Anatomia e fisiologia del sistema riproduttivo umano: un'analisi dettagliata

• Anatomia del sistema riproduttore maschile. Spermatogenesi

Spermatogenesi e struttura dei testicoli

La spermatogenesi avviene, a partire dall’adolescenza, nei testicoli. Questi si sviluppano nella cavità addominale dell’embrione, per poi scendere in una sacca esterna detta scroto. Ciò perché la produzione dei gameti maschili (spermatozoi) può avvenire solo a una temperatura leggermente inferiore a quella corporea. Ogni testicolo è suddiviso in circa 250 compartimenti, ognuno dei quali è completamente riempito da tuboli seminiferi, all’interno dei quali avviene la spermatogenesi. Ciascuno di essi è lungo circa 80 cm, e i due testicoli contengono complessivamente 500 metri di tubuli. La spermatogenesi ha origine da alcune cellule diploidi, gli spermatogoni, che rivestono internamente la membrana basale dei tuboli. Gli spermatogoni effettuano continuamente la mitosi, e alcuni di essi, una volta divisi, si allontanano dalla membrana basale per differenziarsi, dando origine agli spermatociti primari (diploidi). È da essi, che, attraverso la meiosi, avranno origine gli spermatozoi. Attraverso la prima divisione meiotica, gli spermatociti primari producono due cellule aploidi, gli spermatociti secondari, da cui, dopo la seconda divisione meiotica, hanno origine gli spermatidi. Questi ultimi andranno a differenziarsi, e, maturando e acquisendo un flagello, diventeranno spermatozoi. Tale processo avviene continuamente nel maschio fertile, dura circa 8-9 settimane, ed è supportato dalle cellule del Sertoli, contenute nei tuboli seminiferi, che sostengono e nutrono le cellule germinali. Le cellule presenti in ogni tubulo seminifero sono quindi gli spermatogoni, le cellule del Sertoli e le cellule interstiziali, che circondano i tubuli e producono ormoni utili alla spermatogenesi.

Ogni spermatozoo è formato da una testa (che contiene il nucleo con il patrimonio genetico e, sulla sommità, l’acrosoma, con enzimi litici capaci di forare la membrana dell’oocita), una regione intermedia (guaina mitocondriale che fornisce energia per il movimento, tramite il processo di respirazione cellulare) e una coda (flagello che permette il movimento). Ogni eiaculazione contiene da 200 a 400 milioni di gameti.

• Il percorso degli spermatozoi

Percorso degli spermatozoi e contraccezione

Gli spermatozoi compiono un percorso ben preciso per giungere all’esterno del corpo. Dal testicolo, essi raggiungono un lungo tubo spiralizzato posto sopra di questo, l’epididimo. In questo punto i gameti non sono ancora in grado di muoversi: potranno farlo dopo circa 12 giorni. Dopodiché, gli spermatozoi si accumulano nei due vasi deferenti. Questi ultimi sono rivestiti da tre spessi strati di tessuto muscolare liscio che, contraendosi, favorisce la risalita delle cellule sessuali. Dopo aver aggirato la vescica, i vasi deferenti incontrano i dotti provenienti dalle vescicole seminali (le quali secernono un liquido ricco di fruttosio – che nutre gli spermatozoi – e di prostaglandine – che stimolano le contrazioni della vagina, favorendo la risalita dei gameti maschili) e dalla prostata (ghiandola che produce un liquido viscoso, lattiginoso e alcalino che neutralizza l’ambiente acido della vagina, favorendo la sopravvivenza degli spermatozoi). A questo punto gli spermatozoi sono immersi in un liquido che permetterà loro di sopravvivere all’interno del sistema riproduttore femminile. L’insieme di questo liquido e dei gameti maschili è detto sperma. Lo sperma risale l’uretra, un canale che si estende per tutta la lunghezza del pene, e a questo punto avviene l’eiaculazione.

Tra le tecniche di contraccezione vi è la vasectomia. Essa consiste nel legare e recidere i vasi deferenti in modo che gli spermatozoi non possano più uscire dai testicoli. La produzione di ormoni e di sperma rimane normale, tuttavia quest’ultimo sarà privo di spermatozoi.

