EMBRIOLOGIA.pdf

EMBRIOLOGIA Riassunti di embriologia tratti dal “De Felici” Giacomo Gandolfo 2024 1  APPARATO GENITALE MASCHILE: formato da: 1- Testicoli 2- Vie genitali 3- Gh...

EMBRIOLOGIA Riassunti di embriologia tratti dal “De Felici” Giacomo Gandolfo 2024 1  APPARATO GENITALE MASCHILE: formato da: 1- Testicoli 2- Vie genitali 3- Ghiandole esocrine 4- Pene 1) TESTICOLO: contenuto nello scroto - produzione di androgeni (testosterone e diidrotestosterone) - rivestito da tonaca albuginea→si inspessisce a formare il mediastino - mediastino→ da cui si propagano i lobuli→dividono l’organo in 250 regioni - ogni lobulo→ da 1 a 4 tubuli seminiferi→ogni tubolo confluisce nel tubulo retto e poi nella rete testis - spazi intertubulari→connettivo lasso interstiziale→cellule leyding (produzione ormoni androgeni) - rete testis→ in comunicazione con 10-12 condottini efferenti 2) VIE GENITALI: condottini efferenti; epididimo; dotto deferente; dotto eiaculatore; A) Condottini efferenti: veicolano spermatozoi nell’epididimo B) Epididimo: si ripiega su sé stesso, presenta un corpo, una testa e una coda continua nel dotto deferente C) Dotto deferente: nella parte terminale→ampolla → in contatto con dotto eiaculatore D) Dotto eiaculatore: rappresenta l’ultimo tratto delle vie genitali, si divide in: - Uretra prostatica - Uretra peniena SPERMATOZOI: - Veicolati nell’epididimo→Condotti efferenti - Resi mobili→ Epididimo - La loro progressione nelle vie genitali→ contrazioni peristaltiche muscolatura dei dotti. 2 RIFORNIMENTO SANGUIGNO: - Arteria testicolare → rifornimento sangue - Plesso pampiniforme→ drenaggio rete capillare→ circonda arteria testicolare mantenendo temperatura testicolare→converge nella vena testicolare - Vena testicolare→ sbocca nei testicoli Destro→ vena cava inferiore Sinistro→ vena renale TUBULI SEMINIFERI: - formati da epitelio seminifero - costituiti da: a. generazione cellule germinali→fino agli spermatozoi b. cellule del Sertoli: o polarizzate e ramificate, di forma triangolare, sono stazionarie e perenni o con i loro prolungamenti avvolgono ogni cellula germinale, accompagnandola fino alla spermiogenesi. o Funzioni: Sostegno strutturale e nutritizio alle cellule germinali Fagocitosi di germinali in degenerazione e residui di spermatidi Regolazione del rilascio di spermatozoi Secrezione di molecole che mediano l’azione del FSH oltre che ABP, AMH e inibina Protezione delle germinali autoantigeniche dal sistema immunitario o Formano la barriera emato-testicolare→ suddivide l’epitelio seminifero in: Compartimento basale: spermatogoni e spermatociti primari in preleptotene Compartimento adluminale: spermatociti in meiosi, germinali post-meiotiche, spermatidi, spermatozoi o sono connesse da giunzioni occludenti→ rendono inaccessibile lo spazio intercellulare, permettono agli spermatociti di migrare dal compartimento basale a quello adluminale nella transizione mitosi/meiosi→ citochina TNF-α regola l’apertura temporanea e la riformazione delle giunzioni. - delimitati da: tonaca formata da→ membrana basale, cellule muscolari (mioidi) e cellule Leydig a. cellule mioidi→ sono responsabili della contrazione periduttale→ necessaria per lo spostamento degli spermatozoi versi l’epididimo. Nel periodo neonatale e nell’infanzia→ proliferazione delle Sertoli e delle Leydig→ aumento della lunghezza dei cordoni seminiferi→ la successiva secrezione da parte delle Sertoli trasforma i cordoni in tubuli seminiferi canalizzati. A questo punto inizia la spermatogenesi, la cui efficienza è correlata al numero delle Sertoli. b. cellule leyding→ tra fasi di crescita: 1. 