................................................. 3 Ciclos reproductores .................................................................................................................... 5 Aparato reproductor femenino en lagartijas: Estructura y función ................................................. 8 Órganos sexuales primarios ........................................................................................................ 8 El ovario. ..................................................................................................................................... 8 El cuerpo lúteo. ......................................................................................................................... 11 Órganos sexuales secundarios ................................................................................................... 12 Los oviductos. ........................................................................................................................... 12 Antecedentes ....................................................................................................................... 14 Viviparidad y placentación: Un enfoque evolutivo ....................................................................... 15 Hipótesis sobre el origen de la viviparidad ................................................................................... 18 Hipótesis basadas en factores ambientales ................................................................................ 19 Hipótesis del clima frío. ............................................................................................................ 19 Hipótesis de ambientes tropicales. ............................................................................................ 19 Hipótesis basadas en los hábitos de los organismos .................................................................. 20 Hipótesis por hábitos acuáticos o arbóreos. .............................................................................. 20 Desarrollo de membranas extraembrionarias ................................................................................ 20 Categorías placentarias en reptiles ................................................................................................ 22 Tipos de nutrición embrionaria en reptiles .................................................................................... 26 Fisiología de la placenta en el orden Squamata ............................................................................ 27 Esteroidogénesis placentaria ..................................................................................................... 32 Progesterona. ............................................................................................................................. 36 Testosterona. ............................................................................................................................. 36 Estradiol. ................................................................................................................................... 37 Especie de estudio ......................................................................................................................... 38 Descripción de P. copei ............................................................................................................. 38 Distribución ............................................................................................................................... 39 Generalidades de la especie ....................................................................................................... 40 Reproducción. ........................................................................................................................... 40 Justificación ......................................................................................................................... 41 Objetivos .............................................................................................................................. 42 General .......................................................................................................................................... 42 Particulares .................................................................................................................................... 42 Materiales y métodos .......................................................................................................... 43 Descripción del área de estudio ..................................................................................................... 43 Colecta de organismos y obtención de embriones ........................................................................ 44 Análisis histológico ....................................................................................................................... 46 Determinación y análisis de la actividad esteroidogénica ............................................................. 47 Resultados ........................................................................................................................... 48 Características generales y desarrollo embrionario ....................................................................... 48 Estadios 34-35 ........................................................................................................................... 48 Estadio 40 .................................................................................................................................. 53 Estructura histológica y actividad esteroidogénica de la placenta ................................................ 54 Onfaloplacenta .......................................................................................................................... 54 Alantoplacenta ........................................................................................................................... 60 Discusión .............................................................................................................................. 64 Evolución de la viviparidad........................................................................................................... 64 Anexos embrionarios y huevo cleidóico ................................................................................... 64 Nutrición embrionaria ............................................................................................................... 66 Histología y fisiología de la placenta de Plestiodon copei ............................................................ 68 La onfaloplacenta ...................................................................................................................... 69 Participación de la alantoplacenta y del vitelo en la gestación ................................................. 70 Conclusiones ........................................................................................................................ 74 Perspectivas ......................................................................................................................... 74 Anexos .................................................................................................................................. 75 Anexo I. Técnica de sexado en lagartijas: Eversión de hemipenes (Rivas y Ávila, 1996) ........... 75 Anexo II. Técnica de ectomización de falanges: Marcaje (Aguirre-León, 2011) ......................... 76 Anexo III. Técnica histológica ...................................................................................................... 