• Il pene

Struttura e funzione del pene

L’organo riproduttore maschile ha forma cilindrica e volume variabile. La parte terminale è detta glande, il quale è ricoperto dal prepuzio, una piega cutanea. L’erezione del pene è conseguente a un aumento del flusso sanguigno attivato dal sistema nervoso centrale, che riempie i tessuti spugnosi erettili. Questi, inturgidendosi, impediscono il ritorno del sangue venoso. Durante l’erezione, le ghiandole bulbo uretrali, poste alla base del pene, rilasciano nell’uretra un liquido lubrificante che favorisce il passaggio degli spermatozoi. L’eiaculazione è provocata da impulsi nervosi che provocano contrazioni ritmiche della muscolatura liscia e favoriscono l’espulsione dello sperma. Anche le varie sensazioni associate all’orgasmo sono provocate da tali contrazioni.

La disfunzione erettile, o impotenza, consiste nell’impossibilità di ottenere o mantenere l’erezione, e quindi di avere rapporti sessuali. Tale patologia può essere causata dal diabete, da malattie neurologiche, sclerosi multipla, morbo di Parkinson. Tuttavia, la causa principale sono le disfunzioni circolatorie prodotte da aterosclerosi, ipertensione e tabagismo.

Gli ormoni maschili

Ormoni maschili e loro regolazione

Gli ormoni maschili (o androgeni) sono prodotti nei testicoli. Il principale è il testosterone, prodotto nelle cellule interstiziali poste intorno ai tuboli seminiferi. Gli altri androgeni sono prodotti nella corteccia surrenale. L’importante azione degli androgeni nell’embrione è quella di far sviluppare il feto in modo che diventi un maschio e non una femmina. Tra la nascita e l’adolescenza la loro produzione è bassa. Successivamente cresce molto la presenza di testosterone, che, oltre ad avviare la produzione di sperma e lo sviluppo dei genitali, induce anche lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari (barba, accrescimento laringe, sviluppo scheletrico e muscolare, crescita dei peli, ma anche stimolazione delle ghiandole sudoripare e sebacee, che causano la rispettivamente la sudorazione e l’acne). La produzione di testosterone è regolata da un sistema a feedback negativo, che parte dall’ipotalamo, dove viene prodotto il fattore di rilascio delle gonadotropine (GnRH), un ormone che agisce sull’ipofisi anteriore stimolando la produzione di ormone luteinizzante (LH) e ormone follicolo stimolante (FSH). Il primo agisce sulle cellule interstiziali dei testicoli, stimolando la produzione di testosterone, mentre il secondo agisce sulle cellule del Sertoli e, attraverso esse, sulla produzione di spermatozoi. Il testosterone prodotto, oltre che stimolare la spermatogenesi, agisce anche sull’ipotalamo e sull’ipofisi anteriore, inibendo la produzione di LH. Inoltre, le cellule del Sertoli secernono un ormone proteico detto inibina, che inibisce appunto la produzione di FSH. Il chiude così il processo di feedback negativo.

La produzione di testosterone può essere influenzata anche dagli steroidi anabolizzanti.

• Anatomia del sistema riproduttore femminile

Anatomia del sistema riproduttore femminile

Ne fanno parte le ovaie, piccoli organi di circa 3 cm di lunghezza, sospesi nella cavità addominale tramite strisce di tessuto connettivo. Nel loro strato esterno si trovano gli oociti, dai quali si sviluppano gli ovuli. Gli oociti vengono trasportati, tramite le tube di Falloppio (o ovidotti), verso l’utero, un organo muscolare cavo a forma di pera lungo circa 7,5 cm e largo 5 cm, posto quasi orizzontalmente nella cavità addominale, sopra la vescica. La legatura degli ovidotti, che corrisponde alla vasectomia maschile, è un metodo di sterilizzazione che impedisce agli spermatozoi di raggiungere l’oocita. L’utero, che accoglie l’embrione e ne permette lo sviluppo, è internamente rivestito dall’endometrio, una mucosa costituita da due parti principali, una delle quali si sfalda durante la mestruazione, mentre l’altra ne consente il rigeneramento. L’apertura inferiore dell’utero è avvolta dalla cervice (o collo dell’utero), un muscolo circolare elastico che, al momento del parto, si dilata per permettere la fuoriuscita del neonato. La vagina è un tubo muscolare di 8-10 cm che mette in comunicazione la cervice con l’esterno. È l’organo adibito alla ricezione del pene nel rapporto sessuale, e serve come canale del parto. L’apertura esterna si trova tra l’uretra e l’ano. Nella parte bassa della vagina si trova L’imene, una sottile membrana mucosa forata, che in genere si infrange al primo rapporto sessuale. L’insieme dei genitali esterni femminili è detto vulva, ed è composto dalle labbra, pieghe della pelle che si distinguono in grandi (più carnose e ricoperte da peli pubici) e piccole (più interne e sottili). Sopra alle labbra si trova il clitoride, una struttura di circa 2 cm che, essendo ricca di terminazioni nervose associate ai centri del piacere, è considerata omologa al pene maschile (nell’embrione, infatti, le due strutture sono identiche).

