03 septiembre 2014

EL CALCIO Y NUESTROS HUESOS

Figura 1.- La ingesta de leche durante
el crecimiento es fundamental para
un correcto desarrollo óseo. Tomada
de Shutterstock.
Cuando nos hacemos mayores y volvemos el pensamiento atrás hacia nuestra infancia, la persona que destaca, sin duda, es nuestra madre. Ligada a ella irremediablemente es aquella insistencia en tomar leche para nuestros huesos. Después, la campaña de publicidad histórica e insistente de una marca de yogures nos enseñó que aquello que tenía la leche que necesitaban nuestros huesos era CALCIO.






Figura 2.- El esqueleto es el
almacén corporal de calcio
Un consejo para empezar: si quieres mantener tus huesos fuertes, no viajes al espacio.



Lo cierto es que, a pesar de ser la función socialmente más conocida, mantener la estructura de huesos y dientes ni es la única, ni mucho menos la más importante. El latido del corazón, el impulso nervioso y la coagulación sanguínea son procesos biológicos vitales para nuestra supervivencia y que dependen del calcio, de su papel como mensajero celular (pincha aquí para conocer más sobre esta función del calcio). El calcio que interviene en estos y otros procesos supone el 1% del total de nuestro cuerpo y se encuentra localizado mayoritariamente en el fluido extracelular que rodea las células, en la sangre, los tejidos blandos y en el interior de las células. El restante 99% de este mineral está en los huesos (aproximadamente 1Kg), que actúan así como almacén de este mineral y al que se acude cuando la ingesta de calcio no es suficiente para mantener las otras funciones. Cuando esto sucede, la Hormona Paratiroidea o PTH y la vitamina D son dos hormonas fundamentales para esta regulación. 



EL CALCIO Y LA ESTRUCTURA DE LOS HUESOS

El concepto de los huesos como mero almacén para el calcio es obviamente una simplificación, porque este mineral no es un componente estático de nuestro esqueleto, sino que es fundamental para darle solidez a su estructura. La Autoridad Europea de Seguridad Alimentaria (EFSA) recoge en un informe científico emitido en 2009 la importancia del calcio para nuestro esqueleto. Tras una revisión de los trabajos de investigación hasta esa fecha, concluye que se necesita una ingesta adecuada de calcio durante la infancia y la adolescencia para conseguir el máximo de masa ósea en el adulto joven, lo que determina de forma importante el estado mineral óseo en edad más avanzada. El crecimiento, desarrollo y mantenimiento de los huesos están estrechamente relacionados con la cantidad de calcio de la dieta. Una ingesta deficiente puede contribuir a un desarrollo inadecuado de los huesos durante el crecimiento y a acelerar la pérdida de masa ósea en adultos y personas mayores. Según la misma institución, otros nutrientes también son importantes para el mantenimiento de los huesos: magnesio, manganeso, proteínas, fósforo, vitamina C (por su papel en la producción de colágeno), cinc, vitamina K y, por supuesto, la Vitamina D.


Figura 3.- Nutrientes importantes para el mantenimiento de los huesos. 


A pesar de la aparente solidez y rigidez de los huesos, éstos son estructuras vivas, dinámicas y flexibles que se regeneran de forma continua. En una persona adulta, cada año se renueva el 5-10 % del esqueleto, consiguiendo la renovación total en unos 10 años. Lejos de ser un mero mazacote de minerales, los huesos están formados por zonas de diferente grado de compactación. El hueso compacto o cortical es el que se sitúa en la parte más exterior, el que delimita el propio hueso y constituye el material más compacto. Unido a él y hacia el interior se sitúa el hueso esponjoso o trabecular, con una menor densidad y formando una estructura en forma de rejilla. Estos dos componentes son los responsables de la dureza y la flexibilidad del hueso, gracias a las sales minerales cristalizadas y a las fibras de colágeno localizadas entre ellas respectivamente. Pero los huesos tienen también zonas huecas, la cavidad medular, por donde circula la médula ósea en los huesos grandes y que es el objetivo de los trasplantes de médula para personas con enfermedades graves de las células sanguíneas.