77 Fijación (Grizzle et al., 2008) ................................................................................................... 77 Deshidratación ........................................................................................................................... 78 Inclusión .................................................................................................................................... 79 Anexo IV. Tinción ........................................................................................................................ 79 Tinción Hematoxilina-Eosina (Allen, 1995) ............................................................................. 79 Tinción Tricrómica de Masson (Megías et al., 2016) ............................................................... 81 Anexo V. Técnica histoquímica para detectar la actividad de la Δ 5-4 3β-HSD y la 17β-HSD (Levy et al., 1959 y Baillie et al., 1966) .................................................................................................. 83 Preparación del amortiguador de fosfatos ................................................................................. 83 Preparación del medio de incubación ........................................................................................ 85 Literatura citada ................................................................................................................. 87 Índice de figuras: Figura 1. Cladograma donde se muestra la sistemática de la clase Reptilia.. ..................................... 4 Figura 2. Representación gráfica de los ciclos reproductores de reptiles en función de la actividad gonadal a lo largo de un año................................................................................................................ 6 Figura 3. Zonas más representativas del corte de ovario de Plestiodon copei .................................... 9 Figura 4. Zonas más representativas del corte de un folículo previtelogénico de P. copei ............... 10 Figura 5. Zonas más representativas del corte de los folículos vitelogénico y atrésico de P. copei . 11 Figura 6. Representación esquemática del aparato reproductor de una hembra de lagartija ............. 14 Figura 7. Registro fósil de Dinocephalosaurus, el primer archosauromorpho que tuvo la capacidad de desarrollar la viviparidad .............................................................................................................. 16 Figura 8. Regionalización de las membranas extraembrionarias en un estadio tardío de desarrollo de lagartijas ............................................................................................................................................ 21 Figura 9. Clasificación de los diferentes tipos de alantoplacentas en reptiles ................................... 24 Figura 10. Vías Δ 4 y Δ 5 en la síntesis de hormonas esteroideas ........................................................ 34 Figura 11. Síntesis de estrógenos a partir de andrógenos .................................................................. 35 Figura 12. Estructura química de la progesterona. ............................................................................ 36 Figura 13. Estructura química de la testosterona. ............................................................................. 37 Figura 14. Estructura química del estradiol....................................................................................... 37 Figura 15. Individuos adultos de P. copei. ........................................................................................ 38 Figura 16. Vista dorsal de la cabeza de un macho adulto de P. copei y vista ventral del cuerpo de una hembra adulta ............................................................................................................................. 39 Figura 17. Área de distribución con base a los avistamientos de P. copei. ....................................... 40 Figura 18. Diámetros foliculares y volumen testicular en los distintos meses del año del ciclo reproductor de P. copei. .................................................................................................................... 41 Figura 19. Características generales del paisaje y tipo de vegetación dominante (bosque de pino- encino y pastizal inducido) en las zonas muestreadas de Tlazala de Isidro Fabela, Estado de México ........................................................................................................................................................... 43 Figura 20. Refugios potenciales donde se colectaron a los organismos ............................................ 45 Figura 21. Mantenimiento y cuidados en cautiverio de los organismos colectados.......................... 45 Figura 22. Detalle del vientre en donde se llevó a cabo la incisión y lugar donde se realizó el cierre de la cavidad celómica ...................................................................................................................... 46 Figura 23. Fijación en Hollander de los embriones y detalle del tren de tinción Tricrómica de Masson .............................................................................................................................................. 47 Figura 24. Inclusión y congelación en Tissueteck de los embriones en estadio 40 y proceso de corte en el criostato .................................................................................................................................... 48 Figura 25. Estadio 34 de desarrollo de P. copei. Regionalización del conceptus en dos polos y acercamiento del embrión en donde se puede observar una de las extremidades y sus cinco dígitos ........................................................................................................................................................... 49 Figura 26. Estadio 35 de desarrollo de P. copei. Post-fijación donde se observa la región cefálica y el proceso de formación del hueso parietal y del ojo y aumento de la región ventral donde puede observarse el corazón y la reducción de las membranas interdigitales ............................................ 50 Figura 27. Estructura histológica de la onfalopleura de P. copei ...................................................... 52 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869037 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869038 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869038 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869039 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869040 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869041 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869042 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869043 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869043 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869044 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869044 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869045 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869046 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869047 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869048 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869049 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869050 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869051 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869052 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869052 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869053 