Sbobina Embriologia PDF - A.A. 2021/2022
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University of Udine
2022
Maurizio Marchini
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Appunti di embriologia, con un sommario dettagliato dell'argomento, coprendo l'ontogenesi, le cellule, la gametogenesi, la fecondazione e lo sviluppo umano. Gli appunti sono stati presi da un corso dell'A.A. 2021/2022.
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Professor Maurizio Marchini Appunti revisionati Embriologia A.A. 2021/2022 I II SOMMARIO 1 INTRODUZIONE............................................................................
Professor Maurizio Marchini Appunti revisionati Embriologia A.A. 2021/2022 I II SOMMARIO 1 INTRODUZIONE................................................................................................................................ 1 1.1 ONTOGENESI RICAPITOLA LA FILOGENESI................................................................................................ 1 1.2 REGNO ANIMALE.................................................................................................................................... 1 1.2.1 I PROCARIOTI............................................................................................................................................................... 1 1.2.2 EUCARIOTI................................................................................................................................................................... 1 1.2.3 SVILUPPO UMANO...................................................................................................................................................... 2 1.3 ISTOGENESI E ORGANOGENESI................................................................................................................ 3 2 LA CELLULA...................................................................................................................................... 4 2.1 CELLULE SOMATICHE E CELLULE GERMINALI............................................................................................ 4 2.1.1 METODO PER RAPPRESENTARE IL CORREDO CROMOSOMICO.................................................................................. 5 2.2 CICLO CELLULARE.................................................................................................................................... 5 2.3 INTERCINESI........................................................................................................................................... 5 2.4 MITOSI................................................................................................................................................... 6 2.4.1 APPARATO MITOTICO................................................................................................................................................. 6 2.4.2 IL CENTRIOLO.............................................................................................................................................................. 6 2.5 COMPONENTI CELLULARI E MITOSI......................................................................................................... 7 2.6 IL CORREDO CROMOSOMICO.................................................................................................................. 8 2.7 MEIOSI................................................................................................................................................... 9 2.7.1 FASI DELLA MEIOSI.................................................................................................................................................... 10 3 GAMETOGENESI............................................................................................................................. 12 3.1 CELLULE GERMINALI PRIMORDIALI........................................................................................................ 12 3.2 SPERMATOGENESI................................................................................................................................ 13 3.3 OVOGENESI.......................................................................................................................................... 13 3.3.1 OVOCITA.................................................................................................................................................................... 13 3.3.2 FASI DI MATURAZIONE DELL’OVOCITA..................................................................................................................... 14 3.4 FECONDAZIONE IN VITRO..................................................................................................................... 17 3.5 CONFRONTO TRA SPERMATOGENESI E OVOGENESI............................................................................... 17 4 SPERMATOGENESI.......................................................................................................................... 19 4.1 SPERMIOISTOGENESI............................................................................................................................ 20 4.1.1 LOCALIZZAZIONE DELLA SPERMATOGENESI............................................................................................................. 23 4.2 TESTICOLO............................................................................................................................................ 24 4.2.1 TUBULI SEMINIFERI CONTORTI................................................................................................................................. 24 5 LE VIE GENITALI.............................................................................................................................. 27 5.1 APPARATO GENITALE MASCHILE........................................................................................................... 27 5.1.1 LE VIE SEMINALI O SPERMATICHE............................................................................................................................. 28 5.1.2 INTERNO DELLA VESCICA.......................................................................................................................................... 29 5.1.3 L’URETRA................................................................................................................................................................... 30 5.1.4 GHIANDOLE DELL’APPARATO RIPRODUTTORE MASCHILE........................................................................................ 30 5.1.5 I CORPI CAVERNOSI................................................................................................................................................... 31 5.2 APPARATO GENITALE FEMMINILE......................................................................................................... 32 5.2.1 LE TUBE UTERINE...................................................................................................................................................... 33 5.2.2 GHIANDOLE APPARATO RIPRODUTTORE FEMMINILE.............................................................................................. 34 6 LA RIPRODUZIONE.......................................................................................................................... 35 III 6.1 LA RIPRODUZIONE ASESSUATA............................................................................................................. 35 6.2 LA RIPRODUZIONE SESSUATA............................................................................................................... 35 6.2.1 CENNI STORICI........................................................................................................................................................... 35 6.2.2 FECONDAZIONE SESSUATA ESTERNA E INTERNA...................................................................................................... 36 6.2.3 PENETRAZIONE.......................................................................................................................................................... 37 6.3 PERCORSO DEGLI SPERMATOZOI DAI TESTICOLI ALLE TUBE UTERINE..................................................... 37 6.3.1 DECAPACITAZIONE.................................................................................................................................................... 37 6.3.2 LIQUIDO SEMINALE................................................................................................................................................... 39 6.3.3 ASPETTI QUALITATIVI................................................................................................................................................ 39 6.3.4 AVANZAMENTO DEGLISPERMATOZOI...................................................................................................................... 40 6.3.5 CAPACITAZIONE........................................................................................................................................................ 40 6.3.6 ATTIVAZIONE DEGLI SPERMATOZOI.......................................................................................................................... 41 6.4 MOMENTO DELLA FECONDAZIONE....................................................................................................... 42 6.4.1 BLOCCO PRIMARIO DELLA POLISPERMIA.................................................................................................................. 42 6.4.2 ATTIVAZIONE DELL’OVOCITA.................................................................................................................................... 43 7 FECONDAZIONE ARTIFICIALE........................................................................................................... 45 7.1 ANOSPERMIA....................................................................................................................................... 45 7.2 TECNICHE DI FECONDAZIONE ASSISTITA................................................................................................ 45 8 SVILUPPO DELL’UOMO................................................................................................................... 47 8.1 CRONOLOGIA E FASI NELL’UOMO.......................................................................................................... 48 8.1.1 MALFORMAZIONI...................................................................................................................................................... 49 9 LA PRIMA SETTIMANA.................................................................................................................... 50 9.1.1 FECONDAZIONE E SEGMENTAZIONE......................................................................................................................... 50 9.1.2 COMPATTAZIONE...................................................................................................................................................... 