Figura 4.- Partes del hueso

Los huesos están formados por varios componentes:
- El mayoritario es la hidroxiapatita, que es una sal de calcio y fósforo que constituye el 65% del hueso.
- Un 25% es agua (parte de ella en las células óseas).
- El colágeno es el otro componente fundamental que representa el 10% del total y sobre el que se deposita el mineral óseo y que proporciona flexibilidad.
- Los osteocitos, células que provienen de los osteoblastos y que quedan atrapados en la matriz ósea.

- Otros minerales como el magnesio, sodio y bicarbonato también están presentes en pequeñas cantidades.

Figura 5.- Estructura del hueso

El tejido óseo está en continua renovación en un equilibrio entre la generación y la pérdida de material. Este proceso dinámico denominado "remodelación ósea" se debe a dos tipos de células: osteoblastos y osteoclastos. Los primeros depositan hueso nuevo, mientras que los segundos lo destruyen en lo que se denomina reabsorción (resorción) ósea. Durante el crecimiento, el balance entre estos dos procesos es positivo, con la creación de hueso nuevo; después, hasta los 30-40 años el balance es cero, de modo que uno y otro se compensan; mientras que a partir de esa edad, el balance es negativo, predominando la pérdida de hueso. 

Cuando se produce la regeneración normal del hueso, los precursores de los osteclastos se diferencian en osteoclastos mononucleados (pre-osteoclastos) y a continuación éstos se funden para dar lugar a los osteoclastos multinucleados (varios núcleos). Éstos, una vez activados, liberan ácido y proteasas que disuelven el mineral óseo y las proteínas de la matriz respectivamente, lo que destruye el hueso (reabsorción). En respuesta a esta acción, los osteoblastos que rodean al hueso acuden al lugar donde se ha producido la reabsorción y construyen hueso nuevo. Para ello, producen proteínas de la matriz extracelular, mayoritariamente colágeno, además de liberar calcio y fosfato a esa matriz, lo que promueve la formación de cristales de hidroxiapatita en un proceso denominado “mineralización ósea”. Además, estos osteoblastos quedan embebidos en la estructura del propio hueso atrapados en la matriz extracelular y se convierten en osteocitos. En todo este proceso de reabsorción y formación de nuevo hueso participan numerosas moléculas como hormonas, citoquinas y factores de crecimiento, entre ellos RANK, que es el que se ilustra en la figura.


Figura 6.- Remodelación ósea


Algunas circunstancias pueden hacer que se potencie la reabsorción, con la consecuente pérdida de material óseo y, por lo tanto, debilitamiento del hueso. Una ingesta deficitaria de calcio hace que no haya suficiente mineral para sus otras funciones vitales, por lo que debe acudirse al almacenado en los huesos, que se consigue gracias a la destrucción del material óseo por parte de los osteoclastos y liberando así el mineral al torrente sanguíneo. Por esta razón es tan importante cumplir con las recomendaciones nutricionales de ingesta de calcio diaria. Una destrucción continua de hueso puede producir osteoporosis, en donde la densidad ósea está muy disminuida.


Figura 7.- Los viajes al espacio reducen
la masa ósea.
Otra circunstancia que disminuye la masa ósea es viajar al espacio. Según los estudios realizados en astronautas en estancias reales y simuladas, la reabsorción de hueso aumenta en el espacio y esto, unido a que la formación de hueso no se ve alterada, da un resultado neto de pérdida de calcio y de mineral óseo durante los viajes espaciales.







EL CALCIO DE LA DIETA

Las diversas instituciones nacionales e internacionales insisten en la importancia de ingerir diariamente productos lácteos, por su alto contenido en calcio. La Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC) nos recomienda tomar 2-4 raciones de estos alimentos (adultos). Sin embargo, también los frutos secos, por ejemplo, contienen cantidades importantes de calcio y, por supuesto, todos aquellos alimentos enriquecidos con este mineral, aunque su importancia como fuente de calcio está muy limitada.