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869054 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869054 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869055 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869055 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869055 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869056 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869057 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869058 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869058 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869059 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869059 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869060 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869060 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869061 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869061 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869061 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869062 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869062 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869062 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869063 Figura 28. Estadio 40 de desarrollo de P. copei. Vista dorsal del embrión donde se observa la región vascularizada y vista lateral del embrión donde se observa el polo abembrionario reducido ........... 53 Figura 29. Estructura histológica de la onfaloplacenta de P. copei. Tinción Hematoxilina-Eosina . 55 Figura 30. Estructura histológica de la onfaloplacenta de P. copei. Características celulares del endodermo y del ectodermo coriónico. Tinción Hematoxilina-Eosina ............................................. 56 Figura 31. Estructura histológica de la onfaloplacenta de P. copei. Tinción tricrómica de Masson . 57 Figura 32. Ensayo histoquímico de la Δ 5-4 3β-HSD y la 17β-HSD en la onfaloplacenta de embriones maduros de P. copei .......................................................................................................................... 58 Figura 33. Ensayo histoquímico de la Δ 5-4 3β-HSD y la 17β-HSD en el vitelo de embriones maduros de P. copei ......................................................................................................................................... 59 Figura 34. Estructura histológica de la alantoplacenta de P. copei. Tinción Hematoxilina-Eosina .. 61 Figura 35. Estructura histológica de la alantoplacenta de P. copei. Tinción tricrómica de Masson . 62 Figura 36. Ensayo histoquímico de la Δ 5-4 3β-HSD y la 17β-HSD en la alantoplacenta de embriones maduros de P. copei .......................................................................................................................... 63 Figura 37. Método de eversión de hemipenes para el sexado de los organismos ............................. 75 Figura 38. Sistema de ectomización de falanges para marcar a los organismos durante la investigación ..................................................................................................................................... 76 Figura 39. Detalle de los embriones al momento del corte en el criostato ........................................ 86 Índice de cuadros: Cuadro 1. Beneficios y costos potenciales del desarrollo de la viviparidad en lagartijas ................. 17 Cuadro 2. Investigaciones realizadas sobre la fisiología y estructura histológica de la placenta en diversos miembros del orden Squamata. ........................................................................................... 29 Cuadro 3. Volúmenes y pH necesarios para la elaboración del amortiguador de fosfatos. .............. 84 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869064 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869064 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869065 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869066 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869066 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869067 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869068 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869068 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869069 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869069 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869070 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869071 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869072 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869072 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869073 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869074 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869074 file:///E:/LICyT%20II/Tesis%2022%20de%20febrero%202018.docx%23_Toc509869075 Abreviaturas: MA Millones de años. Δ 5-4 3β-HSD Δ 5-4 3β-esteroide deshidrogenasa. CL(s) Cuerpo lúteo o cuerpos lúteos. P4 Progesterona. AVT Arginina-vasotocina. T Testosterona. E2 17 β-estradiol. LDL Lipoproteínas de baja densidad. StAR Proteína reguladora de la esteroidogénesis aguda. 17 β-HSD 17 β-hidroxi esteroide deshidrogenasa NADPH + Nicotinamida adenina dinucleótido fosfato reducida E3 Estriol E1 Estrona Vtg Vitelogenina LHC Longitud hocico cloaca LC Longitud de la cola NAD + Nicotin adenina dinucleótido CU Conceptus Nullius in verba 1 Resumen Tradicionalmente se piensa que la placenta es exclusiva en mamíferos, sin embargo, se presenta en diversas especies de la mayoría de vertebrados, exceptuando aves y ciclóstomos. En los reptiles vivíparos se encuentran tres categorías placentarias: 1) la corioplacenta, 2) las placentas derivadas del saco vitelino y 3) la placenta corioalantoidea o alantoplacenta. Esta última categoría ha sido la más estudiada, siendo fisiológicamente equiparada con la de los mamíferos euterios por su complejidad y las funciones que desarrolla. El objetivo consistió en determinar las características histológicas y la actividad esteroidogénica de la onfaloplacenta, la alantoplacenta y el vitelo de embriones maduros de Plestiodon copei. Se colectaron nueve hembras preñadas a partir de Noviembre del 2016 hasta Mayo del 2017, se anestesiaron y se les practicó histerectomía unilateral para extraer a los embriones in utero. Algunos embriones se fijaron con una solución alcohólica de Bouin y/o Hollander y se procesaron para la técnica histológica de rutina, elaborándose cortes a 7 μm que se tiñeron con Hematoxilina-Eosina y Tricrómica de Masson. Otros embriones se incluyeron en Tissueteck y se congelaron en una mezcla CO2 sólido-acetona, se elaboraron cortes a 25 μm en criostato. Se incubaron a 32°C por una hora en dos diferentes medios, uno con pregnenolona y el otro con testosterona como sustratos, para revelar la actividad enzimática de la Δ 5-4 3β-HSD y de la 17 β-HSD respectivamente. Además cada medio contenía azul de tetrazolio y nicotin adenina dinucleótido. Se determinó que la alantoplacenta es de tipo II y que la onfaloplacenta está conformada en su mayoría por células cuboidales a columnares. Se observaron escasos gránulos de formazán en la alantoplacenta en comparación con los presentes en el vitelo. Estas observaciones demuestran que la alantoplacenta de P. copei es capaz de sintetizar esteroides. Aunque se desconoce aún si ambos esteroides producidos son liberados a la circulación o sí son metabolizados a otro esteroide, es posible que estén participando en la regulación del parto y en la diferenciación sexual, respectivamente, como se ha establecido en otras especies de saurios. Nullius in verba 2 Introducción Historia evolutiva de la clase Reptilia: Hace unos 