50 9.1.3 SCHIUSA E ADESIONE................................................................................................................................................ 51 9.1.4 ANNIDAMENTO......................................................................................................................................................... 52 9.1.5 BLASTOCISTI.............................................................................................................................................................. 53 9.1.6 ANNIDAMENTO......................................................................................................................................................... 53 10 SECONDA SETTIMANA................................................................................................................. 58 10.1.1 SINCIZIO TROFOBLASTO............................................................................................................................................ 58 10.1.2 NODO EMBRIONALE.................................................................................................................................................. 58 10.1.3 EVOLUZIONE SACCO VITELLINO PRIMITIVO.............................................................................................................. 60 10.1.4 FORMAZIONE SACCO VITELLINO SECONDARIO........................................................................................................ 60 10.1.5 EVOLUZIONE DEL SINCIZIOTROFOBLASTO............................................................................................................... 61 10.1.6 RIASSUNTO SECONDA SETTIMANA........................................................................................................................... 62 11 LA TERZA SETTIMANA.................................................................................................................. 64 11.1.1 GASTRULAZIONE....................................................................................................................................................... 64 11.1.2 EVOLUZIONE MESODERMA ASSILE........................................................................................................................... 65 12 IL MESODERMA LATERALE........................................................................................................... 67 12.1 SUDDIVISIONE DEL MESODERMA LATERALE....................................................................................... 67 12.2 METAMERIZZAZIONE DEL MESODERMA PRESOMITICO..................................................................... 70 12.3 SOMITI E SOMITOMERI..................................................................................................................... 71 12.3.1 ORGANIZZAZIONE DI SOMITI E SOMITOMERI........................................................................................................... 71 12.3.2 EVOLUZIONE DI SOMITI E SOMITOMERI................................................................................................................... 72 12.4 FORMAZIONE DELLE VERTEBRE......................................................................................................... 73 12.5 MODALITÀ DI METAMERIA................................................................................................................ 74 12.5.1 EVOLUZIONE MESODERMA LATERALE...................................................................................................................... 75 13 MIOGENESI................................................................................................................................. 76 13.1 MIOTOMO........................................................................................................................................ 76 IV 13.1.1 LABBRI DORSOMEDIALE E VENTROLATERALE........................................................................................................... 76 13.1.2 EVOLUZIONE DEL MIOTOMO.................................................................................................................................... 76 13.1.3 ORIGINE DEI MIOTUBI............................................................................................................................................... 77 13.1.4 I FATTORI DI REGOLAZIONE DELLA MIOGENESI........................................................................................................ 77 13.2 MIOGENESI OBBLIGATORIA E MIOGENESI RIGENERATIVA.................................................................. 78 13.3 ORIGINE MUSCOLI ARTI SUPERIORI................................................................................................... 79 13.4 ALCUNI ABBOZZI EMBRIONALI........................................................................................................... 79 13.5 METAMERIA MUSCOLARE................................................................................................................. 79 13.6 EFFETTI DELLA METAMERIZZAZIONE DI SCLEROTOMO E MIOTOMO NELLA FUTURA TESTA................. 80 13.7 ORIGINE COMPONENTI OSSEE DELLA TESTA....................................................................................... 81 13.8 ORIGINE COMPONENTI MUSCOLARI E NERVOSE DELLA TESTA........................................................... 81 13.9 EVOLUZIONE DELLA PLACCA LATERALE.............................................................................................. 83 14 ANNESSI EMBRIONALI................................................................................................................. 84 14.1 IL CORION......................................................................................................................................... 85 14.2 IL SACCO AMNIOTICO........................................................................................................................ 86 14.2.1 SIGNIFICATO FUNZIONALE DEL LIQUIDO AMNIOTICO.............................................................................................. 88 14.2.2 DERIVAZIONE DEL LIQUIDO AMNIOTICO.................................................................................................................. 89 14.3 SACCO VITELLINO.............................................................................................................................. 89 14.4 ALLANTOIDE...................................................................................................................................... 92 15 VASCULOGENESI E ANGIOGENESI................................................................................................ 95 16 PLACCA LATERALE..................................................................................................................... 100 16.1 INTRODUZIONE ALLA TERMINOLOGIA............................................................................................. 100 16.2 IL CELOMA INTRAEMBRIONALE....................................................................................................... 100 16.2.1 A LIVELLO DEL FUTURO TRONCO............................................................................................................................ 100 16.2.2 L’APERTURA DEL CELOMA....................................................................................................................................... 101 16.2.3 ESEMPI PER FISSARE I CONCETTI............................................................................................................................ 102 16.2.4 LA (RI) CHIUSURA DEL CELOMA.............................................................................................................................. 103 16.2.5 FORMAZIONE DELLA CAVITÀ PERITONEALE........................................................................................................... 103 16.2.6 INTRAPERITONEALITÀ E MOBILITÀ......................................................................................................................... 104 16.3 L’ACQUISIZIONE DELLA CONDIZIONE DI “RETROPERITONEALITÀ SECONDARIA”................................ 104 17 GENESI DI CAVITA’ PERICARDICA, CAVITA’ PLEURICHE, MUSCOLO DIAFRAMMA......................... 107 17.1 CENNI SULLA GENESI DELL’APPARATO CARDIO-CIRCOLATORIO........................................................ 108 17.1.1 SVILUPPO DEL TUBO ENDOCARDICO..................................................................................................................... 110 17.1.2 SVILUPPO ED EVOLUZIONE DEGLI ARCHI AORTICI.................................................................................................. 111 17.1.3 IL CANALE PERICARDICO: EVOLUZIONE DI SPLANCNO E SOMATOPLEURA INTRAEMBRIONALI............................. 111 17.1.4 SVILUPPO DEL PERICARDIO FIBROSO E SIEROSO.................................................................................................... 111 17.1.5 IL SETTO TRASVERSO............................................................................................................................................... 112 17.1.6 LA CAVITÀ PERICARDICA PRIMITIVA........................................................................................................................ 112 17.2 CAVITÀ CARDIACA DEFINITIVA E CAVITÀ PLEURICHE........................................................................ 114 17.2.1 LO SVILUPPO DELLE PLICHE PLEUROPERICARDICHE............................................................................................... 114 17.2.2 LA FORMAZIONE DELLA CAVITÀ PERICARDICA PRIMITIVA E DELLE CAVITÀ PLEURICHE........................................ 115 17.3 MIOGENESI..................................................................................................................................... 116 17.3.1 IL CUORE................................................................................................................................................................. 116 17.4 IL DIAFRAMMA............................................................................................................................... 116 17.4.1 ERNIE DIAFRAMMATICHE....................................................................................................................................... 117 18 NEURULAZIONE......................................................................................................................... 118 V 18.1.1 STADI DI SVILUPPO NELLA NERULAZIONE............................................................................................................... 121 18.1.2 MITOSI E ISTOGENESI DEL TUBO NEURALE............................................................................................................. 124 19 NERVI SPINALI........................................................................................................................... 126 19.1 IMPLICAZIONI ORGANOGENETICHE DEL TUBO NEURALE.................................................................. 