Figura 8.- Pirámide de la Alimentación Saludable y raciones de lácteos recomendados por la Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC)

Aquí hay que tener en cuenta un concepto fundamental que determina la cantidad de un nutriente que realmente puede utilizar nuestro cuerpo. Es la “biodisponibilidad" de ese nutriente. Para entenderlo nada más fácil que aquello que todos hemos oído de que el calcio de la leche se absorbe mejor. Esto es así porque hay una serie de factores que influyen en la cantidad de calcio que finalmente nuestro cuerpo puede absorber y utilizar (su biodisponibilidad). Aquí se incluyen dos tipos de factores: los que dependen del propio individuo y aquellos que vienen dados por las características del alimento y del nutriente. Diferencias genéticas, estado nutricional, la edad, la etapa de la vida (embarazo, crecimiento, lactancia) o incluso la ingesta de medicamentos son factores personales que determinan la cantidad de un nutriente que finalmente nuestro cuerpo puede absorber y utilizar. La forma química del nutriente, la presencia de componentes en el alimento que lo secuestren y la absorción en el aparato digestivo son ejemplos de factores que dependen del nutriente o del alimento.
En conclusión, al hablar de un alimento como fuente de un determinado nutriente, debemos tener en cuenta tanto la cantidad total que contenga, como la biodisponibilidad en ese alimento en particular. Esto no sólo sucede con el calcio, sino con todos los nutrientes, en mayor o menor medida.

En las tablas a continuación se incluyen algunos componentes de los alimentos o situaciones fisiológicas que aumentan o disminuyen la absorción de este calcio como parte de los factores que determinan su biodisponibilidad (tomado de Emkey 2012; mirar en Referencias).

Tabla 1.- Componentes de los alimentos que afectan la absorción de calcio
Componentes de los alimentos que aumentan la absorción de calcio
Componentes de los alimentos que disminuyen la absorción de calcio
Proteínas
Cafeína
Grasas
Fitatos
Hidratos de carbono
Oxalatos
Vitamina D (1,25(OH)2D)

Lactosa

Lisina (aminoácido)

Probióticos y prebióticos



Tabla 2.- Situaciones fisiológicas que afectan la absorción de calcio
Situaciones fisiológicas que aumentan la absorción de calcio
Situaciones fisiológicas que disminuyen la absorción de calcio
Crecimiento
Deficiencia en vitamina D
Embarazo
Alcoholismo crónico
Lactancia
Edad
Obesidad
Menopausia

Enfermedad celíaca

Cirugía bariátrica

Pérdida de peso

Hipertiroidismo

Nicotina (fumadores)


La leche y otros productos lácteos contienen varios componentes que aumentan la absorción del calcio: lactosa, proteínas, vitamina D y cantidades importantes de lisina. Sin embargo, alimentos enriquecidos en calcio y cuyo objetivo comercial es sustituir a la leche, como la bebida de soja, carecen de lactosa y además contienen otros componentes como fitatos y oxalatos que secuestran el calcio y disminuyen su absorción. Además, un importante debate que también afecta a estos alimentos enriquecidos es el que está teniendo lugar desde hace más de una década con respecto a la biodisponibilidad de los suplementos de calcio y sus diferentes formas químicas.


REGULACIÓN DEL CALCIO SANGUÍNEO

Las dos hormonas fundamentales en la homeostasis (equilibrio) del calcio en nuestro cuerpo son la hormona paratiroidea (PTH), producida y secretada por las glándulas paratiroideas, y la vitamina D, producida por el concordato piel, hígado y riñón. Otra hormona, la calcitonina, secretada por la glándula tiroides, disminuye los niveles de calcio en sangre al inhibir la actividad de los osteoclastos, aunque su papel en la regulación diaria apenas es importante. La regulación de la absorción de calcio por la vitamina D la puedes encontrar en el artículo “La Vitamina D de mis huesos”. En cuanto a la PTH, las glándulas paratiroides que la secretan son cuatro, están situadas en el cuello, detrás de las glándulas tiroideas y son del tamaño de un grano de arroz. Su única función es regular la concentración de calcio en la sangre.