340 millones de años (MA) los ancestros de los actuales anfibios fueron los pioneros en aventurarse a tierra firme (Tihen, 1960; Ahlberg et al., 2008); sin embargo, no podían alejarse grandes distancias ya que su vida aún dependía plenamente de las aguas someras para realizar sus actividades como la alimentación y reproducción (Voigt y Ganzelewski, 2010; Vitt y Caldwell, 2014). No fue hasta hace unos 320 MA que ocurre la aparición de los primeros amniotas (Casineria kiddi; Paton et al., 1999), los cuales fueron los ancestros de los reptiles modernos (Vitt y Caldwell, 2014). De esta manera los reptiles fueron considerados como los verdaderos colonizadores del medio terrestre, ya que no necesitan regresar al agua para sobrevivir y reproducirse (Martínez-Torres, 1997). La evolución de los reptiles durante el Mesozoico requirió de múltiples modificaciones en la anatomía, la fisiología y el comportamiento. La fertilización interna preparó el escenario para la producción de huevos embrionados (Vitt y Caldwell, 2014). Con la inclusión del embrión en una cámara sellada, la evolución de las membranas extraembrionarias (amnios, corión, alantoides y saco vitelino) no sólo proporcionó a los embriones protección física contra el entorno, sino que también facilitó un depósito para los desechos metabólicos (Szarski, 1968; Vitt y Caldwell, 2014). Mientras que la formación del huevo cleidóico rompió con la dependencia completa de la humedad y propicio que la membrana limitante pasase de ser una sustancia gelatinosa a una sustancia más fibrosa y con carácter mineralizado (Packard y Packard, 1980). La mineralización de la cáscara fue evidentemente el último paso en la evolución del huevo cleidóico y ha ocurrido en forma variable en todos los reptiles. Dependiendo de cómo obtenga la madre el calcio y de cómo se fije en el organismo, la mineralización propicia una protección eficaz en contra de la pérdida de humedad y del ataque por microorganismos (Szarski, 1968). Nullius in verba 3 La reproducción fuera del agua, a través de la fertilización interna y del huevo cleidóico, es sólo una perspectiva de un complejo de adaptaciones de los reptiles para poder subsistir en tierra firme (Szarski, 1968; Vitt y Caldwell, 2014) y permitir con ello una colonización de infinidad de hábitats. Generalidades de la clase Reptilia: Sistemática: En la última década, diversos linajes de la clase Reptilia han sido movidos o reagrupados (Pough et al., 2004) y debido a esta nueva propuesta filogenética los reptiles vivientes se han clasificado en tres principales linajes parafiléticos: Testudines o Chelonia (tortugas), Archosauria (cocodrilos, aves, dinosaurios, pterosaurios, entre otros grupos fósiles) y Lepidosauria (tuátaras, anfisbénidos, lagartijas y serpientes) (Pough, 2013; Flores-Villela y García-Vázquez, 2014; DeMar et al., 2017) (Figura 1). En este sentido, “Reptile database” tiene registradas hasta Febrero del 2018 cerca de 10711 especies de reptiles no aviares alrededor del mundo. La gran mayoría de estos organismos son lepidosaurios (cerca de 10000 especies); por otro lado existen aproximadamente 350 especies de tortugas y alrededor de 24 especies de cocodrilos (Reptile database, 2018). Esta diversidad de especies aumenta conforme uno se acerca a los trópicos; sin embargo, estos organismos no se limitan a las regiones cálidas, sino que también pueden habitar las regiones templadas del Holártico, razón por la cual se les pueda encontrar en casi todos los continentes, con excepción de la Antártida (Pough, 2013). Nullius in verba 4 Los reptiles se caracterizan por ser vertebrados amniotas; pueden ser terrestres o acuáticos y carecen de glándulas en la piel; son ectotermos y presentan escamas epidérmicas y dependiendo de los grupos taxonómicos éstas se pueden modificar en placas, tubérculos, escudos u osteodermos; generalmente son pentadáctilos y en cada dedo presentan una garra; las extremidades son cortas y regularmente son cuatro, ya que en algunas familias de lagartijas y en todos los anfisbénidos y serpientes presentan una reducción o ausencia de las mismas (Flores-Villela y García-Vázquez, 2014). La respiración se realiza por medio de los pulmones, el corazón es tricavitario (con excepción de los cocodrilos que presentan un ventrículo más); en la mayoría de las especies existe un paladar secundario incompleto, ya que no presentan una separación entre las cavidades nasal y oral, y sólo en cocodrilos se encuentra completo (Pough, 2013). El desarrollo embrionario es directo sin estadios larvales; la fecundación es interna, ayudada por órganos copuladores simples como en tortugas (Trachemys scripta, Larkins y Cohn, 2015) y en cocodrilos (Alligator mississippiensis, Gredler et al., 2015a) u órganos pareados como en serpientes (Python regius, Leal y Cohn, 2015) y en lagartijas (Anolis carolinensis, Gredler et al., 2015b); sin Figura 1. Cladograma donde se muestra la sistemática de la clase Reptilia. Se pueden distinguir los tres grupos parafiléticos reconocidos actualmente: Lepidosauria, Testudines y Archosauria. Modificado de Vitt y Caldwell, 2014. Nullius in verba 5 embargo, las tuátaras carecen de estos órganos (Flores-Villela y García-Vázquez, 2014; Vitt y Caldwell, 2014). Más del 95% de los reptiles actuales son lepidosaurios, que a diferencia de las tortugas y cocodrilos, este linaje presenta una enorme diversidad de formas y hábitos ecológicos. Particularmente en el orden Squamata, el suborden Lacertilia se caracteriza porque muchas especies exhiben autotomía de la cola, favorecida por los planos de fractura que se encuentran entre cada vértebra; además de que es el más diverso, agrupando a 6451 especies asignadas a 38 familias (Reptile database, 2018). Gracias a su gran distribución y a la extensa gama de hábitats que han colonizado, estos reptiles son un excelente modelo para estudiar diferentes aspectos de la biología reproductora, ya que exhiben una gran variación en el comportamiento del apareamiento, formas de paridad, nutrición embrionaria y ciclos reproductores. Ciclos reproductores: En los reptiles los ciclos reproductores abarcan desde el momento en que ocurre la gametogénesis hasta el momento en que se completa el desarrollo de las crías o la incubación de los huevos (Tinkle et al., 1970). Como una parte importante de estos ciclos se contempla a la reproducción, siendo el medio por el cual los organismos tienen la capacidad de procrear y conservar a su especie en un hábitat determinado (Tinkle, 1969; Ballinger, 1977). En los miembros del suborden Lacertilia se han propuesto múltiples clasificaciones en cuanto a los ciclos reproductores, tomando en cuenta características morfológicas, histológicas y ambientales (Lofts, 1978); resaltando en esta última al menos tres patrones de reproducción: ciclos continuos o acíclicos (Inger y Greenberg, 1966; Ochotorena, 2000), ciclos continuos pero con niveles variables en cuanto a la intensidad reproductora (Sexton et al., 1971) y ciclos discontinuos o estacionales (Guillette y Casas- Andreu, 1980; Ferreira et al., 2002) (Figura 2). Nullius in verba 6 Los ciclos continuos se caracterizan principalmente porque los individuos presentan una intensidad similar en la actividad reproductora durante todos los meses del año (Retana et al., 2014). Los organismos que presentan este patrón regularmente son de distribución tropical, como Leiolopisma rhomboidalis (Wilhoft, 1963), Cyrtodactylus malayannus, C. pubisulcus (Inger y Greenberg, 1966) y múltiples especies del género Anolis (Ochotorena, 2000; Gribbins et al., 2009) (Figura 2A). En los ciclos continuos pero con niveles variables en