126 19.2 EVOLUZIONE DEL TUBO NEURALE.................................................................................................... 129 19.3 GENESI DEI NERVI SPINALI............................................................................................................... 130 19.4 LA NATURA MISTA DEI NERVI SPINALI.............................................................................................. 132 19.4.1 CORPUSCOLI DEL PACINI......................................................................................................................................... 133 19.5 STIMOLO NERVOSO......................................................................................................................... 133 19.5.1 NEURONI DI ASSOCIAZIONE A NEURITE BREVE...................................................................................................... 133 19.5.2 NEURONI DI ASSOCIAZIONE A NEURITE LUNGO..................................................................................................... 133 19.6 ORIGINE DEI NERVI SPINALI............................................................................................................. 134 19.6.1 METAMERIA: NEUROMERIA.................................................................................................................................... 135 19.7 ARCO RIFLESSO SEMPLICE................................................................................................................ 136 19.7.1 ACCRESCIMENTO NERVI SPINALI............................................................................................................................ 137 19.7.2 RUOLO DEI FUSI NEUROMUSCOLARI..................................................................................................................... 137 19.7.3 GENESI SISTEMA NERVOSO ORTO SIMPATICO....................................................................................................... 139 19.7.4 STRUTTURA INTEGRATA DEL NERVO SPINALE........................................................................................................ 142 19.8 PLACODI......................................................................................................................................... 143 19.8.1 IL PLACODE OTTICO................................................................................................................................................. 144 19.8.2 PLACODE OLFATTIVO.............................................................................................................................................. 145 19.8.3 PLACODE OTICO...................................................................................................................................................... 145 19.8.4 PLACODI EPIBRANCHIALi......................................................................................................................................... 146 19.9 PSEUDOMETAMERIA DELLE VESCICOLE ENCEFALICHE....................................................................... 147 19.10 EVOLUZIONE DELLA PARETE DELLE VESCICOLE ENCEFALICHE............................................................ 148 19.10.1 SOSTANZA BIANCA E SOSTANZA GRIGIA............................................................................................................. 149 19.11 PLESSI CORIOIDEI............................................................................................................................ 154 19.12 LE MENINGI..................................................................................................................................... 156 19.13 LIQUIDO CEFALORACHIDIANO E DRENAGGIO................................................................................... 157 19.14 MALFORMAZIONI CONGENITE......................................................................................................... 158 20 EVOLUZIONE DELL’INTESTINO PRIMITIVO.................................................................................. 160 20.1 STOMODEO E GENESI DELL’IPOFISI.................................................................................................. 161 20.2 INTESTINO FARINGEO O BRANCHIALE.............................................................................................. 163 20.2.1 ARCHI BRANCHIALI.................................................................................................................................................. 164 20.2.2 SOLCHI BRANCHIALI E TASCHE BRANCHIALI........................................................................................................... 166 20.3 SVILUPPO DELL’INTESTINO ANTERIORE............................................................................................ 168 20.3.1 EVOLUZIONE DELLE TASCHE BRANCHIALI............................................................................................................... 168 20.3.2 GENESI DELLA LINGUA............................................................................................................................................ 169 20.3.3 SVILUPPO DELLA TIROIDE........................................................................................................................................ 169 21 GENESI DELL’APPARATO RESPIRATORIO.................................................................................... 172 21.1 PERIODI DI MATURAZIONE DEL PARENCHIMA POLMONARE............................................................. 175 22 SVILUPPO DELL’INTESTINO ANTERIORE...................................................................................... 177 22.1 GENESI DEL GRANDE OMENTO E DEL PAVIMENTO DELLA BORSA OMENTALE.................................... 180 22.2 SVILUPPO DI FEGATO, CISTIFELLEA E PANCREAS............................................................................... 181 22.3 SVILUPPO DELL’INTESTINO MEDIO................................................................................................... 181 VI 22.4 EVOLUZIONE DELL’ABBOZZO EPATO-CISTICO E DEGLI ABBOZZI VENTRALE E DORSALE DEL PANCREAS182 22.4.1 EVOLUZIONE DEI CONDOTTI ESCRETORI................................................................................................................ 183 22.4.2 EVOLUZIONE DELL’ABBOZZO EPATO CISTICO E VIE BILIARI.................................................................................... 184 22.5 SVILUPPO DELL’INTESTINO MEDIO................................................................................................... 185 22.6 MALFORMAZIONI CONGENITE DELL’INTESTINO MEDIO.................................................................... 187 22.6.1 MANCATA ROTAZIONE DI 180°............................................................................................................................... 187 22.6.2 ROTAZIONE DI 270° IN SENSO ANTIORARIO........................................................................................................... 188 22.6.3 DIVERTICOLO DI MECKEL........................................................................................................................................ 188 22.6.4 ONFALOCELE........................................................................................................................................................... 189 23 SVILUPPO DELL’INTESTINO POSTERIORE.................................................................................... 190 23.1 LA CLOACA...................................................................................................................................... 190 23.1.1 SPRONE URORETTALE............................................................................................................................................. 191 23.1.2 MEMBRANA ANALE E MEMBRANA GENITALE........................................................................................................ 191 23.1.3 SENO UROGENITALE............................................................................................................................................... 191 24 SVILUPPO DELL’APPARATO UROGENITALE................................................................................. 193 24.1 INTRODUZIONE............................................................................................................................... 193 24.2 MESODERMA INTERMEDIO............................................................................................................. 194 24.2.1 GONADE INDIFFERENTE.......................................................................................................................................... 195 24.3 LA MATURAZIONE DEL TESSUTO NEFROGENICO............................................................................... 197 24.3.1 NEFROGENESI NEL BLASTEMA MESONEFROGENO................................................................................................. 198 24.3.2 IL METANEFRO........................................................................................................................................................ 199 24.3.3 ORGANIZZAZIONE LOBARE PRIMITIVA DEL PARENCHIMA RENALE........................................................................ 200 24.4 SVILUPPO DEL METANEFRO............................................................................................................. 201 24.4.1 MALFORMAZIONI RENALI....................................................................................................................................... 201 25 APPARATO GENITALE MASCHILE................................................................................................ 203 25.1 DOTTO DEL WOLFF.......................................................................................................................... 205 25.1.1 ESTROFIA DEI DOTTI DEL WOLFF............................................................................................................................ 205 25.2 FORME VESTIGIALI PRESENTI NEL MASCHIO..................................................................................... 206 25.3 Evoluzione della gonade indiffferente.............................................................................................. 207 25.3.1 COMPONENTI CELLULARI DELLA GONADE MASCHILE............................................................................................ 208 26 SVILUPPO DELLE GONADI.......................................................................................................... 210 26.1 SVILUPPO DELLE VIE GENITALI DELLA FEMMINA............................................................................... 212 26.2 SVILUPPO DELLA VAGINA................................................................................................................ 214 27 EVOLUZIONE DEL SENO GENITALE FEMMINILE........................................................................... 215 28 EVOLUZIONE SENO GENITALE MASCHILE................................................................................... 217 29 EVOLUZIONE DEL LEGAMENTO GENITO-INGUINALE NEL MASCHIO E NELLA FEMMINA............... 