Una ingesta deficiente de calcio provoca una disminución en los niveles sanguíneos y en el líquido extracelular de este mineral. Las células de las glándulas paratiroides tienen un sistema muy sensible de detección de los niveles de calcio, de modo que pequeñas disminuciones disparan la secreción de la PTH acumulada en vesículas dentro de las células. Esta hormona es liberada a la sangre, desde donde accede a diferentes órganos en donde ejerce sus efectos para restaurar los niveles de calcio sanguíneo.




Figura 9.- Regulación de los niveles de calcio en la sangre y en el líquido extracelular


Riñón
  • La PTH favorece la eliminación de fosfato, lo que hace disminuir la concentración de éste en el torrente sanguíneo y, en consecuencia, aumenta el calcio en el fluido extracelular. 
  • Aumenta la reabsorción renal del calcio, lo que disminuye la eliminación de este mineral en la orina y lo devuelve a la sangre.
  • Aumenta la síntesis y secreción de vitamina D (1,25(OH)2D), que a su vez aumenta la absorción intestinal de calcio y también la reabsorción en el riñón (pinchar aquí para una explicación más detallada). Algunos estudios sugieren que la PTH también puede tener un efecto directo sobre la absorción intestinal de calcio independiente de la vitamina D, aunque esta hipótesis está aún por confirmar.
Hueso
  • La PTH aumenta la actividad destructora de los osteoclastos, lo que hace que el calcio almacenado se vierta a los vasos sanguíneos que lo rodean. Esto lo hace a través de los propios osteoblastos, que secretan una serie de factores en respuesta a la hormona que hace que los osteoclastos se activen y reabsorban hueso. La destrucción del hueso hace que el mineral depositado se libere a la sangre y con él el calcio. 


Cuando los niveles de calcio en la sangre y en el fluido extracelular se han recuperado, la secreción celular de PTH disminuye o incluso se para. Además, la glándula paratiroides secreta unos fragmentos de PTH que actúan inhibiendo los efectos de la propia hormona (antagonistas). Esta regulación tiene lugar de forma normal a lo largo del día, lo que consigue mantener una concentración estable de calcio en la sangre y en el fluido extracelular. Las consecuencias importantes tienen lugar cuando la deficiencia de calcio se prolonga en el tiempo, puesto que puede provocar pérdida continua de masa ósea y generar patologías como la osteoporosis o la osteopenia, donde la estructura interna del hueso está seriamente debilitada, lo que lo hace más sensible a roturas.



Figura 10.- Densidad ósea en un adulto joven y en un caso de osteoporosis



REFERENCIAS
- "Williams Textbook of Endocrinology". Kronenberg. Saunders Elsevier. 2008.
- "Medical physiology”. Boron, Boulpaep. Elsevier Saunders. 2012.
- “Anatomía y Fisiología”. Thibodeau y Patton. Elsevier Mosby. 2007.
- The American Society for Bone and Mineral Research (ASBMR)
- Universidad de Cantabria. Open Course Ware. “Biogerontología”. 2011.
- “Coupling the activities of bone formation and resorption: a multitude of signals within the basic multicellular unit”. NA Sims, & TJ Martin. 2014. BoneKEy Reports 3, Article number: 481.
- “Scientific Opinion on the substantiation of health claims related to calcium and maintenance of bones and teeth (ID 224, 230, 231, 354, 3099), muscle function and neurotransmission (ID 226, 227, 230, 235), blood coagulation (ID 230, 236), energy-yielding metabolism (ID 234), function of digestive enzymes (ID 355), and maintenance of normal blood pressure (ID 225, 385, 1419) pursuant to Article 13(1) of Regulation (EC) No 1924/20061”. EFSA Journal 2009; 7(9):1210
- “EU Register on Nutrition and Health claims”.
- “Fifty years of human space travel: implications for bone and calcium research”. 2014. SM Smith, SA Abrams, JE Davis-Street, M Heer, KO O’Brien, ME Wastney, SR Zwart. Annu. Rev. Nutr.. 34:377–400
- “Calcium metabolism and correcting calcium deficiencies”. 2012. RD Emkey, GR Emkey. Endocrinol Metab Clin N Am 41 527–556

- "Gastric acid, calcium absorption, and their impact on bone health". 2013. S Kopic, JP Geibel. Physiol Rev. 93: 189-268.
- Parathyroid.com en Español.