• Oogenesi

Oogenesi e sviluppo follicolare

Gli oociti primari (diploidi) si trovano nel feto già al terzo mese, e, al momento della nascita, sono circa due milioni. Essi, dopo aver completato la profase della meiosi I, interrompono la divisione cellulare, per riprenderla, grazie agli ormoni, nella pubertà. Dei due milioni di oociti primari, solo circa 400 concluderanno la divisione, in genere uno ogni 28 giorni nel periodo compreso tra la pubertà e la menopausa (45-55 anni). L’oocita primario completa la meiosi I poche ore prima dell’ovulazione (ovvero il processo mediante cui lo stesso viene liberato dall’ovaia). Esso si sviluppa vicino alla superficie dell’ovaia, e, con le cellule specializzate che lo circondano, costituisce il follicolo ovarico. La cellule del follicolo, oltre che a nutrire l’oocita in accrescimento, scernono estrogeni, ormoni che promuovono la maturazione del follicolo e la formazione dell’endometrio. Alla fine della maturazione, il follicolo si avvicina sempre più alla superficie dell’ovaia, dove esplode, liberando un corpo polare (molto piccolo) e un oocita secondario (più grande, aploide). Quest’ultimo va incontro alla meiosi II, che terminerà però solo in caso di fecondazione, nei pochi istanti tra l’entrata dello spermatozoo nell’ovulo e la fusione dei nuclei dei due gameti. Al termine della meiosi non si avranno quattro gameti uguali, ma un solo gamete funzionale (l’ovulo appunto) e tre corpi polari (due dei quali originati dalla seconda divisione meiotica del corpo polare creatosi con la meiosi I, e il terzo derivante dalla meiosi II dell’oocita secondario). Nell’ovulo sono presenti le sostanze nutritive e le molecole necessarie allo sviluppo dell’embrione. La sua misura è di 100 micrometri.

Dopo l’esplosione del follicolo, le cellule follicolari vanno a formare il corpo luteo (o corpo giallo), il quale secerne estrogeni e progesterone. Quest’ultimo favorisce il mantenimento dell’endometrio, impedendone il distacco, e preparando così l’utero alla gravidanza.

• Il percorso dell’oocita

Percorso dell'oocita e mestruazione

Dopo l’espulsione dall’ovaia, l’oocita secondario viene “aspirato” dalle ciglia dell’ovidotto, e portato all’interno di quest’ultimo. Qui, le ciglia stesse, assieme alle onde peristaltiche prodotte dalla muscolatura liscia, fanno procedere l’oocita verso l’utero. Questo “viaggio” dura circa tre giorni, ma solo nei primi due l’oocita può essere fecondato. Gli spermatozoi dovranno quindi risalire l’ovidotto per trovare il gamete femminile. In caso di fecondazione, l’impianto nell’utero avviene 3 o 4 giorni dopo il raggiungimento dello stesso da parte dell’embrione, ovvero dopo circa una settimana dalla fecondazione. Se l’ovulo rimane bloccato nelle tube di Falloppio si ha una gravidanza extrauterina, che, con l’aumento di dimensioni del feto, potrebbe lacerare l’ovidotto, causando un’emorragia e un grave pericolo per la madre. In caso di mancata fecondazione, l’oocita muore dopo circa tre giorni dall’ovulazione, e degenera rapidamente. A 14 giorni dall’ovulazione, l’endometrio viene eliminato tramite la mestruazione, un fenomeno ciclico della durata di 3-7 giorni. Il sanguinamento è provocato dall’endometrio che, staccandosi dalla parete uterina, spezza i capillari che lo irrorano. Sia la mucosa uterina che il sangue vengono espulsi per via vaginale.