219 30 PLACENTA UMANA.................................................................................................................... 221 30.1 PLACENTA DISCOIDALE................................................................................................................... 221 30.2 PLACENTA ALLANTOCORIALE........................................................................................................... 223 30.3 PLACENTAZIONE.............................................................................................................................. 225 30.4 VILLOGENESI................................................................................................................................... 226 30.4.1 VILLO CORIALE PRIMARIO....................................................................................................................................... 226 30.4.2 VILLO CORIALE SECONDARIO.................................................................................................................................. 226 30.4.3 VILLO CORIALE TERZIARIO....................................................................................................................................... 227 30.4.4 MATURAZIONE DELL’ALBERO VILLOSO................................................................................................................... 228 30.4.5 FATTORI DI INDUZIONE ISTOGENETICA.................................................................................................................. 232 VII 30.4.6 PERMEABILITÀ DELLA MEMBRANA EMATO-PLACENTARE..................................................................................... 233 30.5 PLACENTAZIONE.............................................................................................................................. 236 30.5.1 DIVERSI TIPI DI PLACENTE....................................................................................................................................... 239 30.5.2 INTRAVASAZIONE ED EXTRAVASAZIONE................................................................................................................. 242 30.5.3 MEMBRANA DI NITABUCH...................................................................................................................................... 243 30.5.4 PLACENTAZIONE...................................................................................................................................................... 243 30.5.5 CAPACITA’ SECRETIVA DELLA PLACENTA................................................................................................................ 244 31 GEMELLI DIZIGOTI E MONOZIGOTI............................................................................................. 246 31.1 DIZIGOTI......................................................................................................................................... 246 31.2 MONOZIGOTI.................................................................................................................................. 246 VIII 1 INTRODUZIONE L’embriologia è una materia dinamica nel tempo che approfondisce il differenziarsi di una cellula e dei soprastanti livelli di organizzazione. 1.1 ONTOGENESI RICAPITOLA LA FILOGENESI L’ontogenesi è quel fenomeno tramite il quale un singolo essere vivente raggiunge la condizione morfo-funzionale definitiva che gli compete. Mentre la filogenesi è quel concetto di sviluppo in senso evolutivo attraverso il quale, nel corso della storia naturale, si sono sovrapposte o avvicendate forme viventi sempre più complesse. Esiste una teoria, attribuita Ernst Haeckel, fine ‘800 (in realtà formulata per la prima volta dal monaco Cesare Vanini, vissuto nel ‘500, che venne addirittura condannato a morte per le sue teorie) che spiega come “l’ontogenesi ricapitola la filogenesi”, quindi da animali semplici sono derivate specie sempre più complesse. Nella Figura 1.1 sono presenti tre esempi di tre embrioni diversi, che assomigliano a dei pesci. Questi possiedono alcune caratteristiche comuni: estremità cefalica; estremità caudale; solchi branchiali (in prossimità dell’estremità caudale) Figura 1.1 Questi embrioni non sono pesci, ma vertebrati terrestri. Andando avanti durante lo sviluppo iniziano ad acquisire dei dettagli in più che fanno presumere a cosa questi animali sono destinati a diventare. Nell’ultima fase dello sviluppo risulta evidente che si tratta di tre animali differenti: lucertoliani, eufidi e loricati. Nella Figura 1.2 sono presenti 4 embrioni di mammiferi, che presentano caratteristiche simili: estremità cefalica ingrossata; solchi branchiali alla base dell’estremità cefalica; estremità caudale. Procedendo in maniera similare a quello svolto precedentemente, in una seconda fase si iniziano a riconoscere delle caratteristiche; fino ad arrivare alla forma fetale dove si distinguono tutte le differenze fondamentali. Infatti, si tratta di feti di: un cane, un pipistrello, un coniglio e un feto umano. Figura 1.2 1.2 REGNO ANIMALE 1.2.1 I PROCARIOTI I procarioti (batteri) a livello citoplasmatico non presentano un nucleo, possiedono un unico cromosoma circolare, disperso nel citoplasma. 1.2.2 EUCARIOTI Gli eucarioti sono organismi che presentano un nucleo contenente un determinato numero di cromosomi a seconda della specie, contenuti all’interno dell’involucro nucleare. Sono una famiglia molto vasta, infatti si differenziano in base alle diverse forme di complessità: Protozoi (organismi unicellulari); Mesozoi (degli ibridi); Metazoi (organismi pluricellulari). I protozoi sono degli organismi costituiti da una sola cellula, che è in grado di svolgere una vita autonoma, quindi ricca di organelli che gli permettono di svolgere le funzioni vitali (nutrirsi, respirare, muoversi nello spazio). Un esempio di protozoi nel regno vegetale è rappresentato dalle protofite. Mentre nel regno animale troviamo molti esempi: 1 - Paramecio, ubiquitario nelle acque dolci - Amebe che si muovono nello spazio attraverso le ciglia - Didinum nasutum che è un parassita o predatore di altri protozoi La cosa interessante è che i protozoi si sono evoluti, imparando ad interagire reciprocamente tra di loro, andando a formare degli aggregati che prendono il nome di colonia. I protozoi hanno assunto questa caratteristica per convenienza, anche a livello evolutivo. Una colonia è un aggregato di singoli individui indipendenti (protozoi) della stessa specie, associati tra di loro grazie ad un materiale gelatinoso extracellulare. I mesozoi sono degli organismi che alternano in fasi vitali diverse, livelli di organizzazione di vario grado di complessità, quindi o ci sono delle singole cellule nucleate o più cellule in rapporto reciproco tra di loro: queste singole cellule vanno incontro a divisione mitotica assumendo poi un aspetto simile a quello delle colonie. Infine, queste cellule cominciano a innescare varie via di differenziazione e a sviluppare delle giunzioni intercellulari, per arrivare alla formazione di cellule di forma e funzioni distinte. I metazoi hanno diversi gradi di complessità negli organismi animali pluricellulari, formati da tanti tipi cellulari diversi in cui queste cellule si sono differenziate. Tra gli organismi pluricellulari si trovano: Gli invertebrati, di cui un esempio sono i poriferi; I cordati sono caratterizzati dall’avere uno scheletro assile, chiamato corda dorsale: in alcuni casi viene sostituita dalla colonna vertebrale (come i vertebrati), mentre altri sono destinati a rimanere cordati. I vertebrati comprendono a loro volta: o Ciclostomi (forme acquatiche poco evolute, privi di bocca); o I pesci cartilaginei (come squali e selaci); o Pesci ossei; o Anfibi; o Rettili; o Uccelli; o Mammiferi Tutte queste forme più complesse ripercorrono tutti i vari step evolutivi. Tra le forme più semplici degli invertebrati si trovano i poriferi, o spugne, che risultano essere formate da un'unica concamerazione corporea che viene racchiusa da una parete formata da due strati di cellule, uno più interno e uno più esterno, che acquisiscono caratteristiche e funzioni diverse. Questa parte, costituita da due strati, è formata da tipi cellulari differenti. Queste cellule differenziate presentano una matrice cellulare tra di loro chiamata mesoglea. 1.2.3 SVILUPPO UMANO Nella Figura 1.3 vi è la schematizzazione dell’apparato genitale femminile: è possibile notare il corpo dell’utero e la tuba uterina. È possibile osservare una localizzazione topografica lungo la tuba uterina, della donna fecondata nel corso della prima settimana di sviluppo del concepito; infatti, si possono vedere le varie forme che si susseguono lungo la prima settimana di sviluppo intrauterino: 1. In primis si trova lo zigote, ossia una singola cellula dotata di un nucleo che contiene sia i 23 cromosomi materni che i 23 paterni. Si potrebbe dire che lo zigote ricordi grossomodo un protozoo; 2. Nei 4/5 giorni successivi si assiste ad una serie di divisioni mitotiche, che portano a 2,4,8,16 cellule, tutte uguali tra loro e che non hanno sviluppato interazioni intercellulari. Queste cellule prenderanno il nome di blastomeri (racchiusi nella zona pellucida), che sono in rapporto di vicinanza reciproca ma non sviluppano interazioni tra di Figura 1.3 loro e per questo motivo ricordano le colonie di protozoi; 3. Verso la fine della prima settimana, il concepito inizia a differenziarsi, quindi è caratterizzato da più cellule che iniziano a contrarre i primi rapporti diretti tramite giunzioni intercellulari. Si viene a formare così una cavità centrale chiamata blastocele. A questo punto il concepito assume il nome di blastocisti e da questo momento in poi il concepito può essere associato ad un metazoo molto semplice. 