4.Fecondazione (concetto di premorfismo, viaggio degli spermatozoi dai testicoli alla cellula uovo, modalita' di ingresso dello spermatozoo nella cellula uovo, blocco alla polispermia, cosa succede dopo la fecondazione: segnale wnt e recettori frizzled)

Fecondazione

Spermatozoi e cellule uovo che vengono formate durante i processi di gametogenesi saranno molto importanti nel processo di fecondazione. La fecondazione è il processo che prevede l'incontro tra cellula uovo e spermatozoi e la successiva fusione tra cellula uovo e uno solo di questi spermatozoi. Si forma così una cellula con corredo cromosomico diploide che prende il nome di zigote, che in definitiva è un embrione a singola cellula.

Inizialmente si sosteneva che il giovane individuo fosse racchiuso (preformato) nella cellula uovo e che il successivo sviluppo consistesse solamente nella schiusa di qualcosa che era già presente. Alcuni asserirono addirittura di essere in grado di vedere, all'interno della cellula uovo o dello spermatozoo, un individuo adulto in miniatura. Questa era la teoria del premorfismo. Solo dopo molto tempo venne dimostrato che non esiste l'individuo preformato, ma solo del materiale granulare indifferenziato, che si

organizzerà in strati solo in seguito. Questi strati si ispessiranno e assottiglieranno in zone diverse, inizieranno a ripiegarsi e segmentarsi fino a formare il corpo dell'embrione. Quindi si sosteneva che l'uovo non conteneva il giovane individuo simile a un adulto ma in miniatura, ma conteneva i vari mattoncini con i quali veniva costruito l'embrione. Il premorfismo venne sostituito, quindi, da una nuova teoria, l'epigenesi. La fecondazione è distinta in fecondazione esterna e fecondazione interna. La fecondazione interna è stata particolarmente studiata in relazione ai mammiferi. Innanzitutto bisogna precisare che solo nel caso del riccio di mare viene rilasciata una cellula uovo vera e propria; nei mammiferi viene espulso un ovocita secondario bloccato in metafase II ed è questo ovocita secondario che verrà fecondato dopo aver completato il processo maturativo. Prima di parlare della fecondazione vera e propria, è bene capireil percorso intrapreso dagli spermatozoi. Come detto nel capitolo precedente, queste cellule vengono prodotte a livello dei testicoli e più precisamente nei tubuli seminiferi. Da qui, scivolando gli uni sugli altri, arrivano a livello della rete testis. Sempre attraverso questo meccanismo, passano dalla rete testis all'epididimo, dove subiscono una maturazione spermatica: assumono una lieve capacità di movimento; la loro membrana plasmatica si arricchisce di colesterolo per evitare che la membrana plasmatica si fonda precocemente con la membrana acrosomiale esterna; e la goccia lipidica viene allontanata. Terminata questa maturazione, gli spermatozoi passano nel dotto deferente grazie alla lieve motilità acquisita precedentemente. Nel dotto deferente possono stazionare in un compartimento, detto ampolla. Qui possono rimanere alcuni giorni, al termine dei quali verranno riassorbiti dalle cellule delle pareti dell'ampolla, oppure verranno eiaculati. Prima di essere eiaculati,

Però, gli spermatozoi arrivano nella vescicola seminale dove incontrano il liquido seminale e rimarranno qui per un breve arco di tempo, compreso tra 10 e 20 minuti. L'incontro tra spermatozoi e liquido seminale si traduce nella formazione dello sperma. Esso, passando attraverso l'uretra, viene eiaculato e giunge alle vie genitali femminili. Una volta che lo sperma è stato deposto in vagina, il liquido seminale coagula rapidamente proteggendo gli spermatozoi dal pH acido presente in vagina. Il maggior componente di questo coagulo è rappresentato dalla semenogelina I e II, proteine prodotte esclusivamente dalle vescichette seminali. Queste proteine intrappolano e inibiscono la mobilità degli spermatozoi all'interno del coagulo seminale. Solo nel momento in cui interviene l'antigene prostatico specifico (PSA), che è una proteasi prodotta dalla prostata, queste proteine vengono scisse, gli spermatozoi saranno gradualmente rilasciati e verranno,

Quindi, nuovamente esposti all'ambiente ostile vaginale. Dei milioni di spermatozoi che vengono eiaculati in vagina solo un numero molto limitato, da meno di 100 a poco più di mille, a seconda della specie in esame, raggiunge l'ampolla dell'ovidotto, sito naturale dell'interazione con la cellula uovo. Questa drammatica riduzione del numero degli spermatozoi è dovuta alla presenza di una serie di barriere selettive distribuite a vari livelli lungo l'apparato riproduttivo femminile che determinano il passaggio degli spermatozoi più idonei alla fecondazione. Dalla vagina, gli spermatozoi dovranno passare per prima lungo il canale cervicale, che rappresenta una delle principali barriere alla progressione di spermatozoi morfologicamente e/o cineticamente anomali. Lungo il canale cervicale sono presenti numerose tasche della mucosa cervicale, denominate cripte, all'interno delle quali gli spermatozoi possono soggiornare fino a 5 giorni post-coito.

ed essere da qui progressivamente rilasciati per continuare il loro viaggio nel tratto riproduttivo. Dal canale cervicale, gli spermatozoi arrivano nella cavità uterina. Grazie alle contrazioni di quest'ultima e grazie al loro movimento, gli spermatozoi poi riescono a raggiungere la giunzione utero-tuberina. Gli spermatozoi prendono, quindi, contatto con le cellule epiteliali del tratto iniziale della tube, il quale contatto serve a selezionare gli spermatozoi che potranno procedere lungo la tube. Gli spermatozoi che sono in grado di aderire alle cellule epiteliali della tube sono quelli che ancora non hanno assunto la capacità fecondante (ancora non hanno subito il processo di capacitazione). Solo quando subiscono l'insieme di modifiche che vanno sotto il nome di capacitazione possono continuare il loro percorso. Durante questo processo, le molecole di colesterolo, precedentemente accumulate a livello della membrana plasmatica degli spermatozoi,vita degli spermatozoi e aumenta le possibilità di fecondazione. Durante la capacitazione, gli spermatozoi subiscono anche una serie di modificazioni biochimiche che li preparano per l'incontro con l'ovocita. Queste modificazioni includono la fosforilazione delle proteine della coda degli spermatozoi, che aumenta la loro motilità, e la perdita di alcune proteine dalla membrana plasmatica, che permette agli spermatozoi di penetrare nell'ovocita. In conclusione, la capacitazione è un processo fondamentale per la fecondazione, in quanto permette agli spermatozoi di acquisire le caratteristiche necessarie per interagire con l'ovocita e penetrarlo. Senza la capacitazione, gli spermatozoi non sarebbero in grado di fecondare l'ovocita e dare origine a una nuova vita.vitafertile degli spermatozoi prevenendone la capacitazione e l'innesco di questo processo medierà il rilascio degli spermatozoi immagazzinati rendendoli disponibili per la fecondazione. Per riprodurre la capacitazione in vitro occorrerà la siero albumina bovina (BSA) e, anche in questo caso, gli ioni bicarbonato e gli ioni calcio. Si pensa che