14-18 settimane di vita intrauterina: sintetizzano T e INSL-3 che causa la discesa dei testicoli, per poi degenerare 2. Primo trimestre dopo la nascita: il picco di LH e T causa la proliferazione delle Leydig 3. Con lo sviluppo puberale si formano le Leydig adulte 3  SPERMATOGENESI: - È un processo discontinuo→dove gli spermatogoni si differenziano in spermatozoi. - Inizia alla pubertà e continua tutta la vita→Dura circa 74 giorni. - Si divide in tre fasi: 1) Fase mitotica: (20 giorni) - protagonisti: a. spermatogoni AD (A Dark, in quanto la cromatina compattata si colora), o tipiche cellule staminali di riserva o basso indice mitotico→ favorisce la fondamentale salvaguardia dell’integrità genomica della linea germinale. b. spermatogoni AP (A Pale, la cromatina che è dispersa non si colora). o proliferano producendo sia altri spermatogoni AP che spermatogoni B. o Gli spermatogoni B→per divisione mitotica→ danno origine agli spermatociti primari in preleptotene. o sono destinati al differenziamento. o non completano la citodieresi→ ma formano un clone con cui restano in comunicazione fino alla spermiazione→ciò favorisce la sincronia dello sviluppo e la distribuzione equilibrata dei geni. I 2) Fase meiotica: (24 giorni) Gli spermatociti primari in preleptotene duplicano il proprio DNA: - si condensano i cromosomi (leptotene della profase I). - Si appaiano i cromosomi omologhi (Zigotene). - Vi è una ulteriore condensazione dei cromosomi omologhi (Pachitene). - Avviene il crossing-over e i cromosomi omologhi si separano (Diplotene). - Inizia la metafase, l’anafase e la telofase→ al termine della quale abbiamo due spermatociti secondari→Questi iniziano la meiosi II (una mitosi senza duplicazione del DNA). - Per ogni AP si formano 16 spermatidi. 3) Spermiogenesi: (30 giorni) Maturazione dello spermatide che diventa spermatozoo (polarizzato): - si differenziano strutture come flagello ed acrosoma, - si modificano il nucleo e la forma della cellula (il citoplasma in eccesso è eliminato). - Le cellule del Sertoli rilasciano gli spermatozoi nel lume dei tubuli seminiferi (spermiazione). - La spermiogenesi è divisibile in quattro fasi: a) Fase del Golgi: formazione dell’acrosoma, granuli originati dal Golgi formano vescicole b) Fase del cappuccio: l’acrosoma aumenta di ampiezza e riveste i 2/3 anteriori della superficie nucleare, i due centrioli (prossimo e distale) migrano al polo opposto al granulo acrosomico. c) Fase acrosomale: il nucleo si oppone alla membrana cellulare nella zona del cappuccio acrosomale, inizia la formazione del flagello dal centriolo prossimale (il distale degenera) e i mitocondri migrano verso l’assonema, un fascio di microtubuli (manichette) si estendono dal cappuccio al flagello. 4  d) Fase di maturazione: la testa acquisisce la forma ovalare. Nelle ultime fasi la cromatina diventa molto compatta→favorendo una riduzione del volume nucleare. C’è la comparsa di protamine (che sostituiscono gli istoni) (proteine basiche ricche di arginina). Subito prima della spermiazione il citoplasma residuo viene eliminato (corpi residuali). STRUTTURA SPERMATOZOI: Sono formati da: a. una testa→costituita dal nucleo e dall’acrosoma - Il nucleo ha 23 cromosomi (cromatina) - dall’acrosoma si liberano enzimi litici che permettono il transito nella zona pellucida b. un flagello→ costituito da: - un collo→ contiene un centriolo e la placca basale→ dalla quale originano le fibre dense esterne che circondano l’assonema. - un segmento intermedio→contiene una serie di mitocondri, - un segmento principale→ presenta l’annulus e le due colonne di guaina fibrosa - segmento terminale, costituito da assonema e membrana plasmatica. LE PRINCIPALI CARATTERISTICHE DELLA SPERMATOGENESI NEI SEGUENTI PUNTI: - Ogni 16 giorni in piccole aree dei tubuli, una generazione di spermatogoni AP inizia la spermatogenesi. - Differenti generazioni di germinali in corso di differenziamento sono stratificate nell’epitelio seminifero, la generazione più giovane è più prossima alla membrana, ed è possibile rinvenire nella sezione di tubulo fino a 4/5 generazioni diverse. - Gli AP entrano in mitosi in momenti diversi nelle varie aree del tubulo. - Gli stadi sono dati