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 EMBRIOLOGIA LEZIONE 10 GENNAIO GAMETOGENESI: processo che conduce alla formazione di gameti (=cellule prodotte nelle gonadi) Le cellule gametiche sono le uniche cellule del corpo in grado di effettuare la meiosi, che è quel tipo di divisione cellulare che ci permett...

 EMBRIOLOGIA LEZIONE 10 GENNAIO GAMETOGENESI: processo che conduce alla formazione di gameti (=cellule prodotte nelle gonadi) Le cellule gametiche sono le uniche cellule del corpo in grado di effettuare la meiosi, che è quel tipo di divisione cellulare che ci permette di dimezzare il numero dei cromosomi. E’ vero che le cellule gametiche fanno meiosi, ma per avere un adeguato numero di cellule gametiche dobbiamo comunque fare la divisione di tipo mitotico, quindi nella gametogenesi ho entrambe i tipi di divisione cellulare, che aumentano il numero di cellule con la mitosi; solo quando arriviamo a maturità sessuale le mie cellule sono in grado di entrare in meiosi e produrre cellule gametiche, con corredo cromosomico aploide. Quindi possiamo vedere la distinzione in due fasi: fase proliferativa: le cellule germinali sono chiamate goni (spermatogoni e ovogoni) e si dividono come una popolazione cellulare che si divide per mitosi alla maturità sessuale le cellule germinali riducono il numero di cromosomi da 2n a 1n (meiosi) per formare i gameti Ovogenesi e spermatogenesi hanno sia punti in comune che diversità: - punti in comune: 1) cellule che danno origine ai gameti nascono nella stessa posiziona a livello embrionale, migrano nell’embrione nelle stesse posizioni (in cui si sviluppano le gonadi) → origine comune dei precursori 2) divisione meiotica - hanno delle profonde diversità sia da un punto di vista temporale che da un punto di vista del prodotto finale (1 cellula uovo, 4 spermatozoi) COME FUNZIONA LA MEIOSI - divisione riduzionale - costituita da 2 divisioni successive, prima della prima divisione meiotica di raddoppia il corredo cromosomico, ma nella prima divisione meiotica ho due fenomeni fondamentali: 1) scambio di materiale genetico  2) separazione dei cromosomi avviene in modo differente rispetto ad una divisione cellulare - MEIOSI 1: i cromatidi di ogni coppia di cromosomi omologhi prima si uniscono, poi si separano e vengono distribuiti in nuclei distinti - MEIOSI 2: La seconda divisione genetica avviene senza duplicazione del materiale genetico e mi permette di ottenere le cellule aploidi → i cromatidi che costituiscono ciascun cromosoma omologo si separano e vengono distribuiti ai nuclei delle cellule figlie VEDIAMO ALCUNE DEFINIZIONI… Cromosomi omologhi: cromosomi uguali ma che appartengono ai due sessi differenti → quando i cromosomi vanno in divisione devono duplicare il proprio dna, quindi la mia cellula nel momento in cui va in fase S (fas del ciclo cellulare nel quale si ha la duplicazione del dna) i miei cromosomi vengono duplicati e il mio cromosoma è formato da due gambine unite da un centromero, e a questo punto le due gambe del mio cromosoma si chiamano cromatidi. All’interno dello stesso cromosoma ho due cromatidi fratelli. Quando vado in meiosi i miei cromosomi omologhi con i loro cromatidi si avvicinano tra di loro (struttura definita tetrade) → costituita dai due cromosomi omologhi che sono duplicati e costituiti da cromatidi fratelli e sono questi che si uniscono tra di loro e si scambiano il materiale genetico, quindi lo scambio avviene tra cromatidi fratelli di cromosomi omologhi. FASI PRIMA DIVISIONE MEIOTICA PROFASE 1 (FASE PIÙ LUNGA) - fase in cui le cellule devono avere il tempo di scambiarsi il materiale genetico - è suddivisa in una serie di sottofasi: LEPTOTENE: condensazione del DNA ZIGOTENE PACHITENE DIPLOTENE DIACINESI Zigotene, pachitene e diplotene → scambio tratti di DNA tra i cromatidi fratelli (crossing over = scambio di elementi del mio dna tra i due cromosomi omologhi). Scambio di materiale genetico avviene grazie alla formazione del COMPLESSO SINAPTONEMALE → i punti in cui viene effettuato lo scambio di materiale genetico sono punti in cui i cromatidi si avvicinano tra di loro e possono entrare in contatto, che non è un contatto diretto ma è un contatto attraverso questo complesso. NB = lungo questo complesso può scorrere una struttura (nodulo di ricombinazione) che permette di tagliare delle sequenze di un nucleotide e attaccarle sul cromosoma omologo, quindi scambiare sequenze. Il punto in cui avviene lo scambio: CHIASMA → punto in cui i cromosomi rimangono allineati nella piastra metafasica. A livello di mitosi ci sono le coesine a tenere fermi i cromosomi e i microtubuli tirano i cromosomi → in meiosi le forze sono localizzate a livello dei chiasmi, che sono uniti a livello del centromero obbligatoriamente essendo cromatidi fratelli. A livello del DIPLOTENE il complesso ha finito gli scambi, ma mantiene uniti i cromosomi a livello dei chiasmi. Se siamo alla fine della profase 1 dobbiamo avere la restante parte della cellula che prosegue la divisione cellulare, quindi dobbiamo aver duplicato i centrioli, costruito il fuso mitotico (microtubuli astrali, polari, cromosomici), scomparsa involucro nucleare → la scomparsa dell’involucro nucleare è fondamentale per la divisione cellulare perché è l’unico momento in cui ho la possibilità di mettere a contatto i microtubuli del fuso mitotico con il materiale nucleare, in particolare con i cromosomi, che altrimenti sarebbero avviluppati nell’involucro nucleare. Nella DIACINESI → scomparsa involucro nucleare, microtubuli prendono contatto coi cromosomi, in metafase i microtubuli cromosomici vanno a legarsi a livello del cinetocore, ma si legano dallo stesso lato del centromero. Quindi microtubuli cromosomici ora sono a contatto con i cromosomi. METAFASE: le tetradi sono allineate al centro della cellula; i cinetocori di un cromosoma sono connessi ad un polo e quelli dell’omologo al polo opposto ANAFASE: i cromosomi omologhi di ogni cellula si separano e migrano ai poli opposti nonostante i due cromosomi di una coppia omologa si separino, i cromatidi fratelli restano attaccati e si spostano insieme uniti al centromero ogni polo riceve un solo cromosoma (materno e paterno) di ogni tipo TELOFASE: i cromatidi si decondensano involucro nucleare si riorganizza, quindi si riforma si forma un anello contrattile, tramite uno scheletro actinico, e questo consente la divisione delle due cellule (CITOCINESI) La comparsa dell'anello actinico è dipendente dalla posizione del fuso mitotico; se è equatoriale le popolazioni saranno identiche, se il fuso mitotico è spostato da una parte rispetto ad un’altra, il prodotto saranno due cellule figlie con dimensioni differenti. SECONDA DIVISIONE MEIOTICA E’ una divisione non preceduta da duplicaziona; è una classica mitosi. Si formano cellule APLOIDI. 3 PUNTI FONDAMENTALI DELLA MEIOSI: 1) produzione cellule aploidi 2) crossing over → nella profasi I durante l’appaiamento tra i cromosomi omologhi (tetradi) può avvenire uno scambio reciproco di parti di cromosomi 3) assortimento casuale: in anafase I gli omologhi si distinguono e migrano ai due poli della cellula in modo indipendente per ogni paio in anafase II i cromatidi fratelli si disgiungono e migrano ai due poli della cellula Questi 3 punti consentono il rimescolamento del patrimonio genetico. CROSSING OVER - è lo scambio di materiale genetico tra i cromatidi non fratelli, cioè derivanti da cromosomi omologhi diversi - può avvenire in un punto qualsiasi del cromosoma e più fenomeni di crossing over si possono verificare contemporaneamente in diversi punti dello stesso cromosoma (=le variazioni possibili sono moltissime) - dopo il crossing over i cromatidi fratelli non sono più identici ASSORTIMENTO CASUALE RICORDA: LA MITOSI E’ UN PROCESSO CONSERVATIVO (perché serve per mantenere la specie), LA MEIOSI GENERA DIVERSITA’ NON DISGIUNZIONE MEIOTICA Può succedere che in realtà il mio meccanismo non funzioni in maniera corretta e normalmente questo tipo di meccanismo comporta fenomeni chiamati non disgiunzione, cioè i cromosomi nel momento in cui devono essere separati le forze che mi permettono la separazione dei cromosomi non agiscono in modo corretto e i cromosomi anziché essere divisi tra le cellule figlie tendono a spostarsi su una delle due cellule figlie anziché sull’altra → ci sarà una cellula con più cromosomi e una con meno cromosomi. Questa può avvenire sia per autosomi che per cromosomi sessuali → spesso aclune di queste non disgiunzioni sono incompatibili con la vita → aborti spontanei che avvengono prima che una donna si accorga di essere incinta; altri sono compatibili con la vita ma hanno alterazioni del cromosoma. Si possono formare cellule con cromosomi in più o in meno. TRISOMIE DI AUTOSOMI Conseguenze principali: - alterazioni sistema muscolo scheletrico - alterazioni sistema nervoso - alterazioni apparato cardio circolatorio NON DISGIUNZIONE DEI CROMOSOMI SESSUALI SINDROME DI TURNER (45, X) dal 15 al 20%: aborto spontaneo → anomalia comune negli aborti spontanei (X,0) circa i ¾ sono dovuti a spermatozoi privi del cromosoma sessuale  1% di tutte le gravidanze accertate riguardano embrioni con questo assetto cromosomico se sopravvivono alla pubertà presentano: - statura inferiore alla media - pterigio del collo - mammelle poco sviluppate - organi sessuali interni immaturi SINDROME DI KLINEFELTER (47, XXY o 48, XXXY) ⅔ dei casi → risultato di una non disgiunzione primaria nella madre, che ha prodotto un uovo con due cromosomi X presentano: - testicoli sottosviluppati - spesso più alti della media - parziale sviluppo mammelle - a volte intelligenza inferiore alla media In entrambi questi casi ci sono grosse alterazioni nel sistema nervoso centrale. NON DISGIUNZIONE MITOTICA In questo caso ho un fenomeno definito mosaicismo → le cellule somatiche possono subire un’alterazione ma è un fenomeno localizzato solo ad un set di cellule che non si ripercuote sulle altre cellule. Cioè alcune cellule dell'embrione hanno un numero anomalo di cromosomi, mentre le altre lo hanno corretto. GAMETOGENESI Similarità (già viste): - comune origine dei precursori durante lo sviluppo embrionale - meiosi DIFFERENZE GAMETOGENESI MASCHILE E FEMMINILE - differenze nelle tempistiche → nell’uomo la meiosi inizia nel periodo dell’età pubere, con lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari e dura tutta la vita; nel sesso femminile inizia presto e finice presto → cellule iniziano ad entrare in meiosi alla fine del periodo embrionale, si arrestano nel diplotene della prima divisione meiotica e stanno lì fino all’età dello sviluppo, con la prima mestruazione, con cui