2 1.3 ISTOGENESI E ORGANOGENESI Istogenesi è la formazione del blastema, a cui si sovrappone l’organogenesi, ma molto spesso l’istogenesi sopravanza per molti organi e si completa dopo la nascita. Ad esempio, il metarene (il rene definitivo) completa la sua istogenesi dopo la nascita e gli alveoli polmonari completano la loro istogenesi intorno agli 8 anni. Però ci sono dei casi molto diversi, in cui il processo istogenetico e organogenetico, prendono strade diverse, in quanto si possono formare degli organi non più utili all’essere umano e venire dunque trasformati, come nel caso dei solchi branchiali che verranno trasformati in qualcos’altro. Le altre ipotesi possono avvenire secondo due diverse varianti: Il più delle volte lo sviluppo inizia con un’istogenesi che svolge il primo differenziamento portano alla formazione del blastema, che viene seguita poi dall’organogenesi, quindi dalla formazione dell’abbozzo di un organo che però all’uomo non serve. Per questo motivo le cellule di questo organo vanno incontro ad apoptosi, seguita dalla formazione del vestigium (rudimento), ossia un organo vestigiale, non funzionante. In questo caso si hanno un processo istogenetico ed un processo organogenetico, con la formazione di un organo a tutti gli effetti, che però non serve all’organismo. Quest’ultimo viene trasformato: le cellule vanno incontro ad apoptosi e allo stesso tempo ci sarà un ulteriore processo istogenetico che l’organo a trasformarsi in qualcos’altro. Esempi: Nei citostomi (forme meno evolute dei vertebrati) si forma un pronefro, ossia un rene a livello cervicale. Questo pronefro si forma anche nell’uomo, non diventa funzionale, ma si abbozza. Invece un rene molto interessante che si sviluppa nell’uomo e funziona a tutti gli effetti è il mesonefro, che è il rene definitivo dei pesci. Si forma sia a livello toracico che addominale. Inizialmente anche nell’uomo funziona a tutti gli effetti, ma ad un certo punto inizia a scomparire in quanto si sta differenziando nel metarene (forma matura del rene). Cosa succede al mesonefro? Innanzitutto, ha un destino diverso in base al sesso: Nel sesso femminile va incontro ad apoptosi e rimane vestigiale. Figura 1.4 Esso si trova a livello dell’ala mediale legamento largo dell'utero e prende il nome di epoophoron (organo vestigiale); Nel sesso maschile in parte va incontro ad apoptosi, soprattutto le parti cefaliche, un’altra parte andrà incontro ad un altro fenomeno istogenetico e dà origine all’epididimo e a parte delle vie spermatiche, un’ultima parte rimane comunque vestigiale e prende il nome di paradidimo. Un altro esempio è l’utricolo prostatico si tratta di un utero vestigiale nel sesso maschile. Il solco brachiale, invece, darà origine alla paratiroide e al timo. 3 2 LA CELLULA 2.1 CELLULE SOMATICHE E CELLULE GERMINALI Le cellule somatiche rappresentano la maggior parte delle cellule presenti nel nostro organismo e si dividono per mitosi a meno che non si trovino in G0 (out), fase in cui le cellule devono ancora differenziarsi e in cui non si divideranno più (es. neuroni). Le cellule germinali invece sono una particolare categoria di cellule che, all'esordio, a prescindere che si parli di vita prenatale o postnatale, si dividono per mitosi fino ad un momento particolare in cui innescano la via della meiosi. Figura 2.1 La Figura 2.1 rappresenta l'embrione umano nel primo mese di vita intrauterina, in cui si può osservare una coda e dei solchi brachiali abbozzati. Nella Figura 2.2, invece, l'embrione umano non è riprodotto tridimensionalmente ma tramite una sezione sagittale: a sinistra vi è la regione craniale e a destra la regione caudale. Il corpo embrionale si trova in continuità con le seguenti strutture: cavità amniotica, sacco vitellino e allantoide. Queste sono strutture accessorie che derivano, così come il corpo dell'embrione, dalla stessa cellula, dallo stesso corredo cromosomico, ossia dallo stesso zigote. Allo stadio di zigote, quindi, siamo organismi monocellulari. Lo zigote si dividerà successivamente tramite mitosi in tante altre cellule, alcune delle quali daranno luogo al corpo dell'embrione mentre altre si differenzieranno le entità accessorie chiamate annessi embrionali (le tre strutture elencate prima) in continuità con il corpo dell’embrione. Nella Figura 2.2 sono raffigurati l'amnios con la cavità amniotica, il sacco vitellino e l'allantoide mentre manca un ulteriore annesso embrionale che si formerà più tardi, la placenta (lo stadio di sviluppo relativo alla Figura 2.2 è troppo precoce). La placenta, in quanto annesso embrionale, è formata da cellule che hanno il corredo genetico proprio dell’embrione e non della madre. Alla radice del sacco vitellino, in posizione caudale, vi sono delle cellule molto più grandi delle altre cellule somatiche. Queste cellule corrispondono alle prime cellule germinali che compaiono nel concepito (questo termine è corretto da usare sia nella fase di embrione che in quella di feto) e prendono il nome di Protogoni o PGC (cellule germinali primordiali). Differenziandosi al di fuori del corpo embrionale, queste cellule dovranno andare incontro ad una migrazione per poter entrare all'interno del corpo in formazione. In questa migrazione, si dirigeranno verso le gonadi indifferenti (ancora indifferenziate), colonizzandole ed entrando in esse. Sarà proprio in quel momento che la gonade potrà differenziarsi o sotto forma di ovaio o di testicolo. Ovviamente è già tutto predeterminato geneticamente perché le nostre cellule, sia somatiche che germinali, avranno come cromosomi Figura 2.2 sessuali XX o XY. Le cellule somatiche sono cellule diploidi (2n, dove “n” indica la condizione di ploidia) che a livello nucleare contengono 46 cromosomi. Si dividono per mitosi, originando generazioni successive di nuove cellule somatiche diploidi. Le cellule germinali sono cellule diploidi (2n = 46 cromosomi) che si moltiplicano per mitosi, originando generazioni successive di nuove cellule germinali diploidi fino a giungere ad una generazione di cellule germinali che si divide per meiosi, originando cellule aploidi, che non contengono più 46 cromosomi (2n) a livello nucleare ma 23 cromosomi (1n). Questa è la condizione che si riscontra nei gameti: spermatozoi e cellule uovo. Facendo riferimento alla Figura 2.3: avviene la fecondazione: due cellule aploidi, il gamete maschile (1n1c) e gamete femminile (1n1c), si fondono insieme; a seguito della fecondazione si formerà lo zigote (2n2c), cellula diploide data dalla fusione delle due cellule aploidi; a questo punto ci si trova allo stadio di organismo monocellulare; successivamente avverranno una serie di divisioni mitotiche e si passerà così allo stadio di organismo pluricellulare (x cellule, 2n2c); avviene poi un fenomeno differenziativo, dove le x cellule si differenzieranno in cellule somatiche (2n2c) e cellule germinali (2n2c). 4 Le cellule germinali si divideranno tante volte dando luogo a varie generazioni successive di cellule 2n2c, fino al punto in cui ci sarà una generazione di cellule che andrà incontro a meiosi, la quale darà luogo, alla fine, ai gameti (1n1c), cellule aploidi che contengono 23 cromosomi e 23 cromatidi. Le cellule somatiche, invece, andranno incontro solo a divisioni mitotiche, producendo sempre cellule 2n2c. Figura 2.3 2.1.1 METODO PER RAPPRESENTARE IL CORREDO CROMOSOMICO Una cellula, dal punto di vista del corredo cromosomico, può essere aploide (n) o diploide (2n), mentre i cromosomi possono essere monocromatidici o dicromatidici. Se i cromosomi sono monocromatidici, il numero di cromatidi equivale a quello dei cromosomi (cromosomi = cromatidi). Possiamo osservare quattro diversi casi: 1n1c: cellula aploide con cromosomi monocromatidici: presenta 23 cromosomi e 23 cromatidi 2n2c: cellula diploide con cromosomi monocromatidici: presenta 46 cromosomi e 46 cromatidi 1n2c: cellula aploide con cromosomi dicromatidici: presenta 23 cromosomi e 46 cromatidi 2n4c: cellula diploide con cromosomi dicromatidici: presenta 46 cromosomi e 92 cromatidi 2.2 CICLO CELLULARE La mitosi riguarda sia le cellule somatiche che le cellule germinali, fino a quella determinata generazione capace di dividersi per meiosi. Nella Figura 2.4 è rappresentato il ciclo cellulare, che si può dividere in due fasi: Intercinesi: tra una divisione mitotica e l'altra, si divide in tre fasi: G1, S, G2 Mitosi: divisione cellulare che si divide in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase 2.3 INTERCINESI Fase G1: avviene la trascrizione del DNA in RNA e la sintesi proteica. Le cellule sono diploidi e i cromosomi sono monocromatidici (2n2c) Fase S (sintesi): avviene la duplicazione del DNA e si arresta quindi la trascrizione del DNA in RNA. Figura 2.4 I cromosomi da monocromatidici diventano dicromatidici. L'assetto cromosomico diventa quindi 2n4c: 46 cromosomi e 92 cromatidi. Fase G2: avviene la trascrizione e si ottiene l'RNA responsabile della sintesi di enzimi promitotici e delle proteine 𝛼 e 𝛽 tubulina. Questa fase si innesca solamente se la cellula vuole dividersi per mitosi, altrimenti si mantiene nella fase G1 oppure esce dal ciclo cellulare andando in fase G0. In questa fase G2 viene mantenuto il corredo cromosomico 2n4c. 5 2.4 MITOSI Dopo l'Intercinesi inizia la divisione mitotica. La mitosi è una divisione cellulare che vede una serie di eventi, parte dei quali implicano anche la genesi dell'apparato mitotico, indispensabile alla cellula per "spostare" verso i poli opposti i cromosomi, suddividerli in modo tale da donarne una metà a una cellula figlia e l'altra metà all'altra cellula figlia. L'apparato mitotico è un complesso formato da microtubuli stabili e labili. 2.4.1 APPARATO MITOTICO Nella Figura 2.5 è rappresentato l'apparato mitotico visto in microscopia ottica a luce riflessa, a luce polarizza e attraverso altre metodologie. Nella prima immagine è rappresentato al centro il fuso mitotico (F) e ai due Figura 2.5 poli del fuso (nord e sud) i due apparati della sfera (A). Al centro di ciascuno dei due apparati della sfera si trova un centriolo. 2.4.2 IL CENTRIOLO Il centriolo è un organello cellulare, ed è una struttura cilindrica costituita da nove triplette di microtubuli. Nella Figura 2.6, che è una sezione trasversale, si possono osservare le 9 triplette di microtubuli e accanto ad esse vi sono degli addensamenti elettrondensi, chiamati satelliti pericentriolari. Nella Figura 2.7 vi è una rappresentazione tridimensionale, dove per semplicità non sono state rappresentate le nove triplette di microtubuli ma un tubulo che simbolicamente dovrebbe rappresentare la tripletta. Si possono osservare attorno i satelliti pericentriolari, che sono degli MTOC (centri di organizzazione dei Figura 2.6 microtubuli). Sono costituiti da addensamenti di enzimi che favoriscono la polimerizzazione di 𝛼 e 𝛽 tubulina al fine di formare i microtubuli. In una cellula è presente un solo centriolo quasi sempre doppio, ossia Figura 2.7 costituito da due centrioli, uno disposto a 90° rispetto all'altro; questa struttura prende il nome di diplosoma. Quando la cellula si approssima alla mitosi, avviene la duplicazione del diplosoma grazie all'attività dei satelliti pericentriolari. Otterremo quindi due diplosomi, contenenti quattro centrioli in totale. Da ciascun diplosoma, grazie alla presenza dei satelliti pericentriolari, potranno innescarsi dei processi di polimerizzazione della tubulina che daranno luogo ai microtubuli (Figura 2.8). I microtubuli, indipendentemente che siano stabili o labili, sono sempre l'espressione di due processi: quello di polimerizzazione e quello di depolimerizzazione. Se i due processi si equivalgono, il microtubulo presenta sempre la stessa lunghezza, ed è ciò che capita ai microtubuli stabili. Inoltre: se il processo di polimerizzazione è più intenso di quello di depolimerizzazione, allora Figura 2.8 i microtubuli si allungano; se il processo di depolimerizzazione è superiore a quello di polimerizzazione allora i microtubuli si accorciano fino a scomparire, e questo rappresenta la prerogativa dei microtubuli labili. 