dall’associazione di diverse generazioni nella stessa area del tubulo. L’epitelio seminifero presenta 6 stadi, la sequenza di esso si definisce ciclo dell’epitelio seminifero. - L’arco di tempo che trascorre tra le due successive comparse del medesimo stadio in una specifica area del tubulo è di 16 giorni. Servono 4/6 cicli affinché uno spermatogone AP termini la spermatogenesi (in 74 giorni). - L’onda dell’epitelio seminifero (topo) è rappresentata da una serie di tratti adiacenti di tubulo contenente tutti gli specifici stadi del ciclo. Caratteristica unica della spermatogenesi del topo è che sezioni del testicolo mostrano uno stesso livello di maturazione degli spermatozoi in ciascun tubulo seminifero. - Avviata la spermatogenesi tutti gli spermatozoi vengono rilasciati ogni 16 giorni, ma in aree diverse del tubulo la spermatogenesi inizia in momenti diversi; quindi, l’intero tubulo garantisce una produzione continua. 5 Privilegio immunitario del testicolo: Durante la spermatogenesi le cellule germinali sviluppano antigeni che dovrebbero essere causa di risposta immunitaria, essa è prevenuta mediante uno sviluppato sistema linfatico che produce linfociti T regolatori, la barriera emato-testicolare, la presenza delle Sertoli che interferiscono con la risposta immunitaria e stimolano la produzione di linfociti T regolatori. Regolazione endocrina, paracrina, autocrina della spermatogenesi: L’asse ipotalamo-ipofisi-testicolo controlla (mediante il GnRH) inizio e mantenimento della spermatogenesi con la secrezione di due gonadotropine: FSH: Agisce sulle cellule del Sertoli. La secrezione inizia intorno al terzo mese di vita fetale ed ha un picco nei primi 4-5 mesi di vita, diminuisce fino alla pubertà. Permette lo svolgimento di una spermatogenesi quantitativamente normale, regola la proliferazione delle cellule del Sertoli (capaci di prendere contatto con un numero limitato di germinali). Regola la secrezione da parte delle Sertoli di: - GDNF: mantiene le proprietà staminali, inibendo il differenziamento degli spermatogoni - SCF: fattore di sopravvivenza degli spermatogoni differenziati o Transferrina - ABP: (Androgen Binding Protein) concentra il testosterone nel liquido tubulare e converte estrogeni in T - Inibina B: inibisce la secrezione di FSH da parte dell’ipofisi (feedback negativo), l’FSH inibisce a sua volta l’inibina - Attivina: stimola la proliferazione FSH dipendente - AMH: permette la regressione dei dotti di Müller, dopo la 7°/8° settimana il sesso è determinato - L’FSH con il testosterone modula l’apoptosi spontanea limitando il numero di cellule germinali, in modo da permettere alle Sertoli di svolgere correttamente il loro compito di supporto. Quindi: l’FSH ha effetto, in sinergia con il T, sulla sopravvivenza delle cellule germinali, e sulla progressione da spermatogoni A B. - LH: Agisce sulle cellule del Leydig, che in risposta secernono testosterone (T). È secreto dall’adenoipofisi in risposta al GnRH secreto dall’ipotalamo. È implicato nella regolazione della sintesi e del rilascio del T da parte delle Leydig. Se si rimuovono le cellule del Leydig ma si tratta il testicolo somministrando T, si ha comunque spermatogenesi. Ruolo Testosterone: la secrezione inizia alla 8° settimana di sviluppo embrionale, sotto controllo del hCG con un picco alla 11° e 17° settimana, contribuisce al differenziamento sessuale delle gonadi in senso maschile. Alla 12° settimana vi è la secrezione delle gonadotropine. Il T ha effetto di feedback negativo sulla secrezione di LH dall’ipofisi e GnRH dall’ipotalamo, e T dalle cellule di Leydig. Controlla il differenziamento degli spermatociti primari dopo la profase della meiosi I, la transizione da spermatidi rotondi ad allungati e la spermiazione. L’azione combinata di T e FSH previene l’apoptosi. 