cuanto a la intensidad reproductora, los machos son los que presentan cambios en el volumen gonadal durante el año, mientras Figura 2. Representación gráfica de los ciclos reproductores de reptiles en función de la actividad gonadal a lo largo de un año. A) El ciclo continuo se caracteriza porque la intensidad en la actividad gonadal es la misma durante todos los meses. B) Mientras que en los ciclos estacionales pero con niveles variables en cuanto a la intensidad reproductora, los machos son los que presentan cambios en cuanto al volumen testicular. C) Por último, en los ciclos estacionales se ha observado que los organismos tienen un incremento en la síntesis de esteroides y gametogénesis durante una época del año y se alterna con periodos de recrudescencia gonadal. Modificado de Vitt y Caldwell, 2014. Nullius in verba 7 que las hembras presentan diferentes puestas por cada temporada. Ejemplos de estas especies se tiene a Ameiva fuscata (Somma y Brooks, 1976) y Sceloporus variabilis (Benabib, 1994) (Figura 2B). Mientras que los ciclos estacionales se caracterizan porque los organismos se reproducen en una determinada temporada del año y presentan una actividad gonadal alternada con periodos de quiescencia, generalmente anuales (Lofts, 1978), o en algunos casos bianuales como por ejemplo Barisia montícola (Vial y Stewart, 1985). Dichas especies habitan en sitios donde las condiciones ambientales son fluctuantes (Lovern, 2011; Vitt y Caldwell, 2014). En los reptiles vivíparos que habitan en zonas templadas de alta montaña, se ha observado que el periodo de actividad gonadal es asincrónico entre hembras y machos, ocurriendo a mediados de la primavera y principios del verano; donde la gametogénesis, el cortejo, el apareamiento y la fertilización, suceden en el otoño y el desarrollo embrionario durante el invierno, para que el nacimiento de las crías suceda a inicios de la primavera (Sceloporus grammicus microlepidotus, Guillette y Casas-Andreu, 1980, Guillette y Casas- Andreu, 1981; S. mucronatus, Retana et al., 2014; Barisia imbricata imbricata, Guillette y Casas-Andreu, 1987; Plestiodon (Eumeces) copei, Ramírez-Bautista et al., 1996; P. lynxe, Ramírez-Bautista et al., 1998). Es importante señalar que independientemente del tipo de paridad que presenten las lagartijas, los factores ambientales (fotoperiodo, temperatura, precipitación y disponibilidad de alimento), son cruciales en la activación de sus ciclos reproductores (Lofts, 1978; Lovern, 2011), influyendo así en la supervivencia de su progenie y la futura adecuación de la misma. Nullius in verba 8 Aparato reproductor femenino en lagartijas: Estructura y función: El aparato reproductor de las lagartijas, al igual que todos los vertebrados, se divide en órganos sexuales primarios (gónadas) y órganos sexuales secundarios (oviductos) (Wyneken y Mader, 2002). Los ovarios se posicionan dorsalmente en la región celómica y ventralmente a los riñones, se encuentran suspendidos a esta cavidad por el mesovario (Wyneken y Mader, 2002). Son estructuras de forma redonda a alargada y son asimétricos en su posición, ya que regularmente uno de los ovarios está situado más anteriormente que el otro (Villagrán-Santa Cruz, 1989; Cruz-Cano, 2017). Las funciones principales de estos órganos son la producción y liberación de gametos y la secreción de hormonas esteroideas (Jones, 2011). Órganos sexuales primarios: El ovario A lo largo del ciclo reproductor de las lagartijas, los ovarios presentan modificaciones de tamaño y estructura (Guraya, 1989; Wyneken y Mader, 2002). El ovario se encuentra rodeado por un epitelio escamoso simple, el cual continúa con el mesovario. Internamente presenta un estroma, formado principalmente por tejido conectivo vascular (fibras de colágena y fibroblastos). La función principal del estroma es la de proporcionar una estructura de soporte para los vasos sanguíneos y los folículos (Guraya, 1989; Lozano et al., 2014) (Figura 3A). Tanto las aves como los reptiles son capaces de producir ovocitos a partir de ovogonias durante toda su vida. En la superficie dorsal del ovario se localizan los lechos germinales (el número por ovario varía entre las familias del orden Squamata) que contienen ovogonias en división mitótica, ovocitos y folículos primordiales (Guraya, 1989; Martínez-Torres, 1997). Durante la temporada de gestación, los lechos germinales son más activos (Guraya, 1976; Guraya, 1989) (Figura 3B). Nullius in verba 9 El desarrollo de los folículos ocurre en dos etapas: previtelogénesis y vitelogénesis (Lozano et al., 2014). A medida que el ovocito crece, este se rodea por un epitelio folicular, el cual consiste en una sola capa de células aplanadas (capa folicular o capa de la granulosa). Estás células son morfológicamente similares y se originan del epitelio superficial del lecho germinal (Guraya, 1989). Posteriormente, el ovocito deja el lecho germinal y a medida que aumenta el número de células foliculares por mitosis, la capa de la granulosa adquiere una organización polimórfica y está compuesta por tres tipos celulares: células pequeñas, intermedias y piriformes (Villagrán-Santa Cruz, 1989; Martínez-Torres, 1997) (Figura 4). Las células piriformes están en constante comunicación con el ovocito a través de proyecciones citoplasmáticas y a su vez el ovocito presenta microvellosidades (Martínez- Torres, 1997); las cuales se extienden hacia la zona pelúcida y se ha sugerido que estas últimas participan en una ruta de transporte intracelular hacia el ovoplasma, transmitiendo RNA ribosomal, proteínas, glucógeno y fosfolípidos (Guraya, 1989) (Figura 4). La zona pelúcida se encuentra entre la superficie del ovocito y de la granulosa, es acelular y se compone principalmente de carbohidratos y proteínas, constituye una parte fundamental en la comunicación intracelular (Guraya, 1989; Cruz-Cano, 2017) (Figura 4). Figura 3. Zonas más representativas del corte de ovario de Plestiodon copei. A) Mesovario (Mo), ovoplasma (O), folículo iniciando la atresia (Fa), núcleo (N) y folículo previtelogénico (Fp). B) Capa cortical (Ct) y zona pelúcida (Zp). Material de procedencia propia (Laboratorio de Biología de la Reproducción, UNAM-FES Iztacala). Nullius in verba 10 Además, por fuera de la granulosa, se encuentra un tejido conjuntivo altamente vascularizado conocido como teca (Figura 4). Durante el crecimiento folicular esta se diferencia en dos zonas: la teca externa, que es de naturaleza fibrosa y la teca interna, que es de característica glandular. Se ha demostrado que esta última capa presenta una fuerte actividad de enzimas hidrolíticas, que están relacionadas con la permeabilidad y procesos de transporte en las membranas de los vasos sanguíneos y tejidos adyacentes (Guraya, 1976). También se ha encontrado la presencia de varias enzimas asociadas con la síntesis de hormonas esteroideas, por ejemplo la Δ 5-4 3β-esteroide deshidrogenasa (Δ 5-4 3β-HSD) (Saidapur, 1982; Guraya, 1989). Conforme transcurre la vitelogénesis, ocurre una acumulación de plaquetas vitelinas y las células piriformes de la granulosa comienzan a presentar cambios degenerativos (Figura 5A); la zona pelúcida se engrosa aún más que en estadios previos y la teca externa adquiere mayor vascularización (Saidapur, 1982). Figura 4. Zonas más representativas del corte de un folículo previtelogénico de P. copei. Ovoplasma (O), capa cortical (Ct), zona pelúcida (Zp), microvellosidades (Mv), capa de la granulosa (G), células pequeñas (s), células intermedias (i), células piriformes (p) y teca (Te). Material de procedencia propia (Laboratorio de Biología de la Reproducción, UNAM-FES