le nostre cellule riprendono il loro sviluppo e continueranno ad andare avanti fino a quando non arriviamo alla menopausa, in cui la possibilità di produrre gameti viene persa. - spermatogenesi porta a formazione di 4 spermatozoi, nella gametogenesi femminile ho la produzione di un unico gamete (cellula uovo) e materiale genetico viene eliminato sotto forma di globulo polare SVILUPPO DELLE GONADI Nello sviluppo delle gonadi ci possono essere delle alterazioni che fanno sì che non ci sia una corrisponenza tra sesso genetico e gonadico. Sviluppo embrionale → prima 8 settimane sviluppo fetale → dalla nona settimana in poi Fino alla 7 settimana i due sessi dal punto di vista gonadico sono esattamente identici → lo sviluppo della gonade e della parte esterna avviene nel periodo fetale (non embrionale). Punto in comune di entrambe i differenziamenti sono l'origine dei precursori delle cellule che diventeranno i nostri gameti → cellule si sviluppano nel sacco vitellino, in cui si formano e migreranno mano a mano che l’embrione si forma in strutture che daranno origine alle gonadi, zone che daranno origine a tutto l’apparato urogenitale → all’inizio sarà indifferenziato, poi una parte darà origina alla componente genitale e l’altra alla componente urinaria. Come si passa da sesso genetico a gonadico? → il determinante fondamentale è la presenza di una regione particolare sul cromosoma Y che si chiama SRY (sex determining region) → la presenza di questa regione fa produrre una proteina che induce differenziamento gonadico. Nonostante Y sia più piccolo e abbia contenuto di geni minore, è fondamentale nelle fasi di sviluppo dell’individuo dal punto di vista della sua sessualità gonadica. SRY è un fattore di trascrizione che determina la produzione di proteina SRY e se viene prodotta questa proteina, una volta che le cellule gametiche sono arrivate nella sede in cui si sviluppano le gonadi, indurranno le cellule intorno alle cellule germinali con la formazione di altre popolazioni cellulari che serviranno alla corretta maturazione della gonade e delle cellule germinali stesse. Durante lo sviluppo embrionale avviene un’interazione tra popolazioni cellulari differenti che si regolano e favoriscono il corretto sviluppo di entrambe, e basta una cellula che non funziona per non permettere il corretto funzionamento. Se ho proteina SRY (espressione del fattore SRY) → induce le cellule intorno a quelle gametiche a diventare cellule del Sertoli e del Leydig a produrre testosterone e quindi divento maschio; se manca SRY allora diventerò una femmina. Se ho il cromosoma Y → gene SRY → maschio. Se manca la proteina SRY → sviluppo delle gonadi andrà in senso femminile. Quello che viene a perdersi nella fase di sviluppo è la presenza di alcune strutture (dotto di wolff e di muller) → se ho wolff ho lo sviluppo del maschio, se scompare wolff e rimane muller si sviluppa apparato genitale femminile. SRY agisce su un gene SOX9 e fa produrre alle cellule del sertoli l’ormone antimulleriano e questo permette di distruggere i dotti del muller e quindi individuo sviluppa gonadi maschile. Se manca SRY ho livelli di SOX9 molto più bassi e non distruggo il dotto di muller, non progredisce wolff e costruisco le ovaie. Inoltre le cellule del Sertoli producono anche DHH che porta alla formazione delle cellule del Leydig e fa sì che vengano prodotti testosterone e diidrotestosterone → effetto non solo su quello che è il differenziamento dei caratteri sessuali primari e secondari in senso maschile, ma ha anche effetto sullo sviluppo del SNC, con differenze tra quello del maschio e quello della femmina. GAMETOGENESI MASCHILE Ho dei precursori comuni che vanno a finire dove io avrò le gonadi e a questo livello avrò due diverse popolazioni cellulari: 1) una popolazione è di netta pertinenza delle cellule germinali → sono le cellule che andranno a fare spermatozoi: mi daranno prima cordoni sessuali e poi i tubuli seminiferi, che sono le strutture in cui producono gli spermatozoi 2) intorno alle prime si formeranno le cellule del Leydig e del Sertoli, contemporaneamente allo sviluppo dei cordoni sessuali → quelle del Sertoli producono ormone antimulleriano e quelle del Leydig sono definite “cellule interstiziali” perché le troveremo con le ghiandole endocrine, sono negli spazi tra gli interstizi e sono fondamentali per la produzione di testosterone e quindi per lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari Quindi con SRY agisco su SOX9 e questo permette la costituzione dei tubuli seminiferi, al centro di questi abbiamo gli spermatoszoi e alla periferia avremo le cellule del Sertoli che favoriscono il differenziamento degli spermatozoi. Quelle del Leydig NON VANNO DENTRO AL TUBULO SEMINIFERO, ma stanno a fianco e riescono ad agire a livello della spermatogenesi producendo testosterone. FORMAZIONE DEGLI SPERMATOZOI: Gli spermatozoi si formano solo a partire dall’età pubere, fino a quel momento non c’è spermatogenesi nei tubuli seminiferi e questo processo va avanti tutta la vita. Possiede varie fasi perché le cellule germinali al termine della divisione meiotica sono delle cellule tondeggianti, così come le prime cellule che sono andate incontro al processo meiotico quindi quello che deve succedere è la formazione dello spermatozoo che è dotato di testa, collo, coda. La spermatogenesi: - inizia in pubertà nei tubuli seminiferi - comprende tutti i passaggi che determinano la formazione e lo sviluppo degli spermatozoi - 8 settimane - 4 fasi successive Se io vado a vedere la mia spermatogenesi ho lo spermatogonio (cellula iniziale a 46 cromosomi) che fa una serie di divisioni mitotiche per aumentare in numero e poi entra in meiosi → la prima cellula che entra in meiosi si chiama spermatocita primario, poi fa un’ulteriore divisione meiotica e origina lo spermatidio, che è la cellula aploide e da qui otterrò gli spermatozoi. Gli spermatogoni aumentano molto in numero e solo alcuni, quelli di tipo B, sono in grado di entrare in meiosi → quello di tipo B entra in meiosi → spermatocita primario → seconda divisione meiotica diventano spermatociti secondari → spermatidi → spermatozoi. SPERMATOGONI - cellule germinali diploidi - compartimento basale dei tubuli seminiferi - poggiano sulla lamina basale - alla pubertà il testosterone stimola inizio del ciclo cellulare - distinti in due tipi: 1) TIPO CHIARO o PALLIDO: nucleo eucromatico, sono in grado di diventare SPERMATOGONI DI TIPO B → in grado di effettuare una nuova sintesi di proteine che permette di differenziare in una cellula diversa 2) TIPO SCURO o DENSO: cellule piccole con nucleo eterocromatinico, sono cellule di riserva (dna non ha grossa attività di sintesi) → alcuni si possono differenziare in spermatogoni di tipo chiaro - SPERMATOGONI DI TIPO B: sono in grado di entrare in meiosi e originare lo spermatocita primario che inizierà la divisione meiotica - ci sono due teorie riguardo il rapporto tra spermatogoni di tipo A chiaro e A scuro: secondo alcuni sono entrambe cellule staminali per spermatogoni di tipo B (teoria di Clermont) secondo altri solo quelli di tipo A chiaro possono dare origine a quelli di tipo B e quindi quelli di tipo scuro sono solo di riserva (teoria di Hemke) - nel momento in cui entriamo in meiosi siamo spermatociti di tipo primario SPERMATOCITI PRIMARI - cellule voluminose - vanno incontro a duplicazione del dna - vanno incontro a divisione meiotica - si chiamano SPERMATOCITI SECONDARI dopo la prima divisione meiotica e dopo la seconda si chiamano SPERMATIDI ATTENZIONE: durante questi eventi di meiosi non si ha mai una citodieresi completa → rimane sempre una comunicazione tra i citoplasmi. Cellula del Sertoli (nel disegno è in giallo) fornisce allo spermatozoo in via di formazione tutte le info per la sua corretta formazione. TUBULO SEMINIFERO Avrò le mie cellule gametiche (spermatogoni, spermatociti primari secondari e spermatozoo) ma ho anche cellule del Sertoli, che nutrono e mantengono le cellule gametiche e hanno anche l’importante funzione di fare compartimenti definiti nel tubulo seminifero → se sono un tubulo seminifero devo avere ben chiaro da dove fare uscire i miei spermatozoi; c’è una cavità centrale in cui dovrò far muovere i miei spermatozoi, che devono essere portati nella rete testis e poi nell’epididimo e poi potranno uscire dalle vie spermatiche, quindi la sua fuoriuscita è favorita verso l’INTERNO del mio tubulo e non verso la porzione periferica → una delle funzioni delle cellula del Sertoli è quella di formare una barriera per evitare che vi siano danni a livello dell’epitelio germinativo che sta formando gli spermatozoi e per fare in modo che ci sia indirizzamento verso il lume del tubulo seminifero. Se prendo il tubulo seminifero vedo che il lume è lo spazio centrale in cui devo fare uscire gli spermatozoi → nella formazione degli spermatozoi le cellule del Sertoli servono a definire una zona basale e una zona apicale. CELLULE DEL SERTOLI le cellule del Sertoli formano una serie di giunzioni intercellulari che permetteranno il mantenimento ben definito di questi due compartimenti e avranno delle giunzioni che eviteranno che durante i processi di divisione meiotica possano arrivare alterazioni a livello dello spermatozoo → quindi le cellule del Sertoli hanno: 1) funzione nutritizia 2) funzione di protezione, con la BARRIERA EMATO TESTICOLARE, che suddividono l’epitelio in due comparti e che proteggono i gameti in via di sviluppo dal sistema immunitario → devono favorire lo sviluppo dello spermatozoo Le cellule del Sertoli producono anche una serie di fattori: ormone antimulleriano → mi serve durante lo sviluppo della gonade per favorire lo sviluppo della gonade in senso maschile fattori condizionati da ormoni prodotti dall’ipofisi che è la principale ghiandole endocrina del nostro organismo, infatti tutta la produzione di gameti è condizionata da ormoni, che sono sessuali alcuni e altri sono prodotti da ipotalamo e ipofisi e sono: proteine leganti gli androgeni (ABP): aumentano concentrazione di testosterone nei tubuli seminiferi inibina: inibisce il rilascio di FSH dall’ipofisi transferrina testicolare: ferro ai gameti CELLULE DEL LEYDIG - non sono all’interno del tubulo, sono negli interstizi - distribuite nel connettivo - al di sotto del compartimento basale, fuori dal tubulo, ci sono queste cellule - cellule voluminose che producono ormoni di tipo steroideo, prevalentemente testosterone - essendo cellule che hanno grossa produzione di ormoni steroidei hanno lo sviluppo degli organelli responsabili di produzione di tipo lipidico: ❖ REL e Golgi ❖ struttura particolare a livello mitocondriale → beta ossidazione degli acidi grassi avviene a livello dei mitocondri AL TERMINE DELLA MEIOSI ABBIAMO LO SPERMATIDIO, MA IO DEVO OTTENERE LO SPERMATOZOO: SPERMIOGENESI Quando sono arrivato allo spermatidio nella spermatogenesi non sono arrivato alla fine e quando sono arrivato alla fine e arrivo allo spermatozoo, quello che produco a livello del tubulo seminifero non è in grado di fecondare la cellula uovo. Quello che deve succedere è una profonda modifica della struttura endocellulare con cambiamenti legati alla posizione delle strutture all’interno della mia cellula. Cambia quindi l’organizzazione della cellula e le modifiche sono: - nucleo apicale - acrosoma - coda - corpo residuo (che sarà eliminato) Le fasi che mi portano alla formazione dello spermatozoo sono 4: 1) fase del Golgi  2) fase acrosomiale 3) fase di maturazione iniziale 4) fase di maturazione finale FASE DEL GOLGI: La cellula possiede l’apparato di golgi e da qui nascono i lisosomi, che sono quelle strutture, quelle vescicole che contengono al loro interno una serie di enzimi litici che sono proteasi, lipasi e glucosidasi che sono in grado di distruggere elementi proteici zuccherini o di tipo lipidico. Se la funzione dello spermatozoo è unirsi con la cellula uovo dovrà sfruttare al massimo la sua capacità digestiva e quindi in questa fase lo spermatidio comincia a fondere le varie vescicole lisosomiali per costituire una struttura che chiameremo inizialmente sacco acrosomiale e poi acrosoma. L’altra cosa che succede quando sto formando le mie vescicolette è che la coppia di centrioli va a posizionarsi nella porzione opposta rispetto alla posizione dell’apparato di Golgi; quindi inizialmente centrioli e apparato di golgi sono vicini, poi ho una migrazione della coppia di centrioli nella parte opposta → dalla coppia di centrioli si formano i microtubuli, che sono fondamentali per formare il flagello, quindi in questa fase capisco già che ho una porzione che sarà la testa (che servirà a rompere la cellula uovo) e l’altra porzione (che servirà allo spermatozoo per muoversi). FASE DEL CAPPUCCIO: Innanzitutto assisto a: - rotazione della cellula all’interno del tubulo seminifero per fare in modo che il mio flagello sia posizionato verso la porzione apicale del tubulo seminifero, infatti prima abbiamo visto che devono uscire verso l’interno del tubulo → quando il flagello inizierà a crescere questo sarà rivolto verso la porzione del lume perché in questo modo riesco a farlo crescere - la zona acrosomiale aumenta di dimensione e si posiziona sopra al nucleo FASE ACROSOMIALE: si costituisce una struttura che favorirà il corretto posizionamento dell’acrosoma e la formazione del flagello → questa struttura si chiama MANCHETTE, si posiziona attorno al nucleo, è fatta di actina e favorirà l’allungamento della testa e quindi del nucleo del mio spermatozoo. Fino ad adesso il nucleo era tondo e anche la cellula → se la cellula inizia ad allungarsi deve modificare la struttura del nucleo e il citoscheletro di actina è fondamentale per forma e posizionamento del nucleo e quindi la manchette ha la funzione di fornire al nucleo delle forze che gli facciano assumere una forma allungata e che posizionano sulla sua testa questa vescicola che sta maturando. In questo modo io riesco ad avere un nucleo allungato, un acrosoma e nella parte posteriore i mitocondri (che saranno posizionati a livello della parte iniziale del mio flagello) e così posso continuare a fare uscire il flagello verso il lume del tubulo seminifero. FASE DI MATURAZIONE: si comincia a buttare fuori il citoplasma che non serve perché lo spermatozoo ha bisogno del nucleo, dei mitocondri per l’energia, dell’acrosoma per perforare cellula uovo e del flagello funzionante → tutto quello che è la restante parte del citoplasma non serve e quindi in questa fase si inizia ad eliminare → quindi in questa fase si assiste a: - assottigliamento - posizionamento sempre più apicale dell'acrosoma - disposizione dei mitocondri attorno all’assonema del flagello → flagello fatto da 9 coppie di microtubuli periferici e 2 coppie centrali → tra questi ci sono le braccia di dineina, che necessita di atp e che quindi serve al flagello per muoversi → serve atp quindi servono mitocondri - gli elementi citoplasmatici che non servono al mio spermatozoo vengono mantenuti in contatto anche se vengono allontanati - compattazione del suo dna → gli istoni vengono sostituiti con PROTAMINE, l’85% viene compattato con le protamine e il 15% con gli istoni → questo serve al nucleo per essere protetto e per effettuare il meccanismo di fecondazione → quando lo spermatozoo arriva alla cellula uovo il suo dna deve essere massimamente protetto → quindi per questo sono stati fatti meccanismi come questo che proteggano il nostro contenuto genetico al momento della fecondazione LA SPERMATOGENESI E’ REGOLATA A LIVELLO ORMONALE E’ regolata dalla ghiandola pituitaria o ipofisi (adenoipofisi), che è regolata dall’ipotalamo → ipofisi produce gonadotropine, che sono FSH ed LH (nomi pertinenti ad apparato femminile: follicolostimolante e luteinizzante) → agiscono a livello delle cellule del Leydig favorendo la produzione di testosterone che favorisce la produzione di spermatozoi. OVOGENESI Le cellule germinali sono arrivate a livello delle future gonadi, in una zona detta MESONEFRO. Devo mantenere il dotto di Muller, che serve per la struttura delle ovaie e faccio sparire il dotto di Wolff e mentre le cellule germinali primordiali arrivano a livello delle future gonadi; le cellule germinali andranno a fare la cellula uovo, ma le cellule intorno a quelle germinali diventeranno cellule accompagnatrici (questo è analogo a quello che succede nel maschio in cui arrivano le cellule germinali e queste cambiano le cellule intorno, così nella femmina l’arrivo delle cellule germinali determina variazioni nelle popolazioni cellulari attorno). L’unione tra le cellule associate a quelle germinali è ancora più stretta di quella dell’apparato genitale maschile. Dobbiamo pensare a quello che avviene in meiosi e a quello che avviene nell’ovaio → nella gametogenesi femminile assistiamo sia a variazioni dei processi meiotici della cellula uovo, sia variazioni delle strutture che accompagnano la cellula uovo nella sua maturazione, che sono variazioni delle cellule che stanno attorno alla cellula uovo e queste sono responsabili della progressione della cellula uovo nell’ovaio. Quindi parto dalle cellule germinali primordiali (PGC) che danno origine agli OVOGONI, gli ovogoni aumentano di numero fino a quando non inizia, a livello del periodo embrio fetale, la comparsa dell’OVOCITA PRIMARIO, che è la prima cellula che entra in meiosi. L’ovocita primario entra in meiosi e si ferma in DIPLOTENE. Un numero elevatissimo di ovociti primari entrano in meiosi ma si fermano tutti, finché non arriviamo in età pubere. Attorno ai 10/11 anni compare il fenomeno della mestruazione, che è la conseguenza di 1 cellula uovo a livello dell’ovario → questa cellula uovo matura ed entra nella MEIOSI 2, va incontro al fenomeno di ovulazione ma NON FINISCE MEIOSI 2 A MENO CHE NON VENGA FECONDATO → quindi la meiosi 2 termina solo se si ha il fenomeno della fecondazione. Nel fenomeno della mestruazione eliminiamo, assieme alla parete uterina, una cellula uovo in metafase della seconda divisione meiotica. Noi all’inizio abbiamo circa 7 milioni di ovogoni, iniziamo la meiosi quando abbiamo 40.000 ovociti primari e cellule uovo ne produciamo circa 500 → quindi di tutto ciò che abbiamo prodotto c’è un’estrema regolazione nella fuoriuscita solo di un numero limitato di cellule uovo e quando ci sarà il controllo ormonale sarà questo che non porterà l’ulteriore progressione delle mie cellule nelle fasi di meiosi e quindi porterà infertilità al momento della menopausa, quando i livelli di FSH ed LH si abbassano. L’ovogenesi deve avvenire in compagnia delle cellule che sono cellule accessorie o accompagnatrici nell’ovaio. Nella donna assistiamo a due cicli differenti: CICLO OVARICO (se consideriamo la maturazione della cellula uovo) → è quella successione di eventi che tiene conto sia delle modifiche della cellula uovo ma anche delle modifiche della struttura accompagnatoria, e infatti è questa modifica che permette la progressione della cellula uovo nelle varie fasi della meiosi  CICLO UTERINO (modifiche a livello della parete uterina) → si modifica per accogliere la cellula uovo ORA VEDIAMO IN DETTAGLIO COME AVVIENE IL CICLO OVARICO: Qui vediamo un ovaio e al suo interno la mia cellula uovo, l'ovocita, è accompagnato dalle cellule accompagnatrici → siamo agli inizi dello sviluppo del gamete femminile e attorno all’ovocita primario ci sono cellule che costituiscono una struttura di cellule appiattite strettamente associate alla cellula uovo, che sono le CELLULE FOLLICOLARI, che mi serviranno per la maturazione del mio follicolo, che è quella struttura all’interno della quale viene mantenuta la cellula uovo in via di sviluppo. Le cellule follicolari sono importanti perché decideranno quando la cellula uovo potrà riprendere la sua attività meiotica e quindi progredire per arrivare in metafase 2 → sono recettori presenti sulle cellule a livello del follicolo che permettono questa progressione. Se io considero il ciclo ovarico devo considerare due fasi: 1) FASE FOLLICOLARE: permette di far maturare il gamete femminile nel follicolo e che culmina con l’ovulazione, cioè con la fuoriuscita del gamete femminile in meiosi 2 nelle tube di falloppio 2) FASE LUTEINICA: fase in cui le cellule del follicolo vanno incontro a una trasformazione che servirà o a mantenere la gravidanza se l'uovo viene fecondato oppure sarà un periodo transitorio e si ricomincierà con quella follicolare Anche in questo caso la regolazione delle varie fasi dipendono dagli ormoni prodotti a livello dell’ipofisi, che sono FSH ed LH ed ormoni di tipo IPOTALAMICO → questi agiscono su cellule follicolari o su cellule dell’interstizio e faranno produrre estrogeni che permettono progressione della cellula uovo nelle sue fasi di divisione. FASE FOLLICOLARE Fase iniziale in cui ho poche cellule attaccate all’ovocita. Devo suddividerla in 3 fasi: 1) fase preantrale → dura 5 gg e la presenza o meno delle gonadotropine prodotte dall’ipofisi è ininfluente perché nelle cellule intorno non ci sono recettori 2) fase antrale (7-12 gg) → strettamente dipendente dalla presenza degli ormoni detti prima 3) fase pre ovulatoria → prima dell’ovulazione, dura molto poco, circa 37 ore Quindi in tutto sono circa 14 gg. FASE PRE ANTRALE: Io ho la cellula uovo che si porta dietro delle cellula che sono le cellule