6 Ruolo Diidrotestosterone: DHT è 10 volte più potente del T, ed è prodotto per conversione ad opera della 5-α-reduttasi. Ha un ruolo fondamentale nel differenziamento dei genitali esterni. Estrogeni: derivano dall’aromatizzazione di androgeni da parte dell’enzima aromatasi. Epididimo e maturazione degli spermatozoi: L’epididimo è composto da epitelio cilindrico pseudostratificato composto da tre strati di cellule: Cellule basali Cellule principali (presentano stereociglia sulla superficie) Cellule chiare (presentano stereociglia sulla superficie) Uno spermatozoo impiega 2-6 giorni ad attraversare l’epididimo→durante questo periodo va incontro alla maturazione, acquisendo motilità e capacità di fecondare un ovocito. È necessario un microambiente luminale per la maturazione. La composizione del microambiente è garantita dalla barriera emato-testicolare. Essa svolge anche una funzione immunologica, nel proteggere gli spermatozoi autoantigenici, dall’attacco del sistema immunitario. Le cellule epiteliali dell’epididimo acidificano il fluido luminale, regolando la maturazione degli spermatozoi. Il fumo di tabacco inibisce l’acidificazione del fluido. L’acidificazione è garantita dall’opera delle cellule chiare che presentano sulla membrana una pompa protonica (V-ATPase) che secerne protoni. 7  APPARATO GENITALE FEMMINILE: Composta da: 1) Gonadi: (ovaie) organi pari dove ha luogo lo sviluppo e la maturazione degli ovociti 2) Vie genitali: organi cavi formati da tessuto muscolare liscio e mucosa. Qui avviene l’incontro tra ovocito e spermatozoo, l’impianto e lo sviluppo dell’embrione. Sono formati da: A) Tube uterine: (10-12 cm) si aprono ad una estremità nella cavità pelvica (l’infundibolo) e con l’altra nell’utero. L’infundibolo presenta le fimbrie che avvolgono l’ovaio e incanalano l’ovocito maturo nell’ampolla, dove avviene la fecondazione. All’ampolla segue l’istmo, deputato ad accogliere l’embrione. B) Utero: (lungo 6-7 cm e largo 3 e spesso 2) ha una forma a pera rovesciata e presenta un corpo, un istmo e un collo (cervice) percorso dal canale cervicale che comunica con la cavità vaginale. C) Vagina: (7-9 cm di lunghezza) in essa vengono depositati gli spermatozoi che per fecondare l’ovocito dovranno risalire fino all’ampolla. 1) OVAIO - Lungo 2,5/5 cm, largo 1,5/3 cm e spesso 1 cm. - È ricoperto → epitelio germinale (epitelio cubico semplice) al di sotto del quale si trova la tonaca albuginea (connettivo denso). - Nella zona periferica (corticale) sono presenti→ follicoli, ognuno dei quali consiste in un ovocito circondato da cellule follicolari. OVOGENESI: - inizia prima della nascita - nell’ovaio gli ovogoni→ dopo una serie di divisioni mitotiche→iniziano la meiosi diventando ovociti primari. - Questi si arrestano in→ Diplotene→vengono circondati da cellule follicolari (piatte) →costituendo un follicolo primordiale (che giunge fino alla nascita). - I follicoli primordiali sono la riserva di ovociti che non potendo essere rinnovata è destinata a diminuire nel tempo. - Dalla nascita alla pubertà→ i follicoli iniziano a crescere ma degenerano in atresia poiché lo sviluppo dei follicoli dipende dalle gonadotropine FSH e LH, che raggiungono adeguati livelli solo alla pubertà. - Nella donna solo un follicolo completa lo sviluppo ogni mese liberando un ovocito maturo, pronto ad essere fecondato. o Nascita: 1 milione di ovociti o Pubertà: 400.000 o Ovulati in vita fertile: 300-400 (l’esaurimento determina la menopausa) 8  FOLLICOLOGENESI: È composta da tre fasi: 1) Fase preantrale: dura 290 giorni - è indipendente dalle gonadotropine. - Le cellule follicolari (dotate di prolungamenti che attraversano la zona pellucida e fanno giunzioni gap con l’ovocito) sintetizzano una membrana basale. - Si ha l’accrescimento dell’ovocito che prende il nome di→ follicolo primario grazie al FSH (20 µm-100 µm). - L’ovocito secerne glicoproteine che formano la zona pellucida (tra ovocito e cellule follicolari). - Alcune glicoproteine sono ZP1, ZP2 e ZP3. - Si