IMÁGENES
- Figura 2 e imagen del esqueleto en Figura 3.- Tomada de la Universidad de Salamanca (enlace)
- Figura 4.- Imagen de rayos X tomada de akeg en flickr
     Imagen del fémur tomada de The American Society for Bone and Mineral Research (enlace)
     Esquema del hueso: Propiedad Intelectual del Laboratorio de Antropología Física y Anatomía Humana - Laboratorio de Técnicas Anatómicas
- Figura 5.- Tomada de la página web del Dr. Luis Marcano (enlace)

- Figura 6.- Tomado de Jesus Scott en Slideplayer.us (enlace), que a su vez ha sido una adaptación de Boyle WJ et al. Nature. 2003, 423: 337-342.
- Figura 7.- Tomado de NASA
- Figura 8.- Tomado de "Guía de la alimentación saludable". 2004. Sociedad Española de Nutrición Comunitaria (SENC)
- Figura 9.- Imagen de la familia: Anthea Sieveking en Wellcome Images
     Glándulas paratiroides: original de National Cancer Institute - USA (enlace

     Hueso: original de Wellcome Library
     Imagen de la reabsorción ósea tomada del II Congreso Virtual Hispanoamericano de Anatomía Patológica (enlace).
- Figura 10.- Tomada de The American Society for Bone and Mineral Research (enlace) aunque original de Ralph Müller.


20 junio 2014

CALCIO, el mensajero universal

El calcio es fundamental para la salud de nuestros huesos
Figura 1.- El calcio es fundamental para la salud
de nuestros huesos. [Ver la sección
"Imágenes" para los créditos]
Es de todos conocido el importante papel del calcio en el crecimiento, desarrollo y mantenimiento de los huesos. Sin embargo, la visión de este mineral como un factor exclusivo para tener unos huesos fuertes es una perspectiva limitada. Ya en 1883 Sydney Ringer encontró que el calcio también jugaba un papel crucial en la contracción del corazón, aunque aún debían pasar muchos años antes de que se averiguara cómo.








El calcio es un mensajero intracelular
Figura 2.- El calcio es un mensajero
celular.
Está claro que el calcio no es una hormona, aunque tiene mucho en común con ellas... Si recordamos, definíamos una HORMONA como un mensajero químico encargado de transmitir información de un tejido a otro que estaba alejado, adonde llegaba gracias al riego sanguíneo. El calcio también es un mensajero, pero en este caso comunica moléculas situadas en diferentes partes de la célula y, por lo tanto, se mueve en un ámbito mucho más restringido que las hormonas. Diferencias y similitudes aparte, les une algo más importante: muchas hormonas necesitan el calcio para poder conseguir su objetivo.

En entradas anteriores veíamos que el mensaje que transmiten las hormonas debe entrar dentro de la célula para poner en marcha la respuesta adecuada. Ya sea que la hormona pueda introducirse ella misma o no en el interior de la célula, el caso es que interacciona con su receptor especial (específico) y lo activa, lo que pone en marcha una cascada de señalización en la que el mensaje se pasa de molécula en molécula hasta que finalmente provoca la respuesta celular buscada (para más detalles pulsa en el enlace).