6 Nella Figura 2.9 si può osservare l'apparato mitotico, il fuso mitotico al centro e gli apparati della sfera ai poli opposti. Le fibre del fuso mitotico sono costituite da microtubuli labili: alcuni sono strutturali e vanno da un polo all'altro per formare il complesso tridimensionale del fuso, altri vanno ad ancorarsi al centromero di ciascun cromosoma e quindi, quando depolimerizzano, diventano sempre più corti così che i cromosomi, scorrendo anche sui microtubuli strutturali, possano scivolare e spostarsi, allontanandosi dall'equatore del fuso e dirigendosi verso le estremità. A livello dei due poli opposti si osservano gli apparati della sfera, a livello dei quali si possono riconoscere diverse zone: centrosoma: zona centrale che corrisponde al centriolo (se la cellula lo possiede) Figura 2.9 oppure al diplosoma; centrosfera: zona circonferenziale elettrondensa che contiene organelli cellulari, funzionale alla successiva citodieresi. Così come i cromosomi si avvicineranno ai due estremi opposti della cellula, altrettanto avverrà a livello citoplasmatico, dove una metà del corredo di organelli scivolerà da una parte della cellula e l'altra metà dall'altra, per distribuirsi equamente a livello delle cellule figlie; astrosfera: rappresenta un complesso di microtubuli labili che serve ad ancorare l'apparato mitotico nel citoplasma, ma anche a farlo muovere. Ci sono dei casi (ad es. la maturazione dell’ovocita) in cui la divisione meiotica è così particolare che è basata anche sulla localizzazione e rotazione del fuso mitotico. Il movimento è quindi strategico e fondamentale. Considerando la Figura 2.10, il fuso mitotico può essere rappresentato da un asse e da un equatore. Questa terminologia va tenuta presente perché quando c'è una rotazione del fuso, bisogna specificare se ci si riferisce all'asse o all'equatore. Ad esempio, se si ha un fuso con asse verticale, a seguito Figura 2.10 della rotazione passa da una posizione verticale a orizzontale e viceversa. È quindi importante capire di quale parametro dimensionale si stia parlando. Nella Figura 2.11 si vedono le fibre del fuso mitotico in metafase, in cui in nero si identificano i cromosomi lungo il piano equatoriale; nell’ingrandimento in basso (foto d) si notano meglio i microtubuli di 25nm di diametro. A sinistra, nella foto a (Figura 2.11), in nero si notano un centriolo in sezione longitudinale e uno in sezione trasversale; i due centrioli sono quindi disposti perpendicolarmente uno rispetto all’altro. Anche a destra si può notare la Figura 2.11 stessa cosa. Ulteriore chiarimento: Figura 2.12 2.5 COMPONENTI CELLULARI E MITOSI Si analizza cosa succede ai vari componenti cellulari durante la mitosi. 7 Apparato mitotico: durante la profase iniziale comincia la neosintesi di tubulina, quindi si sviluppa l’apparato mitotico esternamente all’involucro nucleare, a livello citoplasmatico. In tarda profase si accresce mentre in metafase c’è la massima espansione del fuso mitotico. Successivamente, in anafase e telofase, ci sarà invece accorciamento progressivo del fuso, fino a scomparire. Involucro nucleare: durante profase iniziale e tarda profase esiste e contiene i cromosomi. Durante invece la prometafase (fase intermedia tra profase e metafase) scompare. Motivazione: la centrosfera è il risultato della migrazione ai poli opposti degli organelli cellulari che si concentrano attorno al centriolo, a livello del diplosoma; a questo movimento partecipa anche il RER (si ricorda che il RER è il continuamento dell’involucro nucleare e i vari distretti di RER mettono insieme le loro espansioni a forma di cupola, andando a costituire l’involucro) e quando i complessi di RER si allontanano si portano via quindi anche l’involucro nucleare, che scompare. È un fenomeno di smontaggio dell’involucro nucleare, che quindi è provvisorio, operato dal RER. Nucleoli: nelle prime due immagini in alto della Figura 2.13 si notano i nucleoli (indicati come Nu), in prometafase però scompaiono. I nucleoli, infatti, quando i cromosomi Figura 2.13 iniziano a farsi più riconoscibili, sono in rapporto proprio con qualche cromosoma: questo accade dal momento che dentro a ciascun nucleolo, oltre ai granuli di RNA ribosomiale, c’è un tratto eucromatinico di cromosomi, quindi c’è un filamento di DNA dentro al nucleolo stesso, che trascrive l’RNA ribosomiale ed è responsabile dunque della genesi del nucleolo. Ciò è sempre osservato nelle cellule normali: tanti granuli sono l’espressione dell’attività trascrizionale del filamento cromatinico del DNA che è dentro al nucleolo e ci sono continuamente granuli che escono nel citoplasma come subunità maggiore o minore dei ribosomi, in un fenomeno dinamico continuo. Quando si addensano i cromosomi, il filamento diventa super eterocromatidico e durante la mitosi non c’è né trascrizione né duplicazione ma il DNA resta silente, mentre la migrazione dei granuli dei cromosomi verso il citoplasma prosegue. L’interruzione della genesi di nuovi granuli fa si che il nucleolo diventi sempre più “pallido”, fino a che non c’è più. Appaiono solo come strozzatura secondaria, chiamata centro organizzatore nucleolare, nel cromosoma a cui si erano legati. La strozzatura secondaria è visibile in prometafase e metafase. Cromosomi: dalla profase iniziale si compattano sempre di più; la massima compattazione avviene in metafase, in cui i cromosomi si dispongono lungo la piastra equatoriale. In anafase e telofase cominciano di nuovo a despiralizzarsi e già durante la citodieresi saranno organizzati come eucromatina ed eterocromatina. 2.6 IL CORREDO CROMOSOMICO La Figura 2.14 riassume il corredo cromosomico della cellula durante la mitosi: in profase la cellula ha già superato la fase S e G2; la cellula è diploide con cromosomi dicromatidici, pronta per la mitosi quindi con assetto 2n4c (46 cromosomi e 92 cromatidi). Mantiene questo assetto fino alla metafase; in metafase la cellula, da diploide con cromosomi dicromatidici, diventa tetraploide con cromosomi monocromatidici 4n4c. Il numero di cromatidi è quindi lo stesso. Assetto di due cromosomi omologhi (Figura 2.15), uno donato dalla mamma e uno dal papà durante l’assetto 2n4c (92 cromatidi e i cromosomi sono dicromatidici): Figura 2.14 Figura 2.15 8 In metafase succede che ciascuno di tutti e 46 cromosomi dicromatidici si suddivide nei suoi due rispettivi cromatidi, ognuno va verso un polo: avviene quindi uno splitting di ogni cromosoma dicromatidico (Figura 2.16). Pertanto, l’assetto 2n4c non ci sarà più. Alla fine, si avranno quindi 46 cromosomi monocromatidici verso un polo e 46 cromosomi verso l’altro polo: l’assetto finale è tetraploide perché i cromosomi in tutto sono 92 e sono in realtà chiamati cromatidi fratelli (si ricorda che i cromatidi fratelli hanno lo stesso corredo genetico). La Figura 2.17 mostra l’assetto finale. Il numero di ploidia viene quindi raddoppiato, ma i cromosomi da dicromatidici diventano monocromatidici. Figura 2.16 In seguito, avverrà la citodieresi, in cui ogni cellula figlia mantiene l’assetto 2n2c e sarà quindi diploide: il grado di ploidia non è cambiato, ma semplicemente i cromosomi ora sono monocromatidici. Le due cellule figlie, quindi, avranno lo stesso grado di ploidia e lo stesso identico corredo genetico. Per riassumere: superato il momento centrale della metafase, avviene lo splitting dei cromosomi, in anafase e telofase, e la cellula, fino alla citodieresi sarà 4n4c. Poi, nel fuso mitotico inizierà il fenomeno della strozzatura che avviene a livello del piano equatoriale; l’apparato mitotico inizia a degenerare e ricompare l’involucro nucleare, poiché i due contingenti di RER si riavvicinano e mettono in condivisione la loro compagine concavo-convessa che, insieme alle altre, si rifonde a costituire un nuovo involucro nucleare. Similmente accade ai nucleoli, infatti i cromosomi, tra cui anche quelli Figura 2.17 associati al nucleolo, tornano a despiralizzarsi e a ritrascrivere RNA ribosomiale che si assocerà con le proteine ribonucleoproteiche, formando così la parte granulare del nucleolo. Quindi in fase G1 ha assetto 2n2c; arriva alla fase S con assetto 2n4c, mantenuto fino al momento dello splitting dei cromosomi in cui diventa 4n4c, per terminare con la divisione delle due cellule figlie, ciascuna con assetto 2n2c, fino a che ricomincia il ciclo mitotico. 2.7 MEIOSI È l’altro tipo di divisione cellulare; la mitosi era un tipo di divisione equazionale, ovvero una cellula diploide dà luogo a due cellule figlie diploidi. La meiosi è invece data dalla successione di due divisioni cellulari, una dopo l’altra; queste due divisioni meiotiche sono completamente diverse tra loro: la prima è riduzionale, quindi dopo la prima divisione Figura 2.18 meiotica le due cellule figlie non mantengono il grado di ploidia, ma lo dimezzano: la cellula diploide diventa aploide. Le due cellule aploidi 1n2c avranno ciascuna 23 cromosomi dicromatidici la seconda divisione è equazionale, come nella mitosi, in cui ciascuna delle cellule figlie si divide in due cellule figlie 1n1c quindi con 23 cromosomi monocomatidici. Questa è la condizione in cui si trovano i gameti, che potranno ripristinare la condizione standard 2n2c solo in caso di fecondazione. A monte della meiosi avviene comunque il raddoppio dei cromatidi, tramite fase S e G2, per arrivare alla cellula 2n4c da cui parte la meiosi. 9 2.7.1 FASI DELLA MEIOSI In Figura 2.19 si vedono tutti gli stadi della meiosi. La seconda linea tratteggiata divide la prima divisione dalla seconda. In ciascuna divisione si può riconoscere una profase, una metafase, una anafase e una telofase con citodieresi, ognuna distinta nella prima o seconda divisione. L’unica differenza è che la profase I è scomponibile in cinque sottofasi: leptotene, zigotene, pachitene, diplotene e diacinesi. Leptotene (leptos=sottile) i cromosomi iniziano a condensarsi e appaiono quindi sottili, ma, mentre nella mitosi i cromosomi omologhi si condensano anche lontani tra loro, in questa fase i cromosomi omologhi si avvicinano tra loro, costituendo le tetradi (quando avvicinano i loro cromatidi) o bivalenti o bouquet (avvicinano i centromeri). Figura 2.19 Zigotene (zigos=combinazione, fusione) oltre che ad avvicinare i loro bracci lunghi e corti, si forma anche un complesso sinaptinemale (complesso di proteine di rapporto, tra cui le coesine, tra i bracci minori e maggiori). Pachitene (pachi=grosso) in cui i cromosomi ben addensati sono visibili; è in questa fase che avviene il crossing over: nei noduli di ricombinazione (Figura 2.20), in seguito alla formazione della struttura intercomatidica, ci sono segmenti di braccio lungo o corto di cromosoma che vengono clivati e poi ruotati, causando scambio dei bracci cromatidici, creando così cromosomi ibridi. A. causa di ciò, alla fine della meiosi, le 4 cellule figlie saranno geneticamente diverse. Diplotene i cromosomi omologhi ravvicinati tornano a separarsi; è in questa fase che sono bloccati gli ovociti primari. Figura 2.20 Diacinesi in cui i noduli di ricombinazione sfilano e decorrono lungo i bracci, fino a staccarsi e rendendo nuovamente indipendenti le tetradi di cromosomi dicromatidici. Figura 2.21 Metafase I (Figura 2.21) i 46 cromosomi dicromatidici si dispongono nella piastra equatoriale; la differenza con la mitosi è che i cromosomi, avendo subito crossing over non sono più identici, quindi non avverrà lo splitting dei cromosomi in 2 cromatidi. Anafase I (Figura 2.22) i cromosomi dicromatidici si sposteranno verso i poli del fuso. Telofase I e citodieresi qui si osserva la divisione