• L’orgasmo femminile

Orgasmo femminile e ciclo mestruale

Così come nel pene, durante il rapporto sessuale anche il clitoride e i tessuti associati si ingrossano, riempiendosi di sangue. A ciò si associa il rilascio di liquido vaginale, che lubrifica le pareti e neutralizza l’acidità. All’orgasmo sono associate contrazioni muscolari ritmiche, ma non eiaculazione. Al momento dell’orgasmo, il collo dell’utero si spinge in basso verso la vagina, dove lo sperma tende ad ammassarsi, in modo da facilitare la salita degli spermatozoi. Per lo stesso scopo vi sono anche delle contrazioni degli ovidotti.

• Ormoni e ciclo mestruale

Il ciclo dura circa 28 giorni, ed è influenzato da vari ormoni, tra cui gli estrogeni, il progesterone (ormoni ovarici), le gonadotropine ipofisarie FSH ed LH, il fattore di rilascio delle gonadotropine GnRH. All’inizio del ciclo i livelli ormonali sono bassi. Con l’aumento di FSH ed LH, un oocita comincia ad ingrossarsi col suo follicolo. Quest’ultimo secerne via via sempre più estrogeni, che stimolano la ricostruzione dell’endometrio da poco eliminato, preparando l’utero all’eventuale impianto di un embrione. A metà del ciclo, il rapido aumento di estrogeni comporta un rapido aumento anche di FSH ed LH da parte dell’ipofisi, che stimola il follicolo al rilascio dell’oocita. Sempre sotto stimolo dell’LH si crea il corpo luteo, il quale, crescendo, produce via via sempre più progesterone, oltre che estrogeni. Questi inibiscono la produzione di GnRH, e, quindi, di FSH ed LH da parte dell’ipofisi. In caso di mancata fecondazione, invece, il corpo luteo viene riassorbito e cala la produzione di ormoni ovarici. È proprio a causa di ciò che avviene il distacco dell’endometrio, e quindi la mestruazione.

• Le malattie sessualmente trasmesse

Malattie sessualmente trasmesse

Si trasmettono col contatto della mucosa vaginale con quella del pene. Clamidia: provocata da un batterio, colpisce milioni di individui, soprattutto donne adolescenti, la cui mucosa è più sensibile. Non manifesta sintomi evidenti ma, a lungo andare, può provocare sterilità e gravidanze extrauterine, colpendo l’utero e gli ovidotti. Può essere trasmessa alla nascita da madre a figlio, e può causare anche sterilità maschile. Si cura con antibiotici specifici. Gonorrea: infezione batterica che produce una tossina irritante. Se colpisce l’epididimo nell’uomo o le ovaie nelle donne causa sterilità. In casi estremi provoca lesioni cardiache e nervose. Papilloma virus umano: causa verruche genitali, ma, in alcuni casi, può portare anche al tumore al collo dell’utero o ai genitali maschili e femminili. In Italia vi è un apposito vaccino obbligatorio per le 12enni. Herpes simplex genitalis (HSV-2): virus che può provocare vescicole ulcerose sulla pelle dei genitali, e può trasmettersi durante il parto. Nei neonati può causare cecità, sordità, o anche la morte. Sifilide: infezione batterica che può causare gravi lesioni neurologiche. Il batterio si diffonde nel corpo tramite il sangue o la linfa. Nel punto iniziale si forma una piccola ulcera indolore, ma molto contagiosa. In seguito si formano lesioni squamose altamente infettive. È parecchio diffusa. Candida: infezione micotica (da funghi) che produce irritazione vaginale, con secrezioni bianche, prurito e bruciore. Circa una donna su tre ne soffre almeno una volta nella vita. Sono frequenti le recidive. AIDS: provocata dal virus HIV, trasmessa tramite sangue infetto. (Ne abbiamo parlato col sistema immunitario).