La hormona activa su receptor en la célula y éste pone en marcha un mecanismo que produce una respuesta
Figura 3.- La interacción de la hormona con su receptor provoca la activación de éste, lo que pone en marcha un mecanismo de señalización intracelular que da lugar a la respuesta celular adecuada. Autora: Ana B. Ropero
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Muchas son las moléculas ‘señalizadoras’ implicadas en estas cascadas y lo hacen dependiendo de la hormona que la haya provocado. Aunque el calcio es en realidad un átomo (ión) y no una molécula, es considerado uno de los señalizadores más importantes dentro de nuestras células. Su peculiaridad reside en que desencadena auténticas mareas de iones de calcio saliendo a borbotones de sus lugares de descanso o provenientes del exterior, con lo que inundan grandes zonas de la célula. Este calcio, entonces, se une a moléculas especiales, activándolas así y formando parte de esa cadena de mensajeros fundamental para el buen funcionamiento de nuestras células.



Por este papel como mensajero, el calcio participa en multitud de procesos celulares que constituyen la base del funcionamiento de nuestro cuerpo, y no sólo en el esqueleto: latido cardiaco, transmisión del impulso nervioso a través de las neuronas, división celular para formar nuevas células, transcripción génica (producir proteínas a partir de los genes), fagocitosis (células engullendo microbios), migración celular, coagulación sanguínea, son sólo algunos ejemplos.




El calcio es fundamental para procesos fisiológicos como el latido del corazón, la coagulación sanguínea, la fagocitosis, la transmisión del impulso nervioso y la división celular
Figura 4.- El calcio es fundamental para numerosos procesos fisiológicos. [Ver la sección
"Imágenes" para los créditos]

Ya hemos comentado en este blog algunos ejemplos de procesos celulares que dependen del calcio, como la regulación de la secreción de insulina en el páncreas por los estrógenos, gracias al calcio que entra del exterior de las células beta (puedes ver el artículo aquí). La propia glucosa hace uso de este mismo ión para provocar la salida de la insulina al torrente sanguíneo tras una comida.


ACTIVACIÓN DEL OVOCITO TRAS LA FECUNDACIÓN


Un ejemplo de proceso fisiológico donde la participación del calcio es fundamental es la activación del ovocito tras su fecundación para, junto al espermatozoide, poder desarrollar un embrión. Este proceso depende directamente de un aumento de la concentración de calcio dentro del propio ovocito que se dispara inmediatamente después de su fertilización.


Si recordamos, el ovocito que se libera tras la ovulación está rodeado de varias capas que debe atravesar el espermatozoide: corona radiada, zona pelúcida y espacio perivitelino. Cuando un espermatozoide las atraviesa todas, se ancla al ovocito a través de moléculas de adhesión específicas presentes en la membrana de ambos gametos y finalmente éstas se fusionan (puedes ver un artículo donde explicamos los procesos que conducen a la fecundación aquí). Como consecuencia, el contenido de la cabeza del espermatozoide se introduce en el ovocito, que incluye tanto el núcleo como multitud de moléculas con funciones diversas. 

Fusión de las membranas del espermatozoide y el ovocito tras la fecundación
Figura 5.- Fusión de las membranas del espermatozoide y el ovocito tras la fecundación. Autora: Ana B. Ropero
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De entre todas esas moléculas del espermatozoide que se introducen en el ovocito, la fosfolipasa C zeta, junto con sus parientes del ovocito, son las responsables de provocar la salida masiva de calcio del retículo endoplásmico donde se encuentra almacenado (para conocer más sobre las partes de una célula, mirar este vídeo). Estas proteínas-enzimas producen una molécula señalizadora, IP3, que se une a sus receptores en la superficie del retículo endoplásmico y provocan la salida del calcio a través de canales específicos. También se ha visto que es importante para la activación completa del ovocito la entrada de calcio del exterior. 

Como sucede con muchos otros procesos y contrario a lo que se podría esperar, la señal de calcio se da de forma periódica, es decir, el calcio no inunda el citosol del ovocito y se queda ahí permanentemente, sino que entra y sale provocando oscilaciones en su concentración que se van sucediendo en el tiempo. En la gráfica se puede ver una gráfica donde se ha representado cómo cambian los niveles de calcio dentro del citosol del ovocito según transcurre el tiempo.


