Embriologia

SPERMATOZOI

Gli spermatozoi sono costituiti da due componenti, testa e coda: la testa ha una dimensione di

5-10 μm ed è formata dal nucleo e dall’acrosoma; la coda ha una dimensione di 60 μm, è

formata da un fascio di microtubuli disposti secondo il classico aspetto 9+2 dell’assonema e si

può suddividere a sua volta in quattro parti

presenta un diametro maggiore delle altre parti; contiene il centriolo distale,

collo → mentre quello prossimale si è trasformato nel corpo basale del flagello; è

presente una placca basale di materiale denso dove si ancorano 9 fibre striate

esterne (9 lunghe molecole proteiche che decorrono longitudinalmente attorno ai

microtubuli) è costituito da 9 fibre striate esterne che circondano l’assonema

tratto intermedio → (9+2); attorno alle fibre è presente la guaina mitocondriale, tanti

mitocondri posti tra la membrana plasmatica e le nove colonne per

fornire l’adeguata quantità di energia allo spermatozoo

costituisce la maggior parte della lunghezza dell’intero spermatozoo;

tratto principale → è formato dall’assonema rivestito da fibre striate

è costituito dall’assonema rivestito dalla membrana plasmatica

tratto terminale →

Spermatogenesi

- la spermatogenesi è il processo che porta alla formazione dei gameti maschili, gli

spermatozoi

- alla nascita, l’individuo maschile possiede delle strutture a cordoni formate sia da cellule di

sostegno sia da cellule germinali (cordoni sessuali); poco prima della pubertà, si apre una

cavità all’interno di questi cordoni e si vengono a formare i tubuli seminiferi

- i tubuli seminiferi maturi sono formati da due tipi di cellule:

sono le cellule che daranno origine, alla fine, agli spermatozoi; sono

cellule germinali → disposte su strati concentrici al lume del tubulo, più ci si avvicina al

lume più la cellula germinale è differenziata; sono accolte all’interno

di invaginazioni delle cellule del Sertoli

sono cellule di sostegno; la loro principale funzione è quella di

cellule del Sertoli → guidare le cellule germinali, attraverso i passaggi della

spermatogenesi; hanno una forma pressoché piramidale, hanno

nucleo ovale e citoplasma chiaro; durante la vita fetale precoce

secernono l’ormone AMH, e in tal modo concorrono alla

degenerazione del dotto di Muller e alla differenziazione in senso

maschile delle gonadi indifferenziate; sembra che abbiano anche la

funzione di fagocitare i residui del differenziamento degli

spermatozoi; dopo la pubertà, secernono gli ormoni inibina e

attivina; secernono anche proteine leganti gli androgeni (ABP), il

fattore neutrofico delle cellule derivate dalla linea gliale (GDNF),

che è stato dimostrato avere un effetto proliferativo sugli

spermatogoni indifferenziati, e il fattore ERM (fattore di

trascrizione per il mantenimento degli spermatogoni staminali anche

nel testicolo adulto); una funzione fondamentale delle cellule del

Sertoli è quella di formare la barriera emato-testicolare (barriera

prodotta dalle giunzioni occludenti tra una cellula e l’altra appena

al di sopra degli spermatogoni che appoggiano sulla membrana

basale contigua alla membrana limitante il tubulo: questo fatto è

fondamentale per il controllo dell’entrata e dell’uscita di nutrienti,

ormoni e sostanze chimiche dal sangue al tubulo seminifero, e per

la difesa delle cellule in spermatogenesi: infatti gli spermatogoni,

diploidi, esprimono le stesse molecole di membrana delle altre

cellule dell'organismo, mentre gli spermatidi e gli spermatozoi,

aploidi, sono diversi dalle altre cellule self e potrebbero innescare

una risposta del sistema immunitario che ne provocherebbe la

distruzione); una volta totalmente differenziate le cellule del Sertoli

non sono in grado di proliferare, quindi una volta che la

spermatogenesi è iniziata non vengono create nuove cellule del

Sertoli (recentemente però, è stata trovata una via per far

proliferare nuovamente queste cellule in vitro: ciò aumenta la

possibilità di curare alcuni difetti che causano l'infertilità maschile)

- a partire dalla periferia e andando verso il lume del tubulo, si incontrano:

spermatogoni staminali elementi altamente indifferenziati

→

spermatogoni di tipo A elementi da cui parte la spermatogenesi; vanno incontro a

→ mitosi e formano sia un clone di cellule di sé stesse sia un

gruppo di spermatogoni maggiormente differenziati

(spermatogoni di tipo B)

vanno incontro a mitosi e formano sia un clone di cellule di sé

spermatogoni di tipo B → stesse sia un nuovo gruppo di cellule maggiormente

differenziate (spermatociti primari)

spermatociti primari entrano in profase per diversi giorni

→ compiono la seconda divisione meiotica e diventano spermatidi

spermatociti secondari → (hanno un corredo aploide)

tutte queste cellule germinali rimangono nelle invaginazioni delle cellule del Sertoli e non

sono divise tra loro, ma rimangono unite le une alle altre attraverso ponti citoplasmatici