passa così da un follicolo primario a→ un follicolo secondario (multilaminare). - Si ha imprinting genomico (inattivazione di alcuni geni) e si forma la teca del follicolo (teca interna e teca esterna). - Le cellule follicolari della granulosa iniziano ad esprimere recettori per l’FSH e quelle della teca interna esprimono recettori per l’LH (necessari per la fase antrale). - Il follicolo primario è caratterizzato dall’accrescimento dell’ovocito, le cellule follicolari diventano cubiche e si passa allo stato di follicolo secondario: costituito da più strati di cellule follicolari, una zona pellucida e liquido follicolare contenuto tra le cellule follicolari. 2) Fase antrale: Dura 70 giorni + 14 giorni. - Si crea l’antro del follicolo ripieno di liquido follicolare, si passa alla fase di follicolo antrale. - L’ovocito raggiunge i 120 µm e smette di crescere. - 3-10 follicoli antrali vengono stimolati dal FSH a proseguire nello sviluppo, ma solo il follicolo dominante (di Graaf) completa la crescita, e diventa una ghiandola endocrina che sotto azione del FSH secerne estrogeni (la teca interna stimolata da LH converte gli androgeni in estrogeni, grazie alle cellule della granulosa, che sono stimolate a produrre aromatasi). - Gli estrogeni stimolano la fase di modifica dell’endometrio, e sulle cellule della granulosa con feedback positivo provocando il rilascio di gonadotropine che innescano la fase ovulatoria con produzione di LH (compaiono quindi i recettori per l’LH). - Una parte di cellule follicolari resta intorno all’ovocito a formare il cumulo ooforo, quelle che rivestono il liquido (antro) sono invece dette cellule della granulosa. 3) Fase ovolutatoria: Dura 1 giorno. - Le cellule del cumulo ooforo (rivestono l’ovocito) secernono acido ialuronico. - Il cumulo e l’ovocito si distaccano dalla parete follicolare. - L’ovocito esce dal blocco in diplotene e procede nella meiosi I, dando origine ad un ovocito secondario e ad un primo globulo polare. - L’ovocito secondario inizia la meiosi II ma si ferma in metafase II, sotto la membrana dell’ovocito si formano vescicole cariche di enzimi (granuli corticali), esso potrà riprendere la divisione meiotica solo se fecondato. - Si forma lo stigma sulla parete del follicolo, che poi si rompe e ciò determina la fuoriuscita del cumulo ooforo che caratterizza la ovulazione. - Il cumulo è spinto nell’ampolla, e qui l’ovocito rimane fecondabile per 24 ore. o Ovocito I→ 46 cromosomi dicromatidici (XX XX) o Ovocito II e globulo polare I→ 23 cromosomi dicromatidici (XX) o o Uovo e globulo polare II→ 23 cromosomi monocromatidici 9  FORMAZIONE DEL CORPO LUTEO: - Si assiste alla penetrazione di vasi e connettivo proveniente dalla teca interna tra le cellule della granulosa - Esse diventano così cellule luteiniche di origine granulosa, che svolgono una funzione endocrina - Le cellule tecali si ipertrofizzano e diventano cellule luteiniche di origine tecale. - Le cellule della granulosa e della teca si trasformano in corpo luteo, le cellule luteiniche: o Della teca interna secernono progesterone o Quelle della granulosa secernono estrogeni - Sotto azione del LH il corpo luteo produce ormoni per 10 giorni: o Se non c’è fecondazione il corpo luteo (corpo luteo mestruale) regredisce diminuendo la produzione di ormoni. Due giorni dopo le cellule luteiniche degenerano e il corpo luteo diventa corpo albicante. o Se c’è fecondazione l’embrione si impianta nell’utero dopo 7 giorni, secernendo hCG (sinciziotrofoblasto) che sostituendosi al LH impedisce la regressione del corpo luteo. Che prende il nome di corpo luteo gravidico che effettuerà poi un “passaggio di testimone”, in merito all’azione di secrezione di ormoni, alla placenta. CICLO OVARICO: 1) Fase follicolare (14 giorni)→ sviluppo e ovulazione del follicolo dominante → Estrogeni 2) Fase luteinica (14 giorni)→ sviluppo del corpo luteo →Progesterone CICLO UTERINO: È