accompagnatrici, che sono collegate con la cellula uovo. Oltre a queste c’è la ZONA PELLUCIDA (formata da glicoproteine ZP1, ZP2, ZP3), che è una struttura glicoproteica che nasce dalla fusione del glicocalice della cellula uovo con il glicocalice presente sulle cellule follicolari più interne, quindi la zona pellucida, che è rigida, è zuccherina ed è dovuta alla fusione dei due glicocalici presenti sulla superficie delle cellule più esterne e su quelle della cellula uovo. Le cellule follicolari inizialmente saranno molto appiattite, poi saranno un unico strato e poi aumenteranno a costituire una struttura che avvolge completamente la cellula uovo, la GRANULOSA (=cellule del Sertoli); di fianco alle cellule follicolari abbiamo delle cellule dette CELLULE DELLA TECA (=cellule del Leydig), producono ormoni sessuali femminili. Nella fase preantrale non ci sono recettori per gli ormoni ipofisari né a livello delle cellule follicolari, né a livello delle cellule della teca, per questo questa fase è ininfluente la presenza o meno degli ormoni. Verso la fine della fase preantrale compaiono i recettori per FSH ed LH e questo fa sì che si modifichi la struttura del follicolo e fa sì che la cellula uovo progredisca nelle varie fasi della meiosi → prosegue solo quando diventa ricettiva agli stimoli delle cellule della granulosa, che bloccano la cellula in diplotene, finché non metto sulle cellule della granulosa e della teca i recettori per gli ormoni, la meiosi non prosegue. Quando le cellule follicolari aumentano di numero e compare la zona pellucida parlo di FOLLICOLO PRIMARIO. Primordiale ho pochissime cellule, follicolo primario inizio ad avere tante più cellule che vanno a costituire le cellule della granulosa, ho la zona pellucida e le cellule della granulosa nell’ovaio prendono contatto con le cellule della teca. Le cellule della teca più vicino alla granulosa: cellule della teca interna → producono estrogeni, ormoni che servono alla cellula uovo per andare avanti nella sua progressione, quelle più esterne sono cellule della teca esterna. FASE ANTRALE: Fase in cui ho iniziato a costruire i recettori su cellule follicolari e della teca divento sensibile agli ormoni e quello che succede può essere duplice: posso progredire nella maturazione oppure posso andare in contro ad un fenomeno degenerativo detto atresia follicolare, nel caso in cui non ho recettori sufficienti per FSH ed LH sulla superficie. Questo è il motivo per cui da milioni di cellule germinali iniziali inizio ad avere un numero di cellule che progrediscono nettamente più basso. Atresia può anche essere legata al fatto che non c’è abbastanza FSH o LH a livello ipofisario, se non ho sufficiente stimolazione ormonale in ogni caso non proseguo. Nella fase antrale compare all’interno del follicolo un nucleo che sposta la cellula uovo verso la periferia del follicolo, mentre inizialmente io avevo la cellula uovo con le cellule follicolari intorno e stavo al centro della struttura → quando cellule follicolari e della teca ricevono fsh ed lh vanno incontro a fenomeni di inibizione e produzione di liquido nel follicolo e solo una parte di cellule follicolari rimane attaccata alla cellula uovo, un’altra parte rimane attaccata alle cellule della teca e lo spazio che si forma si chiama ANTRO. Le cellule che rimangono attaccate alla cellula uovo costituiscono il cumulo ooforo o cellule della granulosa interna. Io avevo cellule amiche dall’inizio, le cellule dell’inizio chiamano altre amiche e tutti stanno insieme, poi arrivano i recettori e così gli ormoni fanno effetto e quindi una parte delle mie amiche si allontanano e si forma uno spazio, l’antro, l’antro aumenta di dimensioni e spinge la cellula uovo verso la periferia e verso la parete esterna → la presenza di fsh sulle cellule della granulosa ti fanno progredire nelle fasi di meiosi e quindi ti fanno proseguire dal diplotene ed entrare nella seconda divisione meiotica. Quindi si passa da follicolo primario a follicolo secondario e poi a follicolo terziario o follicolo di Graaf, a cui rimangono poche cellule della granulosa attorno alla cellula uovo → la cellula uovo ha terminato la prima divisione meiotica ed è più o meno ferma al termine della fase antrale in metafase della seconda divisione meiotica. Qui vediamo gli ormoni che permettono di passare dalla fase iniziale alla fase antrale e nel momento in cui si avrà ovulazione la cellula uovo viene fatta fuoriuscire con le cellule intorno tutte attaccate ad essa in metafase 2. Quello che succede alla cellula uovo lo scopriremo più avanti. COSA SUCCEDE ALLE CELLULE FOLLICOLARI? Le cellule follicolari andranno incontro ad una variazione della loro struttura, diventeranno più sensibili all’ormone LH e si trasformeranno in corpo luteo, che è una struttura che produce ormoni. Le cellule follicolari che rimangono attaccate alla teca rimangono attaccate a cellule che producono ormoni steroidei, ma prima sono estrogeni poi sono ormoni progestinici e la formazione del corpo luteo modifica la produzione ormonale e serve per le modificazioni che avverranno nella parete uterina. Il corpo luteo può rimanere oppure no e questo dipende dalla fecondazione o dalla mancata fecondazione → se la cellula uovo viene fecondata rimane circa 4 mesi e continua a produrre progestinici e viene sostituito dalla placente; se invece la cellula uovo non viene fecondata diventa corpo albicans e smette di produrre progestinici con inizio di un nuovo ciclo ovarico. Noi sappiamo che di tutti i follicoli che iniziano la maturazione, sarà portato a termine 1 solo follicolo primordiale e solo 1 sarà liberato dall’ovaio con l’ovulazione. La FASE PREOVULATORIA è quella in cui si ha l’eliminazione del secondo globulo polare. L’oocita si modifica per prepararsi alla fecondazione: - scompaiono i prolungamenti e le giunzioni gap con le cellule della granulosa - si formano le vescicole corticali (i lisosomi) OVULAZIONE La fuoriuscita della cellula uovo avviene quando gli ormoni prodotti dall’ipofisi sono ai loro massimi livelli; quando i livelli di FSH ed LH sono al massimo la cellula uovo deve essere fatta fuoriuscire, quindi si ha la liberazione della cellula uovo all’interno della cavità e poi viene recuperata dalle fimbrie delle tube di falloppio. Il follicolo di Graaf per uscire forma un rigonfiamento sulla superficie dell’ovaio, lo STIGMA → la parete dell’ovaio e il follicolo si assottigliano. Oocita e cumulo ooforo (costituito da cellule della granulosa che costituiscono la corona radiata) sono espulsi dall’ovaio e sono catturati dalle fimbrie. La cellula con l’ovulazione arriva alla metafase 2, se la fecondo concludo la divisione meiotica. Con l’ovulazione viene rotta la membrana propria del follicolo tra teca e granulosa: - vasi e cellule della teca entrano nella granulosa - si forma un coagulo Inizia così la formazione di un corpo luteo e crollano i livelli di FSH e LH. FASE LUTEINICA (14 giorni) Cellule della granulosa si trasformano in cellule luteiniche e cessano di dividersi; inoltre diventano ipertrofiche accumulando REL, golgi, proteine, lipidi, pigmento giallo (luteina) CICLO UTERINO Sono le variazioni che avvengono a livello dell’utero in relazione alle variazioni ormonali delle gonadotropine prodotte all’ipofisi, che sono regolate dalla concentrazione dei prodotti a valle → in base a quanti estrogeni e progestinici ho prodotto le quantità vengono regolate; se gli estrogeni sono molto alti FSH si abbassa e questo consente di progredire nelle fasi del ciclo ovarico. La produzione di FSH ed LH influisce sulla struttura della parete dell’utero perché l’uovo si dovrà annidare qui e quindi dovrà trovare una parete sufficientemente soffice e morbida per poter accogliere il prodotto del concepimento. Quindi mentre progredisco passando da follicolo primordiale primario, secondario, terziario (graaf) e ovulazione osservo una modifica della parete dell’utero, che è fatta da un epitelio e da un tessuto che si trova sotto l’epitelio che è ricco di vasi e di ghiandole e la presenza di questi vasi è fondamentale nelle prime fasi dello sviluppo perché l’embrione si nutre di vascolarizzazione materna (=unica possibilità che ha per nutrirsi). Per usufruirne devo avere abbastanza spazio per fare in modo che la cellula uovo fecondata entri in questa struttura e si nutra con questi vasi → la mucosa uterina aumenta quindi la sua altezza, poi se l’uovo viene fecondato la presenza di progestinici (LH) manterrà lo spessore della parete uterina sufficientemente alto, se l’uovo non viene fecondato ho una caduta ormonale e ho la mestruazione, con distruzione parete uterina e distruzione cellula uovo. Ho diverse fasi: 1) FASE MESTRUALE (2-5 gg) → coincide col fatto che la cellula uovo è fuoriuscita e quando esce dall’ovaio e quindi siamo al 14 giorno poi deve fare tutte le tube e ci mette circa 1 settimana e la parete uterina viene desquamata → le cellule ghiandolari si rompono, si rompono i vasi e questo porta sanguinamento 2) FASE PROLIFERATIVA (fase follicolare, estrogeni) → la parete uterina diventa di nuovo idonea ad accogliere il prodotto del concepimento nel caso la prossima volta tutto funzioni al meglio → ghiandole sono fondamentali per fenomeno di annidamento e si riformeranno i vasi 3) FASE SECRETIVA (fase luteinica, progesterone) → vengono prodotte tutte le molecole e i fattori idonei ad accogliere il prodotto del concepimento; ci deve essere riconoscimento tra cellula uovo fecondata e parete uterina, altrimenti il prodotto non attecchisce  Lezione 2 del 12/01/2023 Fecondazione e impianto Sbobinatori: Beraldo Martina, Ricci Anna FECONDAZIONE E IMPIANTO Oggi feconderemo e cominceremo a svilupparci. Partiamo da dove eravamo rimasti, perché per arrivare lì dobbiamo ricordarci che ci servono i due gameti, maschile e femminile. La scorsa lezione abbiamo capito che formiamo 4 spermatozoi e che questi spermatozoi in realtà, vedremo, sono “carini” da un punto di vista della loro forma ma non sono ancora perfettamente funzionanti. E poi abbiamo visto che nel caso della gametogenesi femminile andiamo a costituire, a seguito del processo meiotico, una sola cellula uovo e che questa cellula uovo in realtà (quando non ha completato ancora la sua seconda divisione meiotica) nel momento in cui uscirà dall’ovaio (quindi in quello che noi chiamiamo normalmente fenomeno dell’ovulazione), uscirà circondata da una serie di protezioni che serviranno a fare in modo che il meccanismo della fecondazione sia un meccanismo il più possibile specifico e controllato. Gli spermatozoi una volta che vengono rilasciati a livello dell’epitelio seminifero del vostro testicolo in