riduzionale, in cui in una cellula figlia 1n2c (che ha 23 cromosomi) si troveranno i cromosomi paterni, mentre nell’altra i cromosomi materni, entrambi però ibridi. Figura 2.22 10 La seconda divisione meiotica in metafase II il numero dei cromosomi è aploide e in seguito a citodieresi, non si sarà verificata riduzione, poiché i cromosomi sono già monocromatidici. La riduzione sarà quindi equazionale e tutte le cellule figlie saranno 1n1c. Figura 2.23 11 3 GAMETOGENESI Figura 3.1 La gametogenesi comprende la spermatogenesi e l’ovogenesi. Nella spermatogenesi, gli spermatogoni (le cellule più immature germinali) seguono la meiosi “canonica” simmetrica; nell’ovogenesi la divisione non è più simmetrica. Sia ovogoni che spermatogoni, all’inizio, sono cellule staminali che dividono per mitosi, generando cellule che si differenziano rispettivamente in ovocita di primo ordine e spermatocita di primo ordine, che saranno coloro che inizieranno a dividersi per meiosi. Da uno spermatocita di primo ordine si avranno due spermatociti di secondo ordine, mentre l’ovocita di primo ordine dà luogo a un ovocita di secondo ordine e al primo globulo polare. Dagli spermatociti di secondo ordine, tramite seconda divisione meiotica, si otterranno 4 spermatidi, i quali subiranno un’ulteriore differenziazione, chiamata spermiogenesi o spermioistogenesi, per diventare spermatozoi. Dall’ovocita di secondo ordine, tramite una seconda divisione meiotica, che non è obbligatoria, si generano una cellula uovo e un secondo globulo polare. Il primo globulo polare, invece, se effettua la seconda divisione meiotica (cosa che non sempre avviene), darà origine a due ulteriori globuli polari. 3.1 CELLULE GERMINALI PRIMORDIALI Qui siamo nella terza settimana di sviluppo intrauterino ed è stato fatto notare come le cellule germinali si differenziano in questo periodo molto precoce, al di fuori dell’embrione. Queste cellule, chiamate cellule germinali primordiali o protogoni, ad un certo momento saranno destinate a migrare dal territorio extra embrionale per colonizzare le gonadi dell’embrione, le quali inizieranno in quel momento a differenziarsi in testicolo o in ovaia (a seconda dell’embrione). In alto, nella Figura 3.1, si possono apprezzare gli spermatogoni e gli ovogoni, rispettivamente a sinistra e a destra. Gli spermatogoni e gli ovogoni sono cellule differenziate che derivano entrambi dai protogoni e, più precisamente, sono cellule staminali che si dividono per mitosi. Queste cellule germinali poi, in un dato momento, danno luogo a cellule figlie che sono in grado di dividersi per meiosi. Inoltre, si può notare un’analogia terminologica sia per quanto riguarda la spermatogenesi che per l’ovogenesi: gli spermatogoni diventano spermatociti. Il suffisso gonio (in spermatogonio) vuol dire cellula che diventerà qualcosa, mentre il suffisso cito (in spermatocito) significa cellula che è diventata qualcosa. Questi suffissi in genere sono mantenuti in tutti i tessuti: ad esempio, nel tessuto osseo ci sono cellule immature dette osteblasti (dove il suffisso blasto ha lo stesso significato di gonio) e gli osteociti che sono le cellule mature. Nella gametogenesi quando il suffisso è “cita”, significa che la cellula germinale ha la proprietà di dividersi secondo la meiosi. 12 3.2 SPERMATOGENESI Come si può notare nella Errore. L'origine riferimento non è stata trovata., nel caso della spermatogenesi, l’evoluzione prosegue perché lo spermatocita di primo ordine (ovvero la cellula che va incontro alla prima divisione meiotica) dà luogo alle due cellule figlie, che sono gli spermatociti di secondo ordine, cellule aploidi con cromosomi dicromatidici. Se si guarda la Figura 3.1, si può notare che lo spermatocita primario presenta 44 cromosomi più un X e un Y e quindi è diploide; lo spermatocita secondario, invece, presenta 23 cromosomi (incluso l’X o l’Y). Da quest’ultimo fatto si può dedurre che è avvenuta la prima divisione meiotica. Nella spermatogenesi, la meiosi avviene in maniera diligente perché poi anche gli spermatociti secondari vanno incontro alla seconda divisione meiotica, dando origine agli spermatidi, che sono le cellule finali ancora aploidi. Da ricordare il fatto che il prodotto della seconda divisione meiotica dà cellule che sono ancora aploidi, perché la seconda meiosi è di tipo equazionale (e non riduzionale come la prima). Quindi sia gli spermatociti di secondo ordine, sia gli spermatidi sono entrambi aploidi, solo che i primi hanno cromosomi dicromatidici, mentre i secondi hanno cromosomi monocromatidici. L’ultimo stadio della spermatogenesi, ovvero la differenziazione degli spermatidi in spermatozoi, prende il nome di spermiogenesi o spermioistogenesi. Gli spermatogoni sono elementi germinali che sono sempre presenti nei testicoli (oltre a spermatociti di primo e secondo ordine e stati maturativi più avanzati), consentendo al maschio di non finire mai in andropausa. 3.3 OVOGENESI La prima grande differenza che l’ovogenesi ha con la spermatogenesi è l’andamento maturativo delle cellule germinali. Questo perché l’ovocita di primo ordine (capace di innescare la prima divisione meiotica), si divide in due cellule figlie: una è un ovocita di secondo ordine (equiparabile allo spermatocita secondario), mentre l’altra è un primo globulo polare (o primo polocita). Dopodiché, nella seconda divisione meiotica, l’ovocita di secondo ordine dà luogo ad una cellula uovo e ad un secondo polocita. In linea teorica anche il primo polocita innesca la meiosi, dando luogo ad altri due polociti. Detto questo, prima di approfondire il ruolo della meiosi nell’ovogenesi, è necessario mettere in evidenza le caratteristiche peculiari di apparente difformità nel contesto dell’ovogenesi: innanzitutto, se si considera la vita post-natale della femmina, si può evitare di parlare di ovogoni, perché le cellule germinali presenti nell’ovaio della bambina neonata e di tutte le femmine di età più avanzata, sono esclusivamente ovociti di primo ordine. Questi ovociti (che hanno il compito di iniziare la prima divisione meiotica) maturano iniziando dalla profase, dove però si bloccano in diplotene (sottofase della profase I), che precede la diacinesi. 3.3.1 OVOCITA Nella Figura 3.2, che presenta l’immagine di un ovocita prelevato dall’ovaio di una signora e che verrà poi utilizzato nella fecondazione artificiale, si può apprezzare una sezione semifine, dove è presente un ovocita di primo ordine, avente dimensioni maggiori di 100 micron di diametro. Attorno all’ovocita si può apprezzare una sorta di guscio, denominato membrana pellucida o zona pellucida (ZP). Quest’ultima è una struttura di rivestimento (una specializzazione del glicocalice) in rapporto di vicinanza molto stretto con la membrana citoplasmatica dell’ovocita stesso. Nella figura, inoltre, si possono notare altre cellule che sono disposte a raggiera e che sono allontanate dall’ovocita. Questa lontananza deriva dal fatto che l’ovocita è stato aspirato portandosi dietro delle cellule somatiche, che mantengono un rapporto costante e diretto con l’ovocita grazie a delle espansioni citoplasmatiche, che attraversano la zona pellucida e si rapportano con dei microvilli ovocitari. A questo livello di contatto esistono delle giunzioni cellulari, le gap junction (comunicanti). Le cellule somatiche appena descritte vengono invece chiamate cellule della granulosa o, più propriamente, cellule della corona radiata (solamente quelle in prima fila). Come si nota nella Figura 3.2, solamente la prima fila di cellule della granulosa è in rapporto con Figura 3.2 l’ovocita; le cellule delle file successive, non direttamente in rapporto con l’ovocita, sono dette cellule della granulosa, ma non della corona radiata. 13 La Figura 3.3 mostra la distinzione del citoplasma dell’ovocita: si ha una zona più periferica del citoplasma chiamata citoplasma corticale e si ha una zona più interna chiamata citoplasma midollare. Nel citoplasma corticale sono distribuiti tutti gli organelli dell’ovocita, compreso il nucleo. La parte centrale è occupata da gocciole lipidiche e prende il nome di deutoplasma, che hanno funzione di riserva (di nutrimento) dell’ovocita. Nella Figura 3.4 viene nuovamente mostrata la semifine, dove è messa in evidenza una regione che si vuole approfondire in maniera più specifica. Figura 3.3 Nella Figura 3.5 viene mostrato un ingrandimento della regione riquadrata nella Figura 3.4. In questa immagine, oltre ad una parte di corticale (GC), si nota una parte di zona pellucida, che presenta dei puntini, che sono le proiezioni citoplasmatiche allungate delle cellule della corona radiata, ovvero quelle cellule che attraversano la zona pellucida per porsi in rapporto diretto, tramite delle gap junction, con le estremità dei microvilli dell’ovocita. In questi punti di contatto ci Figura 3.4 saranno degli scambi tra le cellule della corona radiata e l’ovocita. A questo livello si può apprezzare una sottile intercapedine tra l’ovocita e la superficie interna della zona pellucida chiamata spazio perivitellino. Questo spazio durante la fecondazione è molto importante, perché è proprio a questo livello che dovranno giungere i migliori spermatozoi. Successivamente, uno tra questi spermatozoi si fonderà con la membrana dell’ovocita, costituendo la premessa per la fecondazione. Altra cosa da notare è che nella parte corticale vi sono gli organelli, tra i quali sono particolarmente apprezzabili, sempre nella Figura 3.5, i vacuoli di secrezione (nell’immagine sono i pallini più scuri), che contengono un Figura 3.5 materiale molto elettrondenso. Questi vengono definiti granuli corticali, il cui appellativo “granuli” deriva dal fatto che, prima di essere visti in microscopia elettronica, furono riconosciuti anche utilizzando la microscopia ottica. Infatti, tutti quelli che sono i vacuoli della microscopia elettronica in microscopia ottica, se apprezzabili, si vedono sotto forma di puntini di piccole dimensioni e la terminologia che si usava era appunto quella di granuli. La specificazione “corticale” si deve al fatto che risiedono nel citoplasma corticale. 