Iztacala). Nullius in verba 11 Por otro lado, cierto número de folículos se vuelven atrésicos y no concretan su proceso de maduración (Figura 5B). Se sabe que esto puede afectar en cualquier estadio de desarrollo folicular y en cualquier momento del ciclo reproductor (Martínez-Torres, 1997). Estos se caracterizan porque las células piriformes de la granulosa se hipertrofian y las células tecales pueden invadir el ovocito para remover el contenido del folículo (Guraya, 1989; Lozano et al., 2014). Además se ha demostrado que carecen de actividad de la Δ 5-4 3β-HSD (Martínez-Torres et al., 2012). El cuerpo lúteo El cuerpo lúteo (CL) es una glándula endócrina transitoria que se presenta en las hembras grávidas de todos los vertebrados (Browning, 1973; Martínez-Torres, 2013). Esta estructura se forma a partir de las células de la granulosa y la teca, que después de la ovulación experimentan luteinización y llenan la cavidad folicular (Guraya, 1976; Martínez-Torres, 1997). Las células luteales resultantes presentan un núcleo redondeado u ovoide que está ubicado centralmente, es de carácter basófilo y presentan uno o tres nucléolos (Villagrán-Santa Cruz, 1989; Martínez-Torres et al., 2003). Figura 5. Zonas más representativas del corte de los folículos vitelogénico y atrésico de P. copei. A) Folículo vitelogénico, ovoplasma (O), plaquetas vitelinas (Pv), capa subcortical (Cs), capa cortical (Ct), microvellosidades (Mv), zona pelúcida (Zp), capa de la granulosa (G), teca (Te). B) Folículo atrésico (Fa), células piriformes hipertrofiadas (Ch), capa folicular (Cf). Material de procedencia propia (Laboratorio de Biología de la Reproducción, UNAM-FES Iztacala). Nullius in verba 12 Diferentes investigaciones han propuesto que la principal función de esta glándula es la síntesis y secreción de progesterona (P4) por vía de la Δ 5-4 3β-HSD (Saidapur, 1982; Martínez-Torres et al., 2003). Esta hormona se ha asociado con una estimulación de la región posterior del oviducto para la retención de espermatozoides, mantenimiento de la gestación, estimulación de la vascularización uterina para la formación de la placenta y regulación en la sensibilidad uterina hacia la hormona neurohipofisiaria arginina-vasotocina (AVT) en el momento del parto (Martínez-Torres et al., 2003). Órganos sexuales secundarios: Los oviductos Los oviductos de las lagartijas son estructuras pareadas cuyo origen embrionario proviene de los conductos de Müller (Uribe et al., 1988). El oviducto se encuentra suspendido dorsalmente por un mesenterio (Cuellar, 1966). Se encuentra regionalizado en cinco zonas: ostium, infundíbulo, segmento contorneado, útero y vagina que se comunica con la cloaca (Uribe et al., 1988; Palmer et al., 1993; Martínez-Torres, 1997; Wyneken y Mader, 2002) (Figura 6). El ostium es una estructura tubular en forma de embudo que presenta un epitelio columnar ciliado, sus paredes son sumamente delgadas y el tejido muscular esta poco desarrollado, su principal función es la de recibir y transportar los ovocitos recién ovulados (Uribe et al., 1988; Villagrán-Santa Cruz, 1989). Posterior a esta región se encuentra el infundíbulo, el cual presenta una variación en el epitelio columnar ciliado. A su vez, se sitúan glándulas secretoras de moco; las cuales facilitan el transporte de los folículos hacia el segmento contorneado (Villagrán-Santa Cruz, 1989). Por otro lado, el segmento contorneado difiere estructuralmente de las dos zonas anteriores, por la presencia de pequeños pliegues en el revestimiento de la capa de la mucosa. El epitelio es columnar con células ciliadas y no ciliadas y se ha sugerido que en las especies ovíparas en está región es donde se lleva a cabo la secreción de albumina (Palmer y Nullius in verba 13 Guillette, 1991). El tejido muscular exhibe finas capas de músculo circular interno y músculo longitudinal externo (Uribe et al., 1988). En el útero, los pliegues en el revestimiento de la capa de la mucosa son más evidentes que en el infundíbulo y el segmento contorneado, presenta una elevada vascularización (Uribe et al., 1988). En esta zona las glándulas túbuloalveolares presentan una función dualista, son capaces de secretar la matriz fibrosa y en saurios ovíparos, la matriz calcárea de la membrana de la cáscara (Palmer et al., 1993; Wyneken y Mader, 2002). Por último, la región más posterior es la vagina; su pared está constituida por una capa de la mucosa muy plegada y con cilios, una capa circular interna y externa de músculo liso y una capa serosa la cual se encuentra unida a la musculatura externa (Cuellar, 1966). Es una zona que carece de glándulas y se ha documentado que en ciertas especies de lagartijas los pliegues de la vagina funcionan como un sistema de almacenaje de espermatozoides (Fox, 1963; Cuellar, 1966). Nullius in verba 14 Figura 6. Representación esquemática del aparato reproductor de una hembra de lagartija. Ostium (O), infundíbulo (I), segmento contorneado (Sg), folículos vitelogénicos (Fv), útero (U), vagina (V). Modificado de Martínez-Torres, 2009. Nullius in verba 15 Antecedentes Viviparidad y placentación: Un enfoque evolutivo: Uno de los procesos evolutivos más sorprendentes y que ha cautivado a infinidad de investigadores es el origen de la viviparidad. Hay evidencias que demuestran su surgimiento de forma independiente en más de 150 linajes de vertebrados, incluyendo peces, anfibios, reptiles y mamíferos (Blackburn, 2015) particularmente, en los reptiles del orden Squamata se tiene registrado al menos 115 de éstos orígenes (Griffith et al., 2015), constituyendo el 75% de los 150 linajes que se sabe han ocurrido en la historia de los vertebrados (Stewart y Blackburn, 2014). En los reptiles, estos orígenes se remontan hace aproximadamente 240 MA donde las condiciones climáticas pudieron haber propiciado su surgimiento (Carter, 2008; Liu et al., 2017). Las evidencias paleontológicas revelan que ciertos grupos de reptiles como mesosaurios, plesiosaurios, ichthyosaurios y pachypleurosaurios, desarrollaron la viviparidad (Carter, 2008; Blackburn y Sidor, 2014), demostrando con ello que estos organismos prehístoricos tuvieron la capacidad de completar su desarrollo embrionario dentro de la madre (Dinocephalosaurus, Liu et al., 2017) (Figura 7). De los reptiles vivientes, las dos especies de tuátaras, las 24 especies de cocodrilos y las aproximadamente 350 especies de tortugas son ovíparos (Reptil database, 2018), pero cerca de una tercera parte de las 10336 especies del orden Squamata son vivíparas (Blackburn, 2015; Reptil database, 2018). De las serpientes se tienen registradas 14 de las 26 familias que presentan este patrón reproductor. Por otro lado, los anfisbénidos son ovíparos; sin embargo, sólo se tiene documentado un género que es vivíparo: Trogonophis (Blackburn, 1985; Blackburn, 2015). Mientras que de las 38 familias de lagartijas se tienen registradas 13 familias que son vivíparas (Agamidae, Anguidae, Chamaeleonidae, Cordylidae, Corytophanidae, Diplodactylidae, Lacertidae, Liolaemidae, Phrynosomatidae, Scincidae, Shinisauridae, Xantusiidae, Xenosauridae) (Stewart y Blackburn, 2014). Nullius in verba 16 Todas las especies de reptiles vivíparos se encuentran esparcidos en un amplio rango de regiones geográficas, altas latitudes y elevadas altitudes (Tinkle y Gibbons, 1977); razón por la cual se establece que la viviparidad surge a partir de la oviparidad (Packard et al., 1977; Tinkle y Gibbons, 1977; Shine y Guillette, 1988; Guillette, 1993). En este sentido Guillette (1993) y Blackburn (2000) definen a la viviparidad como la retención del embrión dentro del útero y que finaliza cuando la