Tras la fusión de las membranas, el contenido del espermatozoide se introduce en el ovocito y provoca la entrada de calcio procedente del exterior y del retículo endoplásmico.
Figura 6.- Papel del calcio como molécula señalizadora tras la fecundación del ovocito por un espermatozoide. [Ver la sección "Imágenes" para los créditos]



Este aumento de la concentración de calcio dentro del ovocito provoca su activación, que se manifiesta a través de varios eventos:
- Reacción cortical que impide que más espermatozoides fecunden el óvulo.
- Reanudación y finalización de la división celular incompleta del ovocito que quedó detenida en al Meiosis II.
- Cambio en las proteínas presentes en el ovocito: degradación de algunas y síntesis de nuevas.


El aumento del calcio en el ovocito provoca la reacción cortical, el cambio de proteínas en el ovocito y la reanudación de la meiosis II
Figura 7.- Consecuencias de la señalización del calcio den el ovocito. [Ver la sección "Imágenes" para los créditos]

En la “Reacción cortical”, los gránulos corticales que pacientemente están esperando dentro del ovocito, liberan su contenido al exterior, en el espacio perivitelino. Esto tiene la importante consecuencia de que ningún otro espermatozoide puede entrar en el ovocito.
Los gránulos corticales son pequeñas vesículas (bolsas) llenas de proteínas y otras moléculas, que se encuentran dentro del ovocito y que están recubiertas del mismo material que la membrana plasmática de éste. Estos gránulos se sintetizan durante los primeros estadíos de desarrollo del folículo y posteriormente sufren un proceso de maduración en paralelo al propio folículo y al ovocito (durante la primera fase del ciclo menstrual). Al mismo tiempo, estos gránulos viajan hacia la membrana del ovocito y se sitúan muy próximos a ella esperando la señal, el calcio, que finalmente les permita fusionarse con la membrana.
En la imagen de la izquierda se pueden apreciar los gránulos corticales teñidos en verde en la periferia de un ovocito, mientras que a la derecha, se pueden ver individualmente muy próximos a la membrana.


Los gránulos corticales son vesículas esféricas que se sitúan en las proximidades de la membrana del ovocito
Figura 8.- Los gránulos corticales son vesículas esféricas que se sitúan en las proximidades de la membrana del ovocito. [Ver la sección "Imágenes" para los créditos]

Cuando el calcio proveniente del retículo endoplásmico o del exterior del ovocito alcanza los gránulos corticales, interacciona con determinadas moléculas situadas en las membranas del gránulo y del ovocito. Al unirse el calcio, estas moléculas cambian de forma y permiten la fusión de las membranas, tras lo cual se produce un poro de fusión por el cual el contenido de los gránulos se vierte al exterior, al espacio perivitelino.


Secuencia de eventos que conducen a la liberación del contenido de los gránulos corticales tras producirse un aumento en la concentración de calcio dentro del ovocito con la participación de los complejos de proteínas SNARE
Figura 9.- Secuencia de eventos que conducen a la liberación del contenido de los gránulos corticales tras producirse un aumento en la concentración de calcio dentro del ovocito con la participación de los complejos de proteínas SNARE. Autora: Ana B. Ropero
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Se estima que los gránulos corticales de mamíferos contienen entre 4 y 14 tipos distintos de proteínas. Algunas de ellas son proteasas que se encargan de romper parte de las moléculas (glicoproteínas) que componen la zona pelúcida, lo que provoca un cambio en su estructura y, por lo tanto, se hace impermeable a cualquier otro espermatozoide. Como consecuencia, se evita que un solo ovocito sea fecundado por varios espermatozoides (poliespermia).


DIVISIÓN CELULAR Y REAJUSTE DE PROTEÍNAS

Antes del nacimiento, la división celular de los ovocitos primarios queda interrumpida en los primeros estadios de la meiosis I. Sólo la completan aquellos que van a ser liberados durante la ovulación. La segunda parte de la meiosis (II) la llevarán a cabo aquellos ovocitos que hayan sido fecundados por un espermatozoide. Esto es una consecuencia directa de los movimientos de calcio que se han producido en el ovocito tras la liberación del contenido del espermatozoide dentro del mismo.