realtà non sono ancora in grado di funzionare e devono subire due processi: -un processo di maturazione che avviene all’interno dell’apparato genitale maschile -un processo di capacitazione che invece avviene al livello delle vie genitali femminili e una piccola parte direttamente in vicinanza della cellula uovo. Quindi siamo riusciti a fare la nostra struttura che morfologicamente è costituita: dalla testa in alto, poi sopra la testa c’è la mia vescicola acrosomiale, al di sotto della testa c’è la coppia di centrioli da cui partirà il lungo flagello fatto da microtubuli che mi permette il movimento, e c’è la regione del collo al livello della quale troviamo numerosissimi mitocondri che ci servono per fornire l’energia necessaria al movimento del mio spermatozoo. La maturazione avviene al livello di quelle che noi chiamiamo vie spermatiche, i miei tubuli seminiferi danno origine a una serie di tubuli retti (dotti retti) vanno a confluire a livello di una rete e successivamente il passaggio successivo sarà quello di permettere loro la maturazione, maturazione significa dare la possibilità al mio spermatozoo di potersi muovere in maniera corretta. Non solo, durante queste fasi io dovrò anche prevedere di andare a modificare il più possibile quella che è la struttura della testa del mio spermatozoo per fare in modo che le glicoproteine che sono espresse sulla testa dello spermatozoo siano quelle ottimali per andare a riconoscere la cellula uovo. Il meccanismo di fecondazione, come tutti i meccanismi cellulari, si basa su un idoneo riconoscimento tra la cellula che deve arrivare è quella che deve incontrare, quindi ci dovranno essere proteine adatte a essere riconosciute tra la parte apicale dello spermatozoo e la mia cellula uovo. Quindi quello che succede durante il passaggio, durante tutta la mia vita lungo le mie vie spermatiche è questo tipo di modificazione. L’altro fenomeno che avviene a livello delle vie spermatiche è anche quello della concentrazione dei miei spermatozoi, perché nel momento dell’eiaculazione il numero degli spermatozoi deve essere sufficientemente elevato, per consentire effettivamente ad almeno uno di riuscire ad arrivare alla cellula uovo e riuscirla a fecondare; quindi partono in tanti ma poi il vincitore mediamente è solo uno. Quali sono le vie spermatiche? Vi dicevo prima le vie spermatiche partono, quindi consideriamo il testicolo con la parte germinativa solo la sede dove vengono prodotti i miei spermatozoi, poi vi dicevo partono dei tubuli (più o meno) retti, questi vanno a confluire in una struttura tridimensionale un po’ ramificata che prende il nome di rete testis, sopra la rete testis abbiamo l’epididimo, che in realtà è la sede in cui avvengono la maggior parte dei cambiamenti che consentono la maturazione del mio spermatozoo, il mio epididimo poi continua con il dotto defferente e il tutto va a finire poi a livello dell’uretra. Queste sono le vie spermatiche, associate alle vie spermatiche poi avete delle ghiandole ad hoc che sono quelle rappresentate dalle vescichette seminali e dalla ghiandola prostatica, che serviranno a fornire ulteriore nutrimento a quelli che sono i miei spermatozoi in via di formazione e di maturazione. Quindi la trasformazione è ad opera delle vie spermatiche, il nutrimento invece è anche ad opera delle strutture annesse alle vie spermatiche. Se io vado a guardare l’epididimo che vi dicevo è quel tubulo all’interno del quale avviene la stragrande maggioranza dei processi di maturazione, questa è una struttura lunga 7 mm e a questo livello avviene la prevalente modificazione degli spermatozoi. La modificazione degli spermatozoi avviene perché all’interno del lume, quindi dovete considerare che questo è un canale e se è un canale ha un buco centrale come tutti i canali, all’interno di questo canale noi troviamo tutta una serie di cellule che mi servono a modificare proprio le attività del mio spermatozoo. In seguito sono riportate due immagini, questo è l’aspetto istologico di un tubulo seminifero, quindi quelli che vedete qui sono i vostri spermatozoi che si sono appena formati, quindi partendo da questa zona a salire trovate tutte le fasi di maturazione del mio spermatozoo, e vi ricordo che le varie fasi di maturazione del mio spermatozoo sono in stretto contatto con le cellule del Sertoli. L’altra immagine invece è la sezione di una parte dell’epididimo, perché in realtà il mio epididimo varierà in parte di struttura in relazione al punto in cui lo andiamo a prendere. L’epididimo abbiamo detto parte dalla rete testis e arriva sulla parte più apicale, a seconda del tratto che voi andate a analizzare avrete una struttura dell’epididimo differente. La variazione della struttura dell’epididimo è anche relativa alla diversa funzione che i tratti del vostro epididimo sono in grado di svolgere. La parte iniziale dell’epididimo è piuttosto ampia e allargata e qui non ci sono tantissimi spermatozooi, perché sono quelli che via via vengono prodotti a livello dell’epitelio germinativo del tubulo seminifero. Poi a mano a mano che ci si sposta dall’elemento iniziale fino alla coda del costo epididimo, ci sarà un aumento di concentrazione dei vostri spermatozoi, perché via via lungo la strada che i miei spermatozoi percorrono abbiamo il recupero di liquido testicolare che non serve per il nutrimento in questo momento dei miei spermatozoi e quindi si assiste a una loro concentrazione e a una loro conservazione prevalentemente a livello della coda. Quindi a livello della coda del vostro epididimo, se prendete una sezione istologica, avete una maggior concentrazione dei vostri spermatozoi ( riferendosi alla foto) proprio perché qui vengono conservati e poi dovranno essere emessi. Quello che succede all’interno del mio epididimo è legato a quella che è la struttura istologica del mio epididimo e all’interno del mio epididimo io troverò delle cellule che hanno funzioni differenti. Questa è una struttura che si chiama di tipo epiteliale, adesso facciamo questo accenno ma poi ci torneremo, quando noi parliamo di tessuti di tipo epiteliale parliamo di tessuti in cui le cellule sono a stretto contatto le une con le altre, attraverso meccanismi di giunzioni intercellulari che sono quelli che abbiamo visto quando abbiamo parlato del citoscheletro, vari tipi di giunzioni che possono essere ancoranti o comunicanti o sigillanti. Quindi se io guardò un organo al suo interno questo è sempre rivestito da una struttura protettiva che ha una struttura epiteliale. Quindi se io prendo il mio epididimo e lo guardò all’interno, nella parte centrale (nel canale) troverò gli spermatozoi, che sono lì che sguazzano e cercano di arrivare alla loro funzionalità quasi definitiva, ma se guardò il contorno questo è costituito da queste cellule, che sono strettamente attaccate le une alle altre ma non sono tutte cellule uguali, ci sono delle cellule che sono: - le cellule principali, che sono quelle maggiormente presenti e sono responsabili effettivamente di tutte le modificazioni strutturali che dovranno avvenire a livello del mio spermatozoo, - le cellule chiare, che invece fanno dell’assorbimento, quindi se io sono una cellula che produce sono una cellula che fa principalmente esocitosi quindi produce componenti proteiche che poi verranno rilasciate all’interno del lume, la cellula chiara invece è una cellula che è sviluppata prevalentemente nei meccanismi di endocitosi per andare a recuperare alcuni elementi per regolare quello che è il pH all’interno della componente spermatica del liquido spermatico nel quale i miei spermatozoi si stanno maturando. - le cellule basali e le cellule dendridiche, che sono delle cellule del sistema immunitario, che mi servono da un lato, le basali, a rappresentare una sorta di cellule probabilmente in grado di rimpiazzare altre cellule, mentre le cellule dendridiche sono cellule che possono avere una funzione di tipo immunitario e mi servono a proteggere lo spermatozoo in via di formazione. Nell’epitelio seminifero avevamo le cellule del Sertoli, vi ricordo che nella parte basale, cioè quando ci sportavamo lontani dal canale, avevano delle giunzioni strette quindi quelle con la fusione delle membrane plasmatiche che evitava al più possibile che ci fossero degli ingressi di sostanze che potevano essere nocive durante le fasi di divisione dei miei spermatozoi, analogamente all’interno del vostro epididimo avete delle cellule che si devono preoccupare di andare a fare una attività più o meno difensiva, anche se del tutto a specifica, nei confronti dello spermatozoo che è in formazione. La morfologia del tratto del mio epididimo varia perché variano le funzioni del tratto dell’epididimo, quindi soprattutto nella zona centrale, quindi nel corpo del mio epididimo, avete la massima trasformazione dei vostri spermatozoi, e questa avviene ad opera proprio delle vostre cellule principali, che sulla loro superficie formano delle vescicole che si chiamano bleb e queste vescicole escono dalla parte apicale della mia cellula è una volta che arrivano all’interno del lume si dissolvono. Sono delle vescicole di membrana, è un meccanismo di secrezione che si chiama secrezione apocrina, e anche su questo poi ci torneremo, apocrina è una delle modalità con cui le cellule sono in grado di buttare fuori il loro contenuto proteico. Queste vescicole vengono buttate fuori, vengono messe all’interno del lume dell’epididimo e una volta nel lume vanno incontro a dissoluzione, vengono digerite da alcuni enzimi, delle lipasi, che sono presenti all’interno del lume, e quindi mettono in condivisione quelle che sono le molecole utili per i miei spermatozoi per il loro processo di maturazione. Le caratteristiche funzionali, quindi, di modifica delle mie cellule sono prevalenti a livello della zona centrale, ed è anche la zona che ha un numero più elevato di cellule principali, e viene via via a perdersi a livello della regione della coda, perché la regione della coda come dicevo prima la sua funzione è prevalentemente di stoccaggio dei miei spermatozoi. In seguito delle immagini che vi fanno vedere come la parte apicale (), e vedete come a questo livello ci siano delle giunzioni strette in maniera da non consentire il passaggio di molecole, e formano queste una barriera nei confronti della componente del sangue che si trova normalmente posizionata qua sotto. Un’altra cosa che vi faccio notare, vedete che la superficie delle mie cellule dell’epididimo è rilevata in strutture, queste strutture sono in una piccola parte microvilli ma prevalentemente stereociglia. Gli elementi del citoscheletro sono microtubuli, filamenti intermedi e actina. Lasciamo