embriogénesis esté completa. Diferentes investigadores han tratado de explicar el tránsito de la oviparidad hacia la viviparidad, estudiando especies emparentadas que poseen tanto poblaciones ovíparas como vivíparas (Lerista bougainvillii, Qualls y Shine, 1998; Saiphos equalis, Smith y Shine, 1997; Zootoca (Lacerta) vivipara, Heulin et al., 2002; Stewart et al., 2004a) y han propuesto que el surgimiento de la viviparidad se estructura en términos de costo-beneficio, presiones selectivas y exaptaciones (Cuadro 1) (Tinkle, 1969; Packard et al., 1977; Tinkle y Gibbons, 1977; Shine, 1985; Calderón-Espinosa et al., 2006). Entre los beneficios que se han enfatizado se encuentran los siguientes: La protección de las crías en contra de los peligros ambientales (temperaturas extremas, humedad, ataque por microorganismos y depredación), la adecuada termorregulación materna de los embriones, la optimización de los fenotipos de la descendencia por parte de las hembras y la facilidad para poder asignar el sexo de su progenie (Packard et al., 1977; Stewart y Blackburn, 2014; Zúñiga-Vega et Figura 7. Registro fósil de Dinocephalosaurus, el primer archosauromorpho que tuvo la capacidad de desarrollar la viviparidad (hace 245 MA). A) Reconstrucción del embrión a partir de las cervicales y las vértebras fosilizadas, en el análisis no se hallaron membranas calcificadas que impidieran la comunicación materno-fetal. B) Reconstrucción paleobiológica de Dinocephalosaurus, puede observarse la posición aproximada del embrión dentro de la madre. Modificado de Liu et al., 2017. Nullius in verba 17 al., 2016). Aunque la viviparidad puede beneficiar la sobrevivencia de la camada, también puede conferir un precio a la hembra gestante, entre las desventajas más sobresalientes se encuentra: Disminución del rendimiento locomotor y debilidad fisiológica de las hembras gestantes (Stewart y Blackburn, 2014), esta situación implicaría mayor consumo de alimento durante este periodo, así como el incremento de la posibilidad de que sea depredada y con ello la pérdida total de la camada (Tinkle y Gibbons, 1977). Cuadro 1. Beneficios y costos potenciales del desarrollo de la viviparidad en lagartijas. Modificado de Tinkle y Gibbons, 1977 y Stewart y Blackburn, 2014. Beneficios Costos potenciales Protección de los embriones ante los factores ambientales. Disminuye el rendimiento locomotor Asegura que la descendencia nazca en un lugar seguro. Altera las actividades diarias de las hembras. Permite el uso de una amplia gama de entornos. Aumenta la depredación de las hembras gestantes. Permite la adecuada termorregulación materna de los embriones. Debilita fisiológicamente a la hembra. Permite el adecuado suministro de oxígeno hacia los embriones. Disminuye el tamaño de las camadas. Permite que las hembras optimicen los fenotipos de la descendencia. Propicia el comportamiento alterado de la termorregulación. Permite la asignación del sexo. Restringe el espacio materno de las crías. Permite la reabsorción de huevos infértiles. Condiciona el reabastecimiento de las reservas lipídicas Asegura el transporte de nutrientes transplacentario. Restringe el recambio de individuos entre las poblaciones. Se asume que la selección natural opera en todas las etapas del ciclo de vida de un organismo, de tal manera que los embriones y los adultos presentan modificaciones en su estructura y función permitiéndoles adaptarse al ambiente en el cual ellos se desarrollan (Packard et al., 1977). El modelo de transición de la oviparidad hacia la viviparidad implica una serie de especializaciones que a continuación se enlistan: En primer lugar, el tiempo de retención del huevo debe aumentarse de modo que el embrión complete su desarrollo Nullius in verba 18 dentro de la madre. En segundo lugar, el grosor de la membrana de la cáscara tuvo que haber disminuido gradualmente hasta desaparecer en una etapa del desarrollo que impediría la comunicación entre los tejidos maternos y embrionarios. En tercer lugar, asociado con el alargamiento del periodo de gestación se acopló el funcionamiento de un órgano endocrino transitorio materno, el CL, que se ha relacionado principalmente con la secreción de la P4 (Shine y Guillette, 1988; Guillette, 1993; Blackburn, 2000; Albergotti y Guillette, 2011). Shine y Guillette (1988) sugirieron que el incremento en la duración de la secreción de P4 circundante fue un factor importante en la retención del huevo durante la evolución hacia la viviparidad. Y finalmente, en cuarto lugar, el surgimiento de la placenta que es una estructura derivada de los anexos embrionarios necesaria para el intercambio materno-fetal (Guillette, 1993; Blackburn, 2000). En este contexto, la placenta se define como cualquier aposición o fusión de órganos fetales a los tejidos maternos o paternos para el intercambio fisiológico (Mossman, 1937). La viviparidad y la placentación han coevolucionado entre los miembros del orden Squamata en respuesta a las presiones selectivas del ambiente (Guillette, 1993; Albergotti y Guillette, 2011) y se considera como un sitio de constante intercambio que potencialmente promueve la competencia de recursos entre la madre y los embriones (Stewart y Blackburn, 2014). Hipótesis sobre el origen de la viviparidad: Diversas investigaciones se han llevado a cabo para proponer hipótesis por las cuales se explique la evolución de la viviparidad entre los reptiles. Muchas de ellas se enfocan a los factores que inciden sobre la mortandad de los embriones en el nido, favoreciendo así la extensión en el tiempo de retención uterina de los huevos (Shine y Bull, 1979; Shine, 1983). Otras teorías sugieren que existen ciertas especies que están preadaptadas para evolucionar hacia la viviparidad, en estas la sobrevivencia de la hembra gestante no se ve afectada por la retención de huevos (Bassiana duperreyi, Shine, 2002; Eulamprus heatwolei, Shine, 2004) (Shine, 1995; Martínez-Torres, 2013). Nullius in verba 19 Hipótesis basadas en factores ambientales: Hipótesis del clima frío Esta hipótesis propone que las especies que son vivíparas residen en zonas geográficamente más frías que las especies ovíparas (Tinkle y Gibbons, 1977; Shine, 2004). En un clima de alta montaña los regímenes térmicos en los sitios de anidación son menos propicios para el transcurso de la embriogénesis, por lo que la temperatura corporal de las hembras gestantes resulta ser más elevada que el sustrato (Shine, 2002). Esta diferencia de temperaturas acelera el desarrollo embrionario, de modo que las crías nacen antes de que ocurran las heladas del otoño o las inundaciones y, por tanto, poseen una mayor probabilidad de supervivencia (B. i. imbricata, Guillette y Casas-Andreu, 1987; P. copei, Ramírez-Bautista et al., 1996; P. lynxe, Ramírez-Bautista et al., 1998) (Shine, 1983; Shine, 1985). Hipótesis de ambientes tropicales Tradicionalmente se asume que las especies vivíparas son encontradas en los hábitats donde su estrategia reproductora se ha adquirido. Sin embargo, las distribuciones actuales de los miembros del orden Squamata muestran especies vivíparas en ambientes tropicales o desérticos (Serpientes: Boa constrictor occidentalis, Bertona y Chiaraviglio, 2003; Crotalus durissus, Barros et al., 2012. Lagartijas: Xenosaurus grandis, Ballinger et al., 2000; Lepidophyma sylvaticum, Ramírez-Bautista et al., 2008; Trioceros bitaeniatus y T. jacksonii, Andrews y Karsten, 2010) (Shine, 1985), por lo que existe una serie de factores comunes que permitieron alcanzar este patrón reproductor independientemente del ambiente que habiten (Blackburn, 2000). La humedad y la aridez extrema son factores