Organización del nucleolo y de los bivalentes nucleolares del espermatocito humano durante el paquiteno de la profase meiotica

Abstract

En esta Tesis se ha estudiado la estructura fina, la organización y la disposición espacial de los nucléolos y Bivalentes Nucleolares dentro del núcleo del Espermatocito humano, mediante la observación de series de cortes al microscopio de luz y electrónico. En el Espermatocito en Paquiteno medio el nucléolo es generalmente único, de forma esférica, mide de 1 a 2 um de diámetro, está compuesto principalmente de gránulos y está adherido a una masa de cromatina condensada la que aа su vez está ampliamente unida a la envoltura nuclear. La cromatina a la cual el nucléolo aparece unido corresponde a los brazos cortos de uno o más Bivalentes Nucleolares. En su interior se localiza parte del complejo sinaptonémico de el o los Bivalentes Nucleolares que se asocian. Su estructura fina revela que esta cromatina es heterogénea y que sus elementos constituyentes se corresponden en su ordenación con las bandas descritas para los brazos cortos de los cromosomas nucleolares mitóticos. El nucléolo se une al brazo corto del Bivalente Nucleolar por medio del FC-NOR y la Cromatina de Conexión, en un punto próximo a la inserción del respectivo telómero en la envoltura nuclear. La unión específica del nucléolo al Bivalente Nucleolar determina su localización periférica en el núcleo del Espermatocito. Al territorio nuclear formado por el nucléolo y las cromatinas comprometidas en su organización lo denominamos "Dominio Nucleolar". En cada Dominio Nucleolar se observa un solo nucléolo junto con la cromatina correspondiente a los brazos cortos de uno o más Bivalentes Nucleolares. Encontramos que en 4 de cada 10 Espermatocitos en Paquiteno, el Dominio Nucleolar está compuesto por más de un Bivalente. Los Bivalentes Nucleolares que a través de sus brazos cortos constituyen en asociación un Dominio Nucleolar, pueden ser dos, tres o cuatro y estar reunidos en combinaciones diferentes de Bivalentes DyG. En estas asociaciones de Bivalentes el nucléolo único está conectado con un solo FC-NOR. Durante la profase meiőtica la organización y estructura de los componentes del NOR y nucléolo varían, y dicha variación se correlaciona con la funcionalidad y regulación nucleolares. E1 FC-NOR es compartido por los cromosomas homőlogos presentes en un Dominio Nucleolar simple, o puede ser compartido por los Bivalentes que se asocian en un Dominio Nucleolar compuesto. Por ello se estima que constituye uno de los sectores de mayor riesgo para la ocurrencia de anomalías de disyunción cromosómicas. Por otra parte, la falta de apareamiento en el extremo nucleolar observada en asociaciones de varios Bivalentes Nucleolares es considerada como una situación que genera inestabilidad, de la cual podrían derivar reordenamientos estructurales entre cromosomas heterőlogos como translocaciones del tipo Robertsoniano.

In the course of this Thesis, the fine structure, organization and spatial arrangement of nucleoli and Nucleolar Bivalents have been studied by means of light and electron microscope observations of complete series of consecutive thin sections. In mid-Pachynema spermatocytes, the nucleolus is usually single, spherical and 1-2 um diameter. It is mainly composed by granules and attached to a mass of dense chromatin largely associated to the nuclear envelope. Nucleolus attached chromatin corresponds to the short arms of one or more Nucleolar Bivalents. Inside of it, part of the synaptonemal complex (or complexes) of the concurring Nucleolar Bivalents is found. The fine structure of this chromatin is heterogeneous and its components are arranged following an order which corresponds to that of the short arm bands of the mitotic nucleolar chromosomes. The nucleolus is attached to the short arm of the Nucleolar Bivalent by means of the FC-NOR and the Connection Chromatin, near the insertion of the respective telomere to the nuclear envelope. The specific attachment of the nucleolus to the Nucleolar Bivalent determines its peripherical location in the Spermatocyte nucleus. We have named Nucleolar Domain the nuclear region where the nucleolus and the chromatin involved in organizing it are found. Every Nucleolar Domain shows only one nucleolus and the short arm chromatin from one or more Nucleolar Bivalents. We found that 4 out of 10 Pachynema Spermatocytes had a Nucleolar Domain composed by more than one Bivalent. In this case, there may be two, three or four Nucleolar Bivalents in different combinations of D and G Bivalents, which through the association of their short arms constitute a single Nucleolar Domain. In these Bivalent associations, the nucleolus is associated to one FC-NOR only. The organization and structure of the NOR an d nucleolus components change along the meiotic prophase. These changes seem to be related to the nucleolus function and regulation. The FC-NOR is shared by the homologous chromosomes of a single Nucleolar Domain or may be shared by the associated Bivalents of a complex Nucleolar Domain. That is why the FC-NOR is considered one of the riskiest regions regarding the incidence of chromosomes disjunction anomalies. Moreover, the lack of pairing in the nucleolar end which has been observed in associations of several Nucleolar Bivalents, is regarded as a source of inestability which may enhance structural rearrangements between heterologous chromosomes, such as Robertsonian translocations.