stare i filamenti intermedi e focalizziamoci su microtubuli e filamenti di actina. “Se io faccio una specializzazione con i filamenti di actina o la faccio coi microtubuli che differenze funzionali ho? I microtubuli hanno delle proteine motrici? Il flagello dello spermatozoo da cosa è fatto, microtubuli o actina? Microtubuli. E il flagello si muove o sta fermo? Si muove. Quindi se io ho strutture fatte da microtubuli sono ferme o si muovono? Si muovono”. Se invece ho strutture fatte da actina si muovono o sono ferme? Sono ferme. Perché in realtà è vero che nel muscolo voi avete l’actina e la miosina, ma l’actina viene trasportata non è l’actina che si muove, attenzione, è diverso il meccanismo. Quindi quando uso delle strutture che devono rimanere ferme? Perché la mia cellula ha queste cose qua su secondo voi, fatte da actina e quindi ferme? Per aumentare la superficie di contatto con tutto quello che ha intorno. Quindi sulla superficie delle mie cellule dell’epididimo io ho delle strutture che mi servono per aumentare la superficie di contatto con i miei spermatozoi che molto gentilmente stanno passeggiando nel mio epididimo. Nell’epididimo però io normalmente non ho i microvilli, che sono le strutture più piccole che posso fare con l’actina, ma ho le stereociglia, che sono quelle simpatiche strutture che hanno un nome che vi portano fuori strada ma che in realtà all’interno sono fatte di filamenti di actina. E queste strutture mi permettono di aumentare la quantità di membrana che può far uscire le mie vescicolette e può mettere in contatto le mie vescicole con gli spermatozoi per dare al mio spermatozoo tutte le informazioni e tutti gli stimoli necessari a modificare la propria struttura, che abbiamo detto sono quella di cambiare la struttura delle proteine superficiali, delle glicoproteine della testa, per far in modo di esprimere quelle glicoproteine che sono quelle che mi serviranno per andare a fecondare la cellula uovo. Non solo, vi avevo detto che nello spermatozoo quando noi andiamo a fare la spermiogenesi noi andiamo a modificare quella che è la compattazione del nostro DNA, sostituiamo alcuni degli istinti con delle proteamine, che servono proprio per compattare al massimo la nostra testa dello spermatozoo. Parte di questa sostituzione avviene anche a livello del passaggio lungo l’epididimo. Quindi avete queste strutture allungate che vi permettono un maggior contatto con gli spermatozoi aumenta la quantità di membrana disponibile per questo tipo di interazione. Ricordatevi sempre, le cellule comunicano con la membrana, per cui nella stessa unità di spazio più membrana ho più possibilità di scambio di molecole posso fare. E ripeto questo tipo di atteggiamento che voi vedete a livello cellulare di fare le curve al posto della linea retta lo ritroverete nella formazione degli organi e lo ritroverete da un punto di vista microscopico e anche in realtà da un punto di vista macroscopico, basta pensare alle circonvoluzioni cerebrali, basta pensare al vostro tubo digerente, che è la parte digestiva vera e propria, che è l’intestino tenue, è ripiegato varie volte all’interno dell’addome e non solo, è anche rilevato in villi intestinali. Quindi partiamo da quello che è la cellula ma in realtà quello che fa la cellula si ripercuote su tutta la struttura anatomica. Passando successivamente, quindi siamo andati nell’epididimo, arriviamo a livello del dotto deferente, la funzione del dotto deferente in realtà è solo quella di fornire un punto di passaggio dei miei spermatozoi verso l’uretra e a livello del dotto deferente, subito dopo esso, verrà formato definitivamente il liquido seminale ad opera delle veschichette seminali e modificato a livello della prostata. Il liquido seminale ha la funzione fondamentale di essere quella di andare a avere nella sua composizione una serie di molecole di tipo nutritivo che servono a mantenere in vita i miei spermatozoi, di avere delle sostanze all’interno di tipo battericida e di avere anche delle sostanze che sono in grado di andare a liquefare il liquido seminale, l’eiaculato, in modo tale da facilitarne l’eiaculazione. Quindi i nostri spermatozoi sono pronti, sono pronti perché a parte quello che deve succedere nelle vie genitali femminili, per quello che riguarda l’apparato maschile loro sono già lì in attesa che succeda qualcosa in maniera da poter andare a conquistare la loro metà. Per conquistare la loro metà ovviamente dobbiamo fare in modo che la mia cellula uovo sia pronta per essere fecondata. Il meccanismo dell’ovulazione è un meccanismo sotto il controllo ormonale e nel momento in cui la mia cellula uovo è pronta per andare incontro al processo di ovulazione che si ha quando i due ormoni prodotti dall’ipofisi, l’FSH e LH, raggiungono i loro massimi livelli, il mio follicolo si spinge lateralmente verso la parete del vostro ovaio e la mia cellula uovo comincia a perdere alcuni di quelli che erano i contatti fraterni che aveva con le sue cellule accompagnatrici. La cellula uovo ha le sue cellule accompagnatrici, e fino a poco prima che avvenga il meccanismo dell’ovulazione esiste un meccanismo di scambio di molecole, quindi la presenza di giunzioni comunicanti, tra le cellule della granulosa, quindi le cellule più vicine alla cellula uovo, e la cellula uovo stessa. Nel momento in cui sto per andare incontro al processo ovulatorio queste giunzioni vengono chiuse, perché la mia cellula uovo al momento della fecondazione deve essere completamente isolata dall’ambiente esterno. Quindi rimarranno adese le mie cellule della granulosa alla mia cellula uovo, e questo consente il mantenimento di questa zona, che è la zona pellucida, ma viene a perdersi la comunicazione presente tra le due popolazioni cellulari. La mia cellula, soprattutto le cellule follicolari, producono una molecola che si chiama una collagenasi per cercare di sciogliere quella che è la struttura della parete dell’ovaio. Avviene il termine della prima divisione meiotica, ma il blocco vi ricordo in metafase 2, perché la metafase la finiamo solo e unicamente se la mia cellula uovo verrà fecondata, e la mia struttura preme attraverso una massa gelatinosa sulla parete dell’ovaio e la cellula uovo viene buttata a livello delle tube uterine. Durante l’ovulazione la cellula uovo viene a muoversi, viene spostata a via a via, e le fimbrie, cioè la parte apicale della mia tuba uterina, permette il recupero della mia cellula uovo. La mia cellula uovo (il mio ovocita), nel momento in cui viene immesso a livello della tuba uterina, è rivestito dalla sua membrana vitellina, cioè dalla sua membrana plasmatica, è rivestito dalla zona pellucida, quindi da questa struttura glicoproteica, ed è rivestito dalle sue cellule accompagnatrici, quelle più fedeli, che vanno a costituire quella che comunemente si chiama corona radiata. Quindi il mio spermatozoo quando dovrà andare a fecondare la cellula uovo, prima di mettersi in contatto con la cellula uovo vera e propria, dovrà attraversare 3 barriere: corona radiata, zona pellucida e membrana plasmatica dell’ovocita. Le fimbrie, cioè i miei ovidutti, adesso io non so farvi l’anatomia dell’apparato genitale femminile però è simmetrico, c’è un ovaio, e sopra l’ovaio c’è una struttura…[digressione su Adriano Celentano, la prof dice che le fimbrie sono posizionate come Adriano sull’album Yuppi du]. Essendo messe così queste non sono altro che le fimbrie delle nostre tube uterine, che vanno a prendere contatto con il mio ovaio. Durante la fase di ovulazione le fimbrie che normalmente sono leggermente più lontane, non fanno altro che avvicinarsi il più possibile, sono dotate di ciglia, l’epitelio delle tube uterine guarda caso chissà come mai è dotato di ciglia, e non fa altro che fare questo movimento [mima il movimento] e la mia cellula uovo risale lungo la tuba uterina. Se le fimbrie avessero i microvilli non si potrebbero muovere le cellule, e quindi non si potrebbe costituire questa zona di risucchio della mia cellula uovo. Ovviamente questo movimento avviene mensilmente in una tuba uterina o nell’altra, perché l’ovulazione avviene un mese in un ovaio e il mese successivo nell’ovaio opposto, e questa alternanza è legata alla concentrazione di ormoni FSH e LH che vengono percepiti a livello del follicolo. Quindi a questo punto noi sappiamo che più o meno abbiamo avuto l’ovulazione, la mia cellula uovo è stata recuperata dal mio imbuto delle mie fimbrie delle fibre uterine [], e i miei spermatozoi vengono immessi in vagina, ovviamente vengono mantenuti per un piccolo lasso di tempo a questo livello e poi cominciano a risalire le tube uterine, e prenderanno la via degli ovidutti, qualcuno sbaglia strada e va dalla parte opposta, qualcuno va nella direzione giusta, e camminando lungo le tube uterine arriverà a livello della ampolla uterina. L’ampolla uterina è propri il punto in cui abbiamo recuperato la mia cellula uovo, ed è a livello della ampolla uterina che avremo il meccanismo della fecondazione. Avevo detto prima che però il mio spermatozoo era in grado di fecondare la mia cellula uovo solo dopo che aveva subito due processi: la maturazione, abbiamo detto era opera dell’apparato genitale maschile; la capacitazione, che è opera delle vie genitali femminili ed è legato a quello che è il microambiente, cioè l’ambiente specifico che è presente a livello delle vie genitali femminili. E anche qui subirà, soprattutto la testa del mio spermatozoo, un’ulteriore modifica sempre per facilitare l’incontro della mia cellula uovo con il mio spermatozoo. Quindi fino ad adesso le modifiche erano state fatte dall’apparato genitale maschile, poi i miei spermatozoi vengono anche modificati dalle cellule e da tutto il sistema dell’apparato genitale femminile, soprattutto nell’ultima fase, e in questo modo il mio spermatozoo diventa effettivamente in grado di andare a fecondare la cellula uovo. Il processo di fecondazione non è altro che il processo attraverso cui le due cellule sessuali, quindi i miei due gameti, vanno a costituire lo zigote. Vi specifico da adesso che la parola zigote mi identifica una struttura transiente estremamente rapida, ed è una struttura che contiene due nuclei, maschile e femminile. Di per sé non è riconducibile esattamente a una cellula. Quali sono le fasi della fecondazione? Per ottenere la fecondazione noi abbiamo bisogno che il mio spermatozoo arrivi vicino alla mia cellula uovo, che passi attraverso le cellule della corona radiata, nella seconda fase viene a contatto con la struttura subito sotto, che è la mia zona pellucida, e la deve rompere. La zona pellucida è rigida, quindi ha necessità di essere