la serie di modificazioni della mucosa uterina a cui si assiste parallelamente al ciclo ovarico. ù - Inizia per convenzione il giorno del ciclo mestruale. - L’utero è rivestito da endometrio (mucosa) che presenta ghiandole tubulari e arterie spirali diviso in: o Strato funzionale→ che degenera e si distacca durante la mestruazione o Strato basale→ che rigenera lo strato funzionale dopo la mestruazione. - Il ciclo uterino può essere diviso in tre fasi: 1) Fase proliferativa: - coincide con la fase follicolare dell’ovaio, e segue ogni mestruazione. - Gli estrogeni prodotti dal follicolo dominante stimolano la rigenerazione dell’epitelio di rivestimento. - L’endometrio passa da 1 mm di spessore a 3 mm. 2) Fase secretiva: - inizia dopo l’ovulazione, in contemporanea alla formazione del corpo luteo. - Le ghiandole accumulano un secreto ricco di glicogeno e mucine, - l’endometrio aumenta di spessore fino a 5-6 mm. 10  3) Fase mestruale: - due settimane dopo l’ovulazione, se non avviene fecondazione. - In seguito alla ridotta produzione di progesterone, si modifica lo strato funzionale dell’endometrio. - Vi è una ischemia del flusso sanguigno, viene espulso lo strato funzionale e si ha la mestruazione (3-5 giorni). - Se c’è fecondazione, l’hCG prodotto dalla placenta continua a stimolare la produzione di progesterone ed estrogeni, permettendo il mantenimento della fase secretiva. - La mucosa dell’endometrio si trasforma in decidua gravidica. Ormoni - L’ipotalamo produce→ GnRH che regola la secrezione dell’ipofisi→essa produce FSH e LH → che inducono il follicolo ed il corpo luteo a produrre progesterone, che inibisce le gonadotropine e: o estrogeni che a bassi livelli inibiscono le gonadotropine o ad alti livelli ne stimolano il rilascio. - Il follicolo dominante riduce quindi la disponibilità di FSH nella fase antrale (a livelli bassi di gonadotropine e inibina i follicoli non si sviluppano). - Nella fase follicolare il follicolo produce estrogeni, che stimolano la produzione di LH, il follicolo matura, si produce progesterone e si forma il corpo luteo, l’alto livello di progesterone e quello basso di estrogeni inibisce la secrezione di gonadotropine (e quindi impedisce la progressione dei follicoli antrali). - Fattori che stimolano la ripresa della meiosi L’enzima MPF rompe l’involucro nucleare, e forma il fuso condensando i cromosomi. È sintetizzato durante la fase di accrescimento dell’ovocita e viene mantenuto inattivo da cAMP, l’aumento di LH inibisce il cAMP, producendo la chiusura delle giunzioni gap della granulosa, l’attivazione di cdc25b che attiva MPF, provocando la ripresa della meiosi. 11  FECONDAZIONE: - Inizia con la deposizione di spermatozoi nella vagina. - termina con la formazione dell’ovocito fecondato. Gli spermatozoi: o acquisiscono motilità nell’epididimo (2-6 giorni). o Una volta maturi→ si accumulano nel dotto deferente e nella sua regione terminale rigonfiata (ampolla deferenziale). o Sono immersi nel liquido seminale, a formare lo sperma. Il liquido è prodotto dalle cellule epiteliali delle vie genitali e dalle ghiandole annesse (vescichette seminali, prostata, ghiandole bulbouretrali o di Cowper). o Una volta che lo sperma è nella vagina→gli spermatozoi risalgono le vie genitali femminili a cercare l’ovocito, che in seguito all’ovulazione si trova nell’ampolla tubarica. (Un percorso di 20 cm: canale vaginale → utero → tuba) che gli spermatozoi percorrono grazie alla contrazione della muscolatura delle vie genitali e al movimento del flagello. o Solo poche centinaia di spermatozoi raggiungono l’ampolla, alcuni però possono rimanere fecondi anche fino a 5 giorni nell’istmo tubarico (che collega l’utero alle tube). o acquisiscono capacità di fecondare nelle vie genitali femminili per un fenomeno definito capacitazione. Fasi della fecondazione: 1) Capacitazione: consiste nell’alterazione della membrana dello spermatozoo