Otra consecuencia importante es el reajuste que se produce en las proteínas dentro del ovocito. Parte de estas proteínas se degradan porque ya no son necesarias y se sintetizan otras nuevas que permitirán que se produzca la transición de óvulo maduro a embrión capaz de generar un individuo completo. 




REFERENCIAS
- "Calcium signaling in mammalian egg activation and embryo development: Influence of subcellular localization". YL Miao, CJ Williams. Mol Reprod Dev. 2012 November ; 79(11): 742–756
- "Ca2+ homeostasis and regulation of ER Ca2+ in mammalian oocytes/eggs". T Wakai, RA Fissore. Cell Calcium 53 (2013) 63– 67
- "Gas6 downregulation impaired cytoplasmic maturation and pronuclear formation independent to the MPF activity". KH Kim, EY Kim, Y Kim, E Kim, HS Lee, SY Yoon, KA Lee. PLoS ONE 6(8): e23304
- "Calcium and the control of mammalian cortical granule exocytosis". AL Abbott, T Ducibella. Frontiers in Bioscience 6, d792-806, July 1, 2001
- “Molecular changes during egg activation”. AR Krauchunas, MF Wolfner.
Curr Top Dev Biol. 2013 ; 102: 267–292
- “When a sperm meets an egg: Block to polyspermy”. A Tsaadon, E Eliyahu, N Shtraizent, R Shalgi. Molecular and Cellular Endocrinology 252 (2006) 107–114
- “The biology and dynamics of mammalian cortical granules”. M Liu. Reproductive Biology and Endocrinology 2011, 9:149
- "Structural changes of the zona pellucida during fertilization and embryo development”. G Familiari, R Heyn, M Relucenti, H Sathananthan. Frontiers in Bioscience 13, 6730-6751, May 1, 2008
- “Membrane fusions during mammalian fertilization”. BM Gadella, JP Evans. Advances in Experimental Medicine and Biology 713, 65
- “Role of calcium oscillations in mammalian egg activation: experimental approach”. JP Ozil. Biophysical Chemistry 72 (1998) 141–152


IMÁGENES
- Figura 1.- Tomada del enlace 
- Figuras 3, 5 y 9.- Autora: Ana B. Ropero.
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- Figura 4.- Imagen del corazón tomada del enlace
     Imagen de la división celular: autores Rudolf Oldenbourg y James R. LaFountain en Cell Image Library (enlace
     Imagen de la fagocitosis tomada de "Cell Biology Wiki" (enlace)
     Imagen de la transmisión del impulso nervioso tomada de: "Dynamic Remodeling of Dendritic Arbors in GABAergic Interneurons of Adult Visual Cortex". Lee WCA, Huang H, Feng G, Sanes JR, Brown EN, et al. PLoS Biology Vol. 4, No. 2, e29. Copyright: los autores.
     Imagen de la coagulación sanguínea: 2009 Medicine Net, Inc.  (enlace)
- Figura 6.- Gráfica tomada de: Role of calcium oscillations in mammalian egg activation: experimental approach”. JP Ozil. Biophysical Chemistry 72 (1998) 141–152. Copyright: Elsevier Science B.V.
El resto: autora – Ana B. Ropero.
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- Figura 7.- Imagen de la síntesis de proteínas (ribosoma rosa) tomada del (enlace)
El resto: autora – Ana B. Ropero
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- Figura 8.- Imagen de la izquierda tomada de la figura 8 de - "Gas6 downregulation impaired cytoplasmic maturation and pronuclear formation independent to the MPF activity". KH Kim, EY Kim, Y Kim, E Kim, HS Lee, SY Yoon, KA Lee. PLoS ONE 6(8): e23304. Copyright: los autores.
     Imagen de la derecha tomada de la figura 12 de "Structural changes of the zona pellucida during fertilization and embryo development”. G Familiari, R Heyn, M Relucenti, H Sathananthan. Frontiers in Bioscience 13, 6730-6751, May 1, 2008. Copyright: Frontiers in Bioscience, Inc.