listata, sono glicoproteine, e solo dopo che ha lisato la mia membrana pellucida è in grado di entrare, si fonde con la membrana plasmatica e entra all’interno della mia cellula uovo. FASE 1: Questa è la fase iniziale di arrivo dei miei spermatozoi. Il mio spermatozoo nel momento in cui cerca di arrivare a livello della mia corona radiata è in grado di passare attraverso la mia corona radiata utilizzando tutta una serie di enzimi che gli permettono di staccare le giunzioni che sono presenti tra le cellule della corona radiata. FASE 2: Nella fase 2, che è la fase più importante, abbiamo il contatto della testa del mio spermatozoo con la membrana pellucida, il riconoscimento selettivo del mio spermatozoo di alcune proteine che sono presenti a livello della zona pellucida, e questo contatto permetterà due cose: -la rottura effettiva della membrana della zona pellucida attraverso una reazione che si chiama reazione acrosomiale - un cambiamento nel movimento del flagello del mio spermatozoo, che fino a questo momento era un movimento che gli permetteva solo il cammino lungo le vie genitali femminili, ma qui deve diventare un movimento a colpo di frusta che permetta l’ingresso dello spermatozoo. Il riconoscimento della zona pellucida avviene attraverso il riconoscimento della testa dello spermatozoo con una particolare proteina della zona pellucida che è la proteina ZP3. Questa proteina ZP3 induce nel mio spermatozoo due fenomeni differenti, induce da un lato l’attivazione di una fosfolipasi C, che non fa altro che favorire un canale selettivo per il calcio, che mi fa entrare calcio all’interno della cellula e questo mi modifica il movimento del flagello del mio spermatozoo. Nello stesso tempo io avrò un ulteriore modifica, la formazione dell’inositolo trifosfato e questo mi favorirà quella che noi chiamiamo comunemente la reazione acrosomiale. Che cos’è la reazione acrosomiale? La reazione acrosomiale è quella reazione per la quale il mio acrosoma, che vi ricordo era quel sacchettone che avevamo sulla testa del mio spermatozoo, che deriva dai lisosomi e dall’apparato di Golgi, e che al suo interno ovviamente contiene degli enzimi litici, deve fondere la propria membrana con la membrana plasmatica dello spermatozoo e favorire il rilascio degli enzimi che possono andare a rompere la mia zona pellucida e favorire il contatto con la membrana della cellula uovo. Perché mi serve questa reazione? Perché fino a che io non ho avuto la reazione acrosomiale, io ho che il mio acrosoma è rivestito dalla membrana del lisosoma o dell’apparato di Golgi (che è uguale, quindi dalla sua membrana interna), e sopra ha un altro strato fosfolipidico che è quello della membrana plasmatica del mio spermatozoo, quindi gli enzimi che sono lì dentro in realtà hanno 4 strati di fosfolipidi per uscire, con la reazione acrosomiale vado a perdere una delle membrane e quindi avrò una sola membrana da dover oltrepassare per poter liberare i miei enzimi. FASE 3: Una volta che ho liberato, mi sono fatta largo, come spermatozoo, attraverso la mia zona pellucida, vado a fare il contatto con la membrana dell’ovocita. E qui c’è un riconoscimento diretto tra proteine presenti sulla testa dello spermatozoo, ad esempio il izumo1 e fertilina e proteine che sono presenti sulla membrana della cellula uovo, normalmente izuno si lega con juno, che è una proteina specifica della cellula uovo, e normalmente la fertilina si lega con CD9. Attraverso questo legame specifico il mio spermatozoo potrà fondere la propria membrana con la membrana della cellula uovo e far entrare il suo pronucleo. Se non c’è questo riconoscimento ovviamente questa fusione non avviene. Queste proteine sono state particolarmente studiate perché sono quelle che si vengono a utilizzare quando noi facciamo una fecondazione medicalmente assistita, perché è il principale meccanismo di interazione. Attenzione: quando il mio spermatozoo arriva a livello della mia cellula uovo non arriva diretto come se fosse uno spillo che si deve conficcare all’interno della cellula uovo, ma arriva in maniera tangenziale, e la mia cellula uovo che sulla sua superficie in realtà, la membrana della cellula uovo, ha una serie di microvilli, è attraverso questi microvilli che la struttura del mio spermatozoo prende contatto con la mia cellula uovo. Quindi la testa dello spermatozoo serve per rompere la membrana pellucida, poi lo spermatozoo si mette più o meno tangenzialmente alla mia cellula uovo ed è la parte equatoriale dello spermatozoo che prende contatto con la membrana della cellula uovo. Prende contatto, quindi c’è il riconoscimento dei recettori specifici, e poi un’altra parte della membrana plasmatica della cellula uovo costituisce una sorta di grosso braccio che andrà ad avvolgere completamente la testa del vostro spermatozoo. Quindi la fusione avviene a livello centrale. Cosa entra a livello della mia cellula uovo? Entra il pronucleo maschile e la coppia di centrioli. La cellula uovo ha già la sua coppia di centrioli, faccio entrare anche quella del mio spermatozoo, e questo mi permette di poter attivare la formazione del fuso mitotico in maniera molto più rapida, senza dover aspettare di dover andare a duplicare la coppia di centrioli che è presente all’interno della cellula uovo. Non entrano i mitocondri all’interno o se entrano vengono distrutti, non entrano i mitocondri nel processo di fecondazione perché i mitocondri se vi ricordate servono per produrre energia e quindi ce li siamo giocati abbondantemente per far salire lo spermatozoo lungo tutte le vie genitali femminili e fare in modo che ci sia il cambiamento di movimento del flagello, e quindi sono dei mitocondri scarichi dal punto di vista funzionale, i mitocondri però come sapete sono anche dei mediatori di un processo apoptotico, soprattutto quando sono incontro a una un’efficienza energetica, e quindi fare entrare i mitocondri all’interno della cellula uovo significherebbe mettere a rischio il prodotto del concepimento di un meccanismo apoptotico anormale. Quindi i mitocondri non entrano, e questo significa che il DNA mitocondriale è solo di origine materna. Poi i mitocondri si dividono per scissione binaria e quindi il problema non si pone. La cellula uovo però non è che “entra questo ragazzo è io faccio finta che non sia successo niente”, la cellula uovo non gradisce nell’immediato l’ingresso dello spermatozoo e subisce una reazione. Questa reazione va sotto il nome di reazione zonale e reazione corticale, ed è in realtà un meccanismo che impedisce la polispermia, cioè impedisce il fatto che la stessa cellula uovo possa essere fecondata da più spermatozoi. Quello che succede nel momento in cui il mio spermatozoo ha fatto entrare il proprio pronucleo all’interno della cellula uovo è una depolarizzazione della membrana, significa una variazione di quella che è la carica di membrana, è un rilascio di ioni calcio, che non fanno altro c’è andare a indurire e a irrigidire ulteriormente quella che è la mia zona pellucida. Quindi al di sotto della zona pellucida, che abbiamo già capito che era già sufficientemente rigida, vado a costituire un anello di ioni calcio che mi irrigidisce ulteriormente la struttura. E un’altra cosa: la variazione di membrana mi fa anche mascherare quella che era la zp3, la proteina della zona pellucida fondamentale per il riconoscimento dello spermatozoo. Quindi non ti faccio più vedere la zp3, divento ancora più antipatica di prima e già dovevi passare delle strutture e adesso te le irrigidisco, per cui se è arrivato più di uno spermatozoo va bene, più di uno spermatozoo. Questo è un meccanismo difensivo che è più difficilmente attuabile nei meccanismi di procreazione assistita. Entra il pronucleo, quindi la nostra cellula uovo, se è difesa da possibili ulteriori attacchi, quando entra il pronucleo termina la mia meiosi due, stava in metafase e termina la sua divisione meiotica emettendo quello che è il secondo globulo polare. A questo punto noi abbiamo i due pronuclei: pronucleo maschile e pronucleo femminile, perché se la mia cellula uovo ha finito la sua meiosi ha un pronucleo con 23 cromosomi, e 23 cromosomi glieli ha portati anche lo spermatozoo. Questa è una fase a due pronuclei, e i due pronuclei non si fondono immediatamente, ma vanno a interdigitare quelli che sono gli involucri nucleari, e poi ognuno dei due pronuclei va incontro a duplicazione del proprio contenuto cromosomico, arrivando ad avere due strutture interdigitate tra di loro, quindi ancora con la presenza dell’involucro nucleare, ma che hanno a questo punto 46 cromosomi ciascuno. Al termine della profase, quindi questa è una sorta di profase delle future divisioni, al termine della duplicazione scompare l’involucro nucleare e i miei cromosomi vengono posizionati in piastra metafasica. Vengono posizionati in piastra metafasica, la cellula va in anafase e diventano immediatamente due cellule. Quindi il passaggio tra fecondazione e stadio a due cellule è un passaggio rapidissimo, lo zigote è fondamentalmente un momento in cui due pronuclei si trovano collocati all’interno della stessa cellula, ma già quando noi abbiamo cominciato a fare la duplicazione del contenuto del pronucleo femminile e del pronucleo maschile ovviamente cominciamo già a pensare di dover andare a dividere le mie cellule, è quello che succederà dopo il meccanismo di fecondazione è il fenomeno di segmentazione, cioè divisione dell’unica cellula che noi abbiamo in due cellule figlie all’inizio e poi in una serie di altre cellule che saranno quelle che ci permetteranno di avere il nostro individuo. Questo è solo riassuntivo di quello che abbiamo detto fino ad adesso: Ho accennato alle tecniche di riproduzione assistita, esistono varie tecniche di riproduzione medicalmente assistita, che vanno dalla inseminazione artificiale (che è una tecnica di primo livello) a tecniche via via più complesse che sono la FIVET, l’ICSI, la GIFT e la ZIFT. A che cosa corrispondono questi simpatici nomi? L’inseminazione artificiale è fondamentalmente il tipo di fecondazione medicalmente assistita più semplice, e non fate altro che inserire lo sperma all’interno dell’apparato genitale femminile opportunamente concentrato, e quindi questo non farà altro che rifarsi tutte le strade che abbiamo visto fino ad adesso e cercare di andare a fecondare la cellula uovo. Generalmente questa si chiama fecondazione medicalmente assistita di primo livello ed è quella che ha dei risultati generalmente molto poco positivi. Abbiamo ovviamente delle tecniche medicalmente assistite di secondo livello, che sfruttano la possibilità di effettuare la fecondazione in