che lo mette in condizione di legarsi ad una glicoproteina della zona pellucida, in grado di determinare la reazione acrosomale Durante la capacitazione avviene la rimozione di colesterolo dalla membrana, causando una ulteriore fluidificazione della membrana plasmatica, e una iperattivazione della motilità dello spermatozoo. HCO3 - attiva l’adenilato ciclasi  cAMP  PKA che fosforila vari substrati, attivando le pompe di membrana, con fuoriuscita di H+ , alcalinizzazione del citoplasma e aumento di Ca2+ all’interno del citoplasma (in grado di scatenare l’ipermotilità dello spermatozoo). 2) Chemiotassi e termotassi: le cellule della corona radiata, che ricoprono la zona pellucida, secernono sostanze che attraggono gli spermatozoi (chemiotassi) efficaci nelle brevi distanze. Gli spermatozoi percepiscono anche differenze di temperatura e si muovono verso zone più calde, dove si trova l’ovocito (termotassi). 3) Fecondazione: il primo rivestimento da superare sono le cellule del cumulo ooforo (cellule follicolari immerse in una matrice di acido ialuronico) e ciò è eseguito grazie all’azione del flagello e all’enzima ialuronidasi. a. Adesione alla zona pellucida: lo spermatozoo si lega alla zona pellucida, formata da 4 glicoproteine (sintetizzate dall’ovocito stesso durante la crescita): ZP1 tiene insieme i filamenti di eterodimeri composti da ZP2, ZP3 e ZP4. Queste proteine hanno tre funzioni importanti: - Legano lo spermatozoo e inducono la reazione acrosomale - Partecipano al blocco che impedisce la polispermia - Proteggono l’embrione dopo la fecondazione, impedendo che aderisca alla parete della tuba uterina 12 b. Reazione acrosomale: lo spermatozoo va incontro alla reazione acrosomale, indotta dal legame con ZP2 e ZP3 (che ne rafforzano l’adesione alla zona pellucida). Probabilmente sullo spermatozoo vi sono varie proteine con funzione recettoriale coinvolte. La zona di adesione ha una sequenza specifica per ogni specie, al fine di escludere la fecondazione interspecie. Avviene quindi la fusione della membrana acrosomale esterna, con la regione soprastante della membrana plasmatica, che riveste la testa dello spermatozoo. Vengono quindi persi sia l’acrosoma che la membrana plasmatica di rivestimento anteriore, la testa è ora rivestita dalla membrana acrosomale interna che continua con la parte equatoriale della membrana plasmatica. Sotto a questa vi sono filamenti di citoscheletro (lamina postacrosomale). Durante la reazione acrosomale (AR) sono rilasciati insieme all’acrosoma degli enzimi solubili, mentre altri enzimi con azione litica permangono sulla membrana interna dell’acrosoma, e trovandosi ora a contatto con l’esterno hanno una funzione di digestione delle proteine ZP. c. Penetrazione della zona pellucida: attraversata la zona pellucida lo spermatozoo è catturato dai microvilli dell’ovolemma e aderisce tangenzialmente all’ovocito nella regione equatoriale dell’ovolemma (la membrana che riveste la cellula uovo). L’adesione è mediata dalle proteine: o Izumo: presente sulla membrana dello spermatozoo, che si lega a Giunone presente sulla membrana dell’ovocito, essendo uguale tra specie diverse, una volta superata la ZP la fecondazione interspecie è permessa. Se la proteina è assente sullo spermatozoo la fecondazione non è permessa. o Fertilina: presente sulla membrana dello spermatozoo, è una proteina adesiva che presenta una catena α dotata di una regione idrofobica che lega integrine α6β1 presenti sulla membrana dell’ovocito, e favorisce la fusione tra i lipidi di membrana dei due gameti. d. Fusione spermatozoo-ovocito: dopo pochi secondi dalla fase di adesione si passa a quella di fusione (dall’attraversamento del cumulo ooforo alla fusione trascorrono 10-20 minuti). Il flagello cessa di muoversi, e vi è la fusione tra le membrane dei due gameti mediata da: o Tetraspanin CD9 presente sulla membrana dell’ovocito, se è assente vi è sterilità (in quanto vi è il legame ma non la fusione tra i due gameti), se si inietta CD9 nell’ovocito si restituisce la capacità di fusione. o Izumo e Fertilina Con la fusione nell’ovocito entrano anche il centriolo prossimale dello spermatozoo (mancante nell’ovocito), pochi mitocondri, che non hanno effetto in quanto sono degradati, e la fosfolipasi C (PLCZ) (detta anche sperm factor). I due pronuclei non si fondono, in quanto quello materno deve ancora terminare la meiosi, e si dispongono, quindi, sulla piastra metafasica per la prima divisione mitotica. 