• La fecondazione

Fecondazione e sue conseguenze

La fecondazione, nell’uomo, è il processo di fusione dei due gameti: lo spermatozoo maschile e l’ovulo femminile. Quando lo spermatozoo raggiunge l’ovulo, il suo acrosoma rilascia degli enzimi che modificano chimicamente la superficie dell’oocita. I microvilli che ricoprono quest’ultima si sollevano per facilitare l’ingresso della testa dello spermatozoo. Le membrane cellulari, una volta entrate in contatto, si fondono e il nucleo del gamete maschile penetra nel citoplasma di quello femminile. Subito dopo questo contatto, l’oocita secondario completa la meiosi II, diventando a tutti gli effetti un ovulo. Nel flagello dello spermatozoo è presente una proteina di membrana, detta CatSper, che permette al calcio di penetrare nel flagello stesso, per renderlo venti volte più forte, in modo da favorire la penetrazione nell’oocita. Conseguenze della fecondazione sono: al contatto con lo spermatozoo, la membrana dell’ovulo fecondato compie una serie di reazioni chimiche che la rendono non più ricettiva verso altri spermatozoi; l’ovulo è attivato dal punto di vista metabolico (aumento sintesi proteica e consumo ossigeno); il materiale genetico maschile entra nel gamete femminile, tramite la fusione del nucleo spermatico aploide col nucleo aploide dell’ovulo (=>nucleo diploide dello zigote); l’ovulo comincia subito a dividersi per mitosi.

• Fecondazione assistita

Fecondazione assistita e sterilità

Si applica in caso di ostruzione degli ovidotti, disfunzioni ovulatorie o spermatozoi con anomalie. Tra le principali tecniche abbiamo:

- Inseminazione artificiale: introduzione, mediante sondino, di spermatozoi nella parte alta dell’utero. Vengono selezionati i gameti maschili mobili e morfologicamente normali.

- Trasferimento intratubarico di gameti: trasferimento di gameti maschili e femminili negli ovidotti, dove normalmente ha luogo la fecondazione.

- Fecondazione in vitro: fecondazione in provetta degli oociti, prelevati mediante agoaspirazione addominale. Dopo 48 o 72 ore gli embrioni sono inseriti per via transvaginale nell’utero, dove andranno ad impiantarsi.

• Cause di sterilità

Spesso legate agli ormoni. Un esempio è la fase luteinica insufficiente, che causa un’inadeguata produzione di progesterone, l’alterazione dell’endometrio e di conseguenza un mancato impianto dell’embrione. Cause anatomiche, invece, possono essere l’occlusione degli ovidotti, oppure tumori o malformazioni nell’endometrio, come i fibromi, che rendono difficoltoso l’impianto. Può esserci anche una incompleta maturazione dell’oocita, o alterazioni degenerative del suo citoplasma, o ancora la scarsità di punti di contatto con lo spermatozoo. Nel maschio, le cause sono spesso legate alla bassa concentrazione, mobilità o vitalità degli spermatozoi. Può verificarsi anche la sterilità autoimmune, quando gli anticorpi riconoscono gli spermatozoi come non-self, e li attaccano.

• Il parto

Processo del parto

La nascita avviene circa a 226 giorni dal concepimento, o 280 dall’ultima mestruazione. Il parto si divide in tre fasi:

- Dilatazione (o travaglio): dura dalle 2 alle 16 ore, ed è più lunga col primo figlio. Inizia quando, tramite l’ossitocina prodotta dall’ipotalamo, l’utero si contrae per dilatare la cervice. Inizialmente le contrazioni avvengono ogni 15-20 minuti, per poi diventare più forti e frequenti ogni 1-2 minuti). Alla fine la cervice si apre di circa 10 cm, il sacco amniotico si rompe, e fuoriescono i liquidi contenuti nella cavità.

- Fase espulsiva: dura da 2 a 60 minuti. Una volta che la cervice è completamente dilatata, compare la testa del bambino. La maggior parte dei neonati, infatti, nasce con la testa verso il basso poiché questa, essendo la parte più larga del corpo, una volta uscita favorisce l’espulsione del resto del bambino. In questa fase, le contrazioni durano 50-90 secondi e avvengono ogni 1-2 minuti (spinte). La prima operazione dopo il parto è quella di recidere il cordone ombelicale. La cicatrice lasciata dalla caduta del corto segmento di cordone rimasto attaccato al neonato darà vita all’ombelico. A questo punto il neonato, che non può più assumere ossigeno dalla madre, deve iniziare a respirare da solo.

- Secondamento: Contrazioni uterine post-parto, volte a espellere i liquidi, il sangue e la placenta, cui è attaccato il cordone ombelicale. Il flusso sanguigno si arresta, e l’utero torna a grandezza e condizioni normali.