vitro. Nel caso dell'inseminazione artificiale, questa non è una tecnica in vitro, è solo una facilitazione del processo fisiologico. Nel caso invece della procreazione medicalmente assistita noi possiamo o fare una fecondazione in vitro, cioè prendiamo una cellula uovo dall’ovaio che viene iperstimolato a produrre più di una cellula, la mettiamo in vitro a contatto con gli spermatozoi e cerchiamo di ottenere una cellula fecondata e poi questa verrà reimpiantata. L’alternativa è quella di prelevare la cellula uovo e con un ago inserire direttamente il pronucleo maschile all’interno della cellula uovo per favorire il processo di fecondazione. La fase ulteriore è: io posso aver stimolato l’ovaio, aver recuperato la cellula uovo, averla fecondata in vitro, aver aspettato che il mio embrione cominci a formarsi (la mia cellula uovo vi ho detto adesso che una volta fecondata va incontro molto rapidamente al fenomeno della segmentazione, quindi aspetto), e poi impianto a livello della parete dell’utero direttamente il mio embrione nei primi stadi di formazione. Poi esistono altre due tecniche, quella dell’impianto a livello delle tube del Fallopio direttamente del gamete, e in questo caso prendo il gamete femminile, non ho l’ovulazione, quindi lo inserisco direttamente a livello delle tube uterine e aspetto che arrivino gli spermatozoi che fanno e poi giocano, oppure addirittura impianto direttamente lo zigote, lo impianto un po’ più in alto perché, una volta impiantato, questo, vedremo, segue questo percorso e poi si andrà a impiantare grosso modo a questo livello. Molte delle tecniche di fecondazione assistita di secondo livello possono essere omologhe o eterologhe, cioè utilizzare anche semi di genitori differenti. Da adesso iniziamo ufficialmente la parte dell’embriologia, anche se avendo fecondato la cellula uovo in realtà un piedino lo avevamo messo. Da adesso iniziamo ufficialmente la parte dell’embriologia, anche se avendo fecondato la cellula uovo in realtà un piedino lo avevamo messo. E prima di andare avanti in quello che è effettivamente lo sviluppo dell’uomo, ci sono tante cose da dire, vi darò alcuni concetti che secondo me sono importanti più che altro per focalizzare bene quello che è l’argomento di cui ci stiamo occupando. Il termine embriologia significa ovviamente lo studio di tutti quei processi che portano alla formazione dell’embrione e alla formazione poi dell’individuo. In realtà noi condividiamo questo tipo di studio anche con quelli che si occupano di biologia dello sviluppo, biologia dello sviluppo però in realtà non si occupa direttamente di quella che è l’embriologia umana, quindi la lieve differenza se la vogliamo trovare è legata al fatto che non ci occupiamo di andare a capire quelli che sono gli avvenimenti a livello dell’uomo e come alterazioni a livello di questi processi possono poi essere responsabili di patologie più o meno gravi. Molti degli studi che però noi abbiamo anche a livello dell’embriologia umana sono fatti su animali, perché fino a quando non si è arrivati a poter studiare almeno da un punto di vista visivo con le tecniche di ecografia a alta risoluzione le prime fasi dello sviluppo nell’uomo, tutto quello che si riusciva a ottenere erano le informazioni ottenute da fenomeni abortivi. Non c’è la possibilità più di tanto di andare a studiare anche da un punto di vista genetico o da un punto di vista di sviluppo quelle che sono le reazioni a variazioni di vari fattori all’interno dell’organismo, quindi quello che vedrete, e lo troverete anche nei testi che voi utilizzate, spesso e volentieri quando si parla di embriologia sperimentale molto poco è relativo all’uomo. La prima cosa importante di cui dobbiamo tenere conto è che noi parliamo dell’età fetale, che sono 38 settimane. Nello sviluppo dell’uomo, quando noi parliamo di embriologia, noi contiamo le settimane a partire dal momento della fecondazione, e a partire dal momento della fecondazione noi parliamo di un periodo: -embrionale, che sono le prime 8 settimane di vita intrauterina, -fetale, che invece va dalla nona fino alla 38esima settimana. Nel periodo embrionale abbiamo la formazione di tutti i principali organi del nostro individuo, nella fase invece fetale abbiamo l’accrescimento e la maturazione di questi organi. Questo vi fa comprendere come in realtà i periodi più problematici nello sviluppo di un individuo sono le prime fasi dello sviluppo, mentre i danni nelle fasi più avanzate dello sviluppo possono essere danni più facilmente compatibili con la vita (non vale per tutti gli apparati e non vale per tutti gli organi). Attenzione a non confondere l’età fetale, che è quella che consideriamo noi, quindi le settimane alle quali mi riferisco io (prof), con quella che è l’età gestazionale, che è l’età che invece viene riconosciuta quando siamo seguiti a livello clinico da parte di un ginecologo. Perché? Perché l’età gestazionale parte a considerare le settimane dall’ultimo elemento riconducibile e visibile a livello della donna, che è l’ultima mestruazione. Ora, considerando che, mediamente, l’ovulazione è più o meno al 14esimo giorno, l’età gestazionale è di 40 settimane, perché partiamo con due settimane di anticipo. Dicevo prima, se voi guardate, a seconda degli organi che andiamo a prendere, questa, la zona in azzurro, è quella dove voi avete la massima suscettibilità degli organi che si stanno formando. Per alcuni ovviamente, siccome c’è anche un periodo di maturazione piuttosto lungo, i danni possono essere anche nel periodo fetale, ma la stragrande maggioranza dei grossi danni, spesso incompatibili con la vita, sono nelle prime 8 settimane, e molti di questi addirittura nelle prime 5. Normalmente tutto quello che succede nelle prime due settimane è un qualcosa che porta all’aborto spontaneo e quindi normalmente è un qualcosa di cui la donna non si rende neanche conto. Si rende conto ovviamente quando cominciamo ad essere a questo livello. Nello studio dell’embriologia noi dobbiamo tenere conto di quella che è l’istogenesi e di quella che è l’organogenesi. Istogenesi significa la formazione dei tessuti, e quindi vedremo come noi riusciamo a formare dei tessuti embrionali e come da questi tessuti embrionali si formeranno tutti i tessuti che vanno a costituire l’organismo. I tessuti poi, sapete benissimo, si associano tra di loro in relazione alle loro diverse funzioni e vanno a formare gli organi. Nella formazione degli organi però, durante la fase embriologica, abbiamo comunque una fase di istogenesi, perché io formo l’organo ma poi il mio organò deve essere modificato e ottimizzato per la sua funzione finale. Quindi io il tessuto lo formo da un punto di vista istologico, ma posso non averlo formato durante il periodo fetale in maniera corretta, per cui la prima istogenesi avviene nelle prime 4 settimane, o meglio, nelle prime 3, dalla 4°settimana di vita intrauterina avremo quella che è la vera e propria organogenesi, ma poi all’interno del meccanismo dell’organogenesi avremo di nuovo la modifica delle caratteristiche tessutali. L’altro fenomeno che ovviamente deve avvenire è quello della morfogenesi, cioè l’acquisizione di quella che è la nostra forma definitiva. La morfogenesi avviene perché le nostre cellule vanno incontro a un processo differenziativo, cioè diventano, a seconda dei distretti anatomici, estremamente capaci di svolgere una specifica funzione. Le mie cellule per potersi differenziare subiranno un processo di migrazione dalla sede iniziale dove sono state formate fino alla loro sede definitiva, e in realtà questo noi lo abbiamo già visto quando abbiamo parlato della gametogenesi. Se vi ricordate quando abbiamo parlato della gametogenesi vi ho detto che le vostre cellule germinali primordiali nascono in una struttura che si chiama sacco vitellino, e a breve lo conosceremo, e poi migrano in un’altra struttura, che si chiama mesonefro, che darà le gonadi, e lì si potranno differenziare. L’altro aspetto importante è l’interazione tra le varie popolazioni cellulari. Il meccanismo di differenziamento delle mie cellule a partire dallo zigote fino ad arrivare a noi è legato alla possibilità di comunicazione delle cellule, che vedremo può essere fatto in maniera completamente diversa a seconda dei distretti, e in relazione alla modalità di interazione otteniamo delle strutture differenti. E poi ovviamente ci deve essere un meccanismo che va a regolare tutti quelli che sono i normali processi di proliferazione, di differenziamento e di morte cellulare, per favorire il corretto aspetto del mio individuo, nonché il corretto funzionamento dei tessuti e degli organi. Se io considero da un punto di vista molecolare quello che succede a livello delle mie cellule, io devo pensare sicuramente che avrò dei meccanismi di divisione cellulare, partiamo dallo zigote, che abbiamo capito che praticamente è una cellula uovo con dentro il pronucleo maschile, e diventiamo degli individui pluricellulari. Subiremo una riprogrammazione del genoma, cioè l’informazione genetica che mi ha dato la mia mamma e mi ha dato il mio papà in realtà nel momento in cui io divento un individuo nuovo viene completamente rivista e riadattata a seconda della popolazione cellulare in relazione a quelle che sono le esigenze di sviluppo. E l’altro aspetto fondamentale nello sviluppo dell’uomo è la ricerca di una fonte di energia. Nelle prime fasi dello sviluppo noi abbiamo che la mia cellula uovo è bella cicciona e ha un diametro di 120- 150 micron, tutta la possibilità di nutrimento quindi sta all’interno della mia cellula uovo, ma mano a mano che io divento un individuo pluricellulare avrò la necessità di trovare fonti di energia, quindi possibilità di recuperare ossigeno e nutrienti da altre sedi. Ed è il motivo per cui l’embrione si impianta, nei mammiferi, all’interno della parete uterina, sfruttando all’inizio un po’ quella che è la vascolarizzazione materna, e sviluppando successivamente mano a mano che aumenta di dimensioni, una struttura, come quella della placenta, che consentirà al feto (feto in questo caso perché quando abbiamo la placenta definitiva già siamo nella fase fetale) di avere il sufficiente apporto di energia e soprattutto la possibilità di eliminare i prodotti di scarto. Tutti questi tre fenomeni sono fondamentali per il processo morfogenetico. Se qualcuno di questi processi non funziona in maniera corretta la morfogenesi, e quindi lo sviluppo dell'individuo, ovviamente non avviene in maniera corretta. - SEGMENTAZIONE → quel periodo di formazione dell'embrione che va dal momento della fecondazione fino grossomodo all'impianto, quindi quando il mio embrione si a