13  4. Reazione corticale: si divide in due fasi: a. Primary block to polyspermy: (blocco primario) è rapido; la PLCZ rilasciata dallo spermatozoo taglia IP3 (inositolo trifosfato) dai fosfolipidi di membrana, IP3 lega quindi i recettori sul REL dell’ovocito, causando un forte rilascio di Ca2+ nel citoplasma. La iperpolarizzazione rende la membrana e i recettori non disponibili a legare altri spermatozoi.. b. Secondary block to polyspermy: si divide in: o Reazione corticale: pochi minuti dopo la fecondazione, avviene l’esocitosi di granuli corticali. o Reazione zonale: vi è una conseguente modifica della ZP in Zona Hardening (essa diviene dura ed impenetrabile per gli spermatozoi). Dopo la fecondazione diminuiscono ZP1 e ZP2, a causa della proteolisi dovuta al rilascio di enzimi durante la reazione corticale, ZP2 e ZP3 mantengono la capacità di legare spermatozoi ma ne impediscono la penetrazione della ZP. c. Blocco terziario: lo zigote subito dopo la fecondazione e i primi due blocchi subisce la perdita della proteina Giunone (inclusa in vescicole ed espulsa dalla cellula) questi esosomi possono agire come bersaglio per gli spermatozoi fuori dall’ovocito. Entro 2-4 ore dalla fecondazione, sono disattivati i meccanismi che mantengono l’ovocito in metafase II. TERMINE DELLA MEIOSI - MPF: (Cdc2 + ciclina B2) e MAPK →cooperano a mantenere il blocco in metafase. - CSF: (fattore citostatico)→ inibisce la degradazione della ciclina B2 da parte di APC. Per mantenere MPF attivo è necessaria una alta quantità di Cdc2, quindi una continua sintesi proteica. - MOS→ fosforila ed attiva MAPK che fosforila ed attiva CSF. In seguito alla fecondazione vi è un aumento del Ca2+ a cui fa seguito l’attivazione di CaMK2 che sblocca il sistema inibitorio. - CAMK2→ degrada MOS e fosforila, inattivando, Cdc2 tramite Wee1B, portando così all’inattivazione di CSF ed MPF e all’attivazione di APC. Di conseguenza vi sarà il completamento della meiosi e l’espulsione del secondo globulo polare, il primo è stato emesso prima dell’ovulazione a seguito del picco di LH (fase ovulatoria). La cromatina dello spermatozoo è decondensata, in 4-7 ore e intorno ad ogni corredo aploide di cromatina si organizza un involucro nucleare così da avere 2 pronuclei. Definizione di Ootide: (ovocito fecondato che ha emesso il secondo globulo polare, ma possiede ancora i corredi cromosomici paterni e materni ancora separati). I pronuclei si avvicinano, e ciascun corredo aploide si duplica. La cromatina si condensa in 23 cromosomi materni e 23 paterni, e gli involucri nucleari si dissolvono. Appare il fuso mitotico con i cromosomi all’equatore, questa condizione prende il nome di zigote (cellula totipotente, in cui vi è un ulteriore imprinting di geni materni e paterni). 14  PARTENOGENESI Riproduzione asessuata in cui eventi di attivazione dell’ovocito vengono riprodotti in seguito a stimoli differenti, nei mammiferi non arriva a termine a causa del mancato differenziamento dei tessuti placentari (il gene per questi tessuti è presente solo nel genoma maschile). L’assenza del gene è dovuta ad imprinting primario nell’ovocito (metilazione del DNA) che avviene durante la gametogenesi: nelle cellule gonadiche è rimosso l’imprinting quando esse entrano nelle creste gonadiche (precursori delle gonadi), successivamente si instaura un nuovo imprinting 15