que se han catalogado como presiones de selección que orillaron a las hembras a retener prolongadamente los huevos (Shine, 1985). Y esto se ha supuesto en especies de lagartijas (Calotes versicolor, Shanbag et al., 2001; S. ochoterenae, Bustos, 2009) y serpientes (Acanthophis praelongus; Webb et al., 2006), donde la ovoposición frecuentemente es seguida por un aumento en la humedad ambiental. Nullius in verba 20 Esta correlación ha sugerido que la viviparidad pudo haber surgido a consecuencia de la deficiencia en el transporte de agua del sustrato hacia el huevo (Webb et al., 2006). Hipótesis basadas en los hábitos de los organismos: Hipótesis por hábitos acuáticos o arbóreos También se ha considerado que dependiendo del tipo de hábitat que exploten los organismos, estos han evolucionado hacia la viviparidad. Los reptiles que llevan una vida acuática o que habitan en el dosel de los árboles les sería muy complicado encontrar sitios para regurardar a sus crías (Tinkle y Gibbons, 1977; Webb et al., 2006). Por tanto, la viviparidad representa para estos organismos una ventaja adaptativa ya que nunca tendrían que regresar a tierra firme para proteger a su progenie (Shine, 1985; Blackburn y Sidor, 2014). Desarrollo de membranas extraembrionarias: Durante el desarrollo embrionario de los reptiles se producen estructuras que están destinadas en cubrir las necesidades fisiológicas de las crías (nutrición, excreción y respiración) así como su protección (Torrey, 1983; Stewart y Thompson, 2009a). Estos órganos son las membranas extraembrionarias o anexos embrionarios y su desarrollo ocurre fuera del embrión. Tanto en los reptiles como en el resto de los amniotas (aves y mamíferos), sus embriones desarrollan la misma gama de estas membranas y su constitución resulta ser muy conservada (Stewart y Blackburn, 1988). El alto grado de homología y su desarrollo conservado hace que la comparación entre los distintos clados de amniotas sea significativa (Villagrán-Santa Cruz, 1993; Thompson y Speake, 2006) (Figura 8). Nullius in verba 21 Filogenéticamente la primera membrana en aparecer fue el saco vitelino y es el primer anexo que se encarga de la nutrición (Villagrán-Santa Cruz, 1993; Stewart y Thompson, 2009a). Durante la transición hacia la viviparidad esta membrana inicialmente se conformó por ectodermo y endodermo expandido sobre el vitelo (Torrey, 1983). Sin embargo, antes de que se extendiera completamente se incorporó el mesodermo esplácnico en la región ventro-lateral, constituyéndose así a la onfalopleura trilaminar que formará a futuro a la onfaloplacenta (Thompson y Speake, 2006; Blackburn y Flemming, 2009). A diferencia del resto de los amniotas, en las lagartijas, el mesodermo puede invadir una parte interna del saco vitelino y conformar a la masa asilada de vitelo (Villagrán-Santa Cruz, 1989; Thompson y Speake, 2006; Ramírez-Pinilla, 2010). Se ha señalado que el mesodermo proporciona las condiciones óptimas para generar a futuro el sitio donde ocurrirá la hematopoyesis, además de propiciar la formación de los primordios de la circulación vitelina (Villagrán-Santa Cruz, 1989). Lo anterior, se ha observado en la ontogenia de: Figura 8. Regionalización de las membranas extraembrionarias en un estadio tardío de desarrollo. Alantoides (Al), amnios (Am), corión (Co), saco vitelino (Sv), embrión (E). Modificado de Martínez-Torres, 1997. Nullius in verba 22 Sceloporus aeneus (Guillette y Jones, 1985), Chalcides chalcides (Blackburn y Callard, 1997), Mabuya mabouya (Jerez y Ramírez-Pinilla, 2003) y Z. vivipara (Stewart et al., 2004a). Posteriormente, el mesodermo se separa para formar una somatopleura externa (ectodermo y mesodermo no vascularizado) y una esplacnopleura interna (endodermo y mesodermo vascularizado). A partir de la somatopleura surge el amnios y el corión (Torrey, 1983; Thompson y Speake, 2006). Se ha señalado que la aparición del amnios fue una consecuencia del crecimiento exagerado del alantoides y que las secreciones producidas por el embrión permitieron su movilidad, además de que secundariamente se promovió su protección (Szarski, 1968). Por último, el alantoides se desarrolla a manera de una evaginación de la parte posterior del intestino del embrión. De ahí se extiende hacia el interior del celoma extraembrionario y forma un gran saco que rodea por completo toda la circunferencia embrionaria. El mesodermo del corión y del alantoides se fusionan y se vuelven sumamente vascularizados, formando así la membrana corioalantoidea (Torrey, 1983; Stewart y Blackburn, 1988). Las funciones iniciales del alantoides son el intercambio gaseoso y el almacenaje de desechos nitrogenados producidos por el metabolismo embrionario (Villagrán-Santa Cruz, 1993). Una vez alcanzada la viviparidad el corioalantoides desarrolló otras funciones (por ejemplo la transferencia de nutrientes de la madre al embrión). Categorías placentarias en reptiles: En función de la organización que guardan las membranas extraembrionarias con el tejido materno se han reconocido tres categorías placentarias en los reptiles del orden Squamata: 1) corioplacenta, 2) las situadas en el polo abembrionario derivadas del saco vitelino (placenta coriovitelina, onfaloplacenta y onfaloalantoplacenta) y 3) alantoplacenta o placenta corioalantoidea (Stewart y Thompson, 2000; Ramírez-Pinilla, 2010). Nullius in verba 23 La corioplacenta se forma tempranamente por la aposición del epitelio uterino y el corión. Esta estructura aparece brevemente durante la embriogénesis (Stewart y Blackburn, 1988; Stewart y Thompson, 2000) y debido a que el corión no se encuentra vascularizado, necesita la conjunción del alantoides o del saco vitelino para llevar a cabo un intercambio materno-fetal eficiente (Ramírez-Pinilla, 2010). En el caso de las placentas derivadas del saco vitelino, la placenta coriovitelina se integra a partir de la vascularización de la onfalopleura trilaminar, que se pone en yuxtaposición con el útero; sin embargo, se interrumpe cuando la somatopleura y la esplacnopleura se separan durante la formación del celoma extraembrionario (Villagrán-Santa Cruz, 1989). La interacción funcional entre la onfalopleura bilaminar de la masa aislada de vitelo y el útero conforma la onfaloplacenta (Martínez-Torres, 1997; Stewart y Thompson, 2000). Posteriormente, de este último tipo placentario se deriva la placenta onfaloalantoidea que está conformada por la expansión del alantoides dentro del surco de la yema (Villagrán- Santa Cruz, 1989; Ramírez-Pinilla, 2010). Es de resaltar que todos estos tipos placentarios se desarrollan en la región abembrionaria (Martínez-Torres, 1997). El alantoides es un saco expansivo que llena el celoma extraembrionario y rodea la mayor parte de la circunferencia del embrión, ocurriendo así una fusión con el corión (Villagrán- Santa Cruz, 1989). La íntima aposición del corioalantoides vascularizado con el útero se conoce como placenta corioalantoidea o alantoplacenta, aunque en ciertos casos suele presentarse la membrana de la cáscara interpuesta entre ellos (Stewart y Thompson, 2000; Ramírez-Pinilla, 2010). Una vez formado este tipo placentario permanece hasta concluir la embriogénesis. En los reptiles del orden Squamata se han descrito y clasificado cuatro tipos de alantoplacenta en función del grado de plegamiento entre los tejidos uterinos y coriónicos, además de las características histológicas de la interface materno-fetal (Weekes, 1935; Blackburn, 1993a) (Figura 9, Cuadro 2). Nullius in verba 24 Figura 9. Clasificación de los diferentes tipos de alantoplacentas en
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