3.3.2 FASI DI MATURAZIONE DELL’OVOCITA La Figura 3.6 mostra il comportamento di un ovocita di primo ordine fermo in diplotene e si possono osservare le varie fasi di maturazione dell’ovocita. Dall’interno verso l’esterno si possono notare rispettivamente: l’ovocita di primo ordine, la membrana cellulare, lo spazio perivitellino e la zona pellucida (la linea nera spessa). Inoltre, fuori, nei dintorni della zona pellucida, vi sono le cellule della granulosa. L’ ovocita a un dato momento, più precisamente 36 ore prima dell’ovulazione, ovvero quando l’ovocita viene espulso all’esterno dell’ovaio, finisce la prima divisione meiotica. Come si può vedere nel secondo stadio (nella Figura 3.6), dentro alla corticale del citoplasma dell’ovocita, si è formato un fuso mitotico (che si inizierà a formare nella profase I). Si può notare anche che i cromosomi sono disposti in un piano equatoriale, cosa che fa capire che è stata disegnata una metafase (ovvero la prima). Un’ altra cosa che si apprezza bene nella figura è che, se si osserva il fuso mitotico, rispetto a quello di una cellula normale risulta molto piccolo, ed inoltre il suo orientamento spaziale non è casuale. Facendo ora riferimento all’asse del fuso mitotico, questo ha 14 un asse che è parallelo (trigonometricamente parlando) a quello che è il piano tangenziale della membrana dell’ovocita; il piano equatoriale sarà invece perpendicolare. Nel terzo stadio, invece, il fuso mitotico non è più in metafase, bensì in anafase, perché i due gruppi di cromosomi si stanno allontanando dal piano equatoriale e, mentre i cromosomi vengono trascinati dai microtubuli specifici del fuso, il fuso stesso sta cambiando orientamento, ovvero sta ruotando di 90 gradi, rimanendo però sempre superficiale nel citoplasma corticale. Il citoplasma a questo livello inizia a estroflettersi lievemente e il fuso mitotico lo segue per poi fermarsi quando si troverà metà all’interno della parte originaria e l’altra metà all’interno della protuberanza citoplasmatica sopracitata. Se il fuso entra e porta il suo piano equatoriale a livello della membrana cellulare generale dell’ovocita, quando avverrà la citodieresi (che avviene sempre a livello del piano equatoriale del fuso mitotico) come risultato si avranno due cellule: una grande quasi quanto la cellula madre e l’altra (a causa della posizione e dell’orientamento del fuso mitotico) sarà molto più piccola (il primo globulo polare). Quindi questa grande differenza tra le due cellule figlie dipende da come è posizionato il fuso mitotico. Da notare come nel sesto stadio (nella Figura 3.6) il globulo polare è posizionato dentro lo spazio perivitellino. Questa prossimità del globulo polare con l’ovocita di secondo ordine è una vicinanza obbligata dalla zona pellucida, che impedisce che il polocita venga disperso. L’ovocita, che ora è di secondo ordine, è capace di Figura 3.6 innescare la seconda divisione meiotica, che è di tipo equazionale. L’ovocita, quindi, andrà in profase II (che non sarà suddivisa nelle varie sottofasi, perché questa è solo una prerogativa della profase I), e poi in metafase II, dove in quest’ultima fase si bloccherà. L’ovocita non può essere fecondato se non si trova nella metafase II. Nella Figura 3.7 è mostrata una sezione ultrafine di un ovocita di secondo ordine, dove oltre ad esso si possono notare: il citoplasma corticale con i microvilli, la superficie interna della zona pellucida e in mezzo tra essi vi è lo spazio perivitellino (leggermente dilatato) dove si può apprezzare il primo polocita. Rapportando questa fotografia con lo schema dell’ovogenesi (Figura 3.8), possiamo notare come il 1° globulo polare si trovi nello spazio peri-vitellino, di fianco all’ ovocita II. Figura 3.7 La zona pellucida circonda il globulo polare e l’ovocita II, che restano insieme. L’ovocita II è fermo in metafase II. Questo concetto è molto importante da tenere a mente, poiché gli ovociti fermi in questa fase sono detti ovociti MII, fermi in metafase II. 15 Per mostrare l’importanza di questo termine il professore mostra due articoli riguardanti la fertilità, in cui gli ovociti vengono definiti in metafase II o chiamati ovociti MII. Figura 3.8 Figura 3.9 Confrontando spermatogenesi e ovogenesi ( Figura 3.9), dove P indica protogone (che nella spermatogenesi sarà detto spermatogone e nell’ovogenesi sarà detto ovogone), si nota ancora una volta come i “-goni” siano soggetti a ripetute divisioni mitotiche (fase di moltiplicazione), mantenute nel maschio con carattere di staminalità in quanto la linea spermatogonica non si estinguerà mai (a differenza di quello che accade per la donna). Nell’ovogenesi, quando inizia la meiosi I, gli ovociti di I ordine sono fermi in diplotene e la meiosi si fermerà nuovamente a livello degli ovociti di ordine II, che innescheranno la seconda divisione meiotica per poi fermarsi nella mitosi II. In questo caso si parla di condizionamento: l’ovocita in metafase II continua la meiosi solamente se fecondato da uno spermatozoo. Una delle due reazioni dell’ovocita alla fecondazione consiste nel completare la meiosi II, fino alla citodieresi che darà origine alla cellula uovo e al secondo globulo polare, con lo stesso meccanismo visto in precedenza (con la rotazione di 90° del fuso mitotico). In questo caso in cui la spermatogenesi è a destra e l’ovogenesi a sinistra, il disegnatore avvicina l’ovulo verso gli spermatozoi per mostrare la conseguenza della fecondazione, cioè il completamento della meiosi II da parte dell’ovocita MII, con la formazione del secondo globulo polare. 16 3.4 FECONDAZIONE IN VITRO Figura 3.11 Figura 3.10 Nel caso si voglia compiere una fecondazione in vitro (Figura 3.10) bisogna inserire sonde con una telecamera lungo le vie genitali fino alle ovaie, dove si riconosceranno punti in cui sono presenti dei rilievi traslucidi, detti stigma (che vuol dire “occhio”). Insieme alla telecamerina sarà inserita una sonda di aspirazione, che servirà a prelevare l’ovocita da questa zona e inserirlo in una capsula di Petri, per osservarlo al microscopio ottico dal vivo, senza inserirlo nei vetrini. Per capire se l’ovocita prelevato è disponibile ad essere fecondato, si controlla la presenza del primo globulo polare; questo indica che l’ovocita è bloccato in metafase II. La fecondazione avviene isolando uno spermatozoo e inserendolo tramite una siringa, perforando la zona pellucida e la membrana cellulare dell’ovocita. Per controllare se la fecondazione è andata a buon termine (ovvero che nessuno dei due gameti fosse difettoso) si controllano i globuli polari, in quanto l’ovocita risulta fecondato se: Nella zona pellucida sono presenti due globuli polari; Nella zona pellucida sono presenti il secondo globulo polare e due globuli polari più piccoli dati dalla divisione del primo globulo polare. 3.5 CONFRONTO TRA SPERMATOGENESI E OVOGENESI Confrontando la spermatogenesi con l’ovogenesi (Figura 3.12, Figura 3.13), si visualizzano gli archi vitali di un individuo maschio e una femmina: Si notano le tappe fondamentali della vita dei soggetti, con la vita intrauterina, la nascita, la vita extrauterina, la pubertà e la morte. Nella vita della donna si nota una tappa in più: la menopausa. In menopausa le cellule germinali sono praticamente assenti e la donna diventa sterile. Spermatogenesi: per gli individui di sesso maschile prima della nascita si hanno molti spermatogoni, ma nessuno spermatocita (abbondanza di elementi staminali che daranno vita agli spermatozoi). (In immagine la larghezza della colonna indica il numero di cellule germinali). Alla nascita ci sono solo spermatogoni, quindi fino alla pubertà il bambino è sterile, ma ha numerosi spermatogoni. Dopo la pubertà, grazie al testosterone, gli spermatogoni innestano la prima divisione meiotica, diventando spermatociti di I ordine, dividendosi per meiosi. Gli spermatogoni permangono sempre in tutta la vita del maschio, continuando a differenziare in spermatociti di I ordine e spermatozoi. (Il professore riporta fatti di cronaca riguardo soggetti maschi in età senile che hanno concepito prole, per dimostrare come la produzione di Figura 3.12 spermatociti non cessi anche in tarda età). In tarda età gli spermatogoni diminuiscono leggermente in numero, come tutti i tipi cellullari negli anziani. 17 Per via della permanenza degli spermatogoni, questo fenomeno avviene continuamente e nel testicolo sono continuamente maturati e liberati spermatozoi. Figura 3.13 Ovogenesi: si nota immediatamente che prima della nascita, nella vita intra-uterina, gli ovogoni si dividono e se ne hanno circa 6 milioni. Tra questo momento e la nascita gli ovogoni vanno incontro ad apoptosi, sono cellule inclini al suicidio. Il loro numero si riduce tanto che alla nascita la bambina possiede circa 1 milione di ovociti bloccati in diplotene (nella fase pre-natale, 5 milioni di ovogoni sono morti). 1 milione di ovogoni ha iniziato la prima divisione mitotica, bloccandosi in diplotene. Alla pubertà c’è la prima mestruazione (il menarca). 36 ore prima del menarca, l’ovocita si sblocca dal diplotene e completa la prima meiosi, diventando un ovocita di II ordine, fermo in metafase II. Le mestruazioni sono eventi ciclici, circa una al mese (una ogni 28 gg), ma hanno tempi molto variabili, soprattutto nei primi tempi (21-45 gg). Alla pubertà inizia questo fenomeno discontinuo, che avverrà per circa 400 volte fino alla menopausa. Dalla nascita alla pubertà la tendenza degli ovociti ad andare in apoptosi non cessa, tanto che alla pubertà si hanno circa 400.000 ovociti ancora vivi. Dopo la prima mestruazione fino alla menopausa, il numero di ovociti si riduce drasticamente, tanto che in menopausa il loro numero si è ridotto a 400 (tra la pubertà e la menopausa circa 399.600 ovociti sono andati incontro a morte e solo 400 sono ancora vivi). Parlando concettualmente, se non fosse per l’apoptosi, una donna avrebbe un numero di ovociti enormemente grande. Schematizzando le differenze tra spermatogenesi e ovogenesi: Spermatogenesi Ovogenesi Produzione di 4 gameti (4 spermatidi diventano 4 Nasce solo un pre-gamete/un potenziale gamete (ovocita di II spermatozoi) per ogni meiosi ordine + 1° globulo polare) che viene eventualmente fecondato Completamento incondizionato della gametogenesi Completamento solo in seguito a fecondazione (ovocellula + (spermatozoi) 2° globulo polare) Timing maturativo sesso-specifico: inizio meiosi durante la Timing maturativo sesso-specifico: inizio meiosi durante la pubertà vita pre-natale (intra-uterina) Gametogenesi continuativa Gametogenesi discontinua (ciclo mestruale con con cadenza mensile) Mantenimento della linea spermatogonica staminale per Estinzione della linea ovogonica staminale nel corso della vita l’intera vita post-natale pre-natale 18 4 SPERMATOGENESI La spermatogenesi corrisponde a una meiosi in senso astratto, anche se si dovrà chiarire meglio il ruolo della presenza degli spermatogoni. La spermatogenesi si conclude con la spermioistogenesi. La spermatogenesi ha una fase pre-meiotica, in cui gli spermatogoni si comportano come cellule staminali di altri spermatogoni, che si comportano da cellule staminali per altri spermatogoni (tipo B), che andranno a differenziarsi in spermatociti di ordine I, che faranno la prima divisione meiotica fino a fare la spermioistogenesi. Tutte queste fasi andranno inquadrate nel tempo e nello spazio. Gli spermatogoni si dividono in 2 tipi: A, precoci, e B, tardivi, che differenziano in spermatociti di ordine I. Quelli di tipo A sono di due categorie, in base al fatto che alcune cellule staminali sono cellule staminali di altre cellule staminali: Ad: dark. Il nucleo della cellula è molto eterocromatinico; Ap: pale. Il nucleo è meno eterocromatinico. Quelli di tipo A sono mononucleati, per distinguerli da quelli di tipo B, che sono maturati da una mitosi, subito dopo seguita da una fase G1 in cui la cellula si differenzia in spermatocita di ordine I. Gli spermatogoni B sono coppie di cellule mononucleate, poiché la citodieresi non si completa e le cellule risultano congiunte da un ponte citoplasmatico. Nella fase maturativa meiotica, ogni spermatogone B (coppie di cellule) si differenzia