- gli spermatidi vanno incontro ad un ultimo processo, la spermiogenesi, che porta alla

formazione degli spermatozoi spermatozoi

spermatidi

spermatociti

secondari

spermatogoni

membrana basale

- la spermiogenesi avviene attraverso diverse fasi:

in questa fase il Golgi si porta su un polo della cellula, e al suo

1) fase del Golgi → interno si formano una serie di vacuoli pro-acrosomici, che

convergono tutti in un’unica vescicola che prende il nome di

acrosoma (è come un grande lisosoma che contiene enzimi importanti

al momento delle prime fasi della fecondazione)

l’acrosoma si accresce, i centrioli si portano sul polo opposto

2) fase del cappuccio → all’acrosoma e uno dei due funge da corpo basale per il flagello

il nucleo si sposta in periferia, condensa la cromatina al suo

3) fase dell’acrosoma → interno e assume una forma allungata, e l’acrosoma, di

conseguenza, cambia forma per seguire l’andamento del nucleo;

il citoplasma si dispone in posizione caudale

- il controllo ormonale della spermatogenesi parte dall’ipofisi, che produce LH e FSH: l’FSH

agisce sulle cellule del Sertoli per favorire la spermatogenesi (maturazione delle cellule

germinali), e per fargli produrre la PLA (proteina legante gli androgeni) che ha il compito di

legare e trattenere il testosterone nel lume dei dotti seminiferi (per stimolare la

spermiogenesi); l’LH agisce sulle cellule di Leydig stimolandole a produrre testosterone, che a

sua volta esercita due funzioni principali, la stimolazione delle cellule del Sertoli per

favorire la spermatogenesi e l’influenza dei caratteri sessuali secondari; tutto il sistema è

sottoposto ad un fine meccanismo di autocontrollo, infatti il testosterone prodotto inibisce

a livello ipotalamico di GnRH (ormone che stimola il rilascio di LH e FSH), inibendo così la

produzione di LH e FSH, e le cellule del Sertoli producono la proteina inibina, che agisce

sull’ipofisi bloccando la produzione di FSH

La fecondazione

- gli spermatozoi e l’ovocita si incontrano in corrispondenza dell’ampolla della tuba uterina

- l’incontro dei due gameti produce una serie di eventi che consente il processo della

fecondazione:

1) gli spermatozoi si fanno strada tra le cellule delle corona radiata; alcuni spermatozoi

hanno una reazione acrosomiale (riversamento del contenuto dell’acrosoma all’esterno;

solitamente avviene quando lo spermatozoo entra in contatto con la zona pellucida)

anticipata, che favorisce la disgregazione delle cellule del cumulo (questi spermatozoi

però non riusciranno a penetrare nella zona pellucida)

2) gli spermatozoi rimasti incontrano la zona pellucida e si legano ad essa grazie al

riconoscimento di un recettore espresso sulla membrana cellulare della testa con la

proteina ZP3 presente nella zona pellucida; a questo punto avviene la fuoriuscita degli

enzimi dall’acrosoma tramite una fusione tra la membrana plasmatica e quella

acrosomiale

3) in corrispondenza dei punti di fusione delle due membrane si ha la rottura delle

membrane e, di conseguenza, gli enzimi contenuti nell’acrosoma si riversano

nell’ambiente circostante; con l’aiuto di questi enzimi gli spermatozoi possono farsi

strada nella zona pellucida

4) attraversata la membrana pellucida, gli spermatozoi si possono legare alla membrana

plasmatica dell’ovocita: appena lo spermatozoo si è legato alla membrana plasmatica

dell’ovocita si innesca un segnale che porta al rilascio di calcio da parte del REL, e

ciò determina una sorta di onda transitoria (onda del calcio) che attraversa tutto

l’ovocita (questo è sintomo dell’attivazione dell’ovocita)

5) a questo punto vi è una massiccia esocitosi dei granuli corticali, che contengono una

miscela di enzimi che determinano un’alterazione della struttura della zona pellucida:

essa si indurisce e perde i recettori ZP3 (tutto questo serve a prevenire la

polispermia, ovvero la presenza di più spermatozoi nell’ovocita, una condizione che di

solito non é vitale per l’embrione)

6) lo spermatozoo penetra nell’ovocita (nell’uomo, sia il nucleo che il flagello): i

componenti del flagello vengono degradati rapidamente, mentre il nucleo perde la sua

membrana nucleare e diventa meno compatto; successivamente il reticolo

endoplasmatico della cellula uovo forma una nuova membrana nucleare attorno alla

cromatina dello spermatozoo, e il nucleo dell’ovocita torna allo stadio interfase (si

forma così il pronucleo maschile)

7) l’ultima fase della fecondazione coincide con il primo evento dello sviluppo

embrionale: si ha la fusione (anfimissi) dei due pronuclei e dei due corredi cromosomici

aploidi per formare lo zigote diploide

Sviluppo embrionale

Lo sviluppo completo di un nuovo individuo dura nove mesi, ma la parte che concerne l’embriologia

è quella delle prime 4 settimane di sviluppo, perché poi non si parlerà più di embrione, ma di feto

PRIMA SETTIMANA

- una volta formato lo zigote, questo inizia una serie di divisioni mitotiche che avvengono senza

divisione della membrana cellulare originaria (endomitosi): questo processo si chiama

segmentazione, e le cellule sono prima unite debolmente e poi più tenacemente tramite gap

junctions

- al terzo giorno l’ammasso di cellule (8-16) viene chiamato morula (per la forma simile a una mora)

- all’interno della morula, dopo lo stadio a 32, tra una cellula e l’altra si iniziano a formare

numerose cavità che, confluendo, formano un’unica cavità detta blastocele

- mentre si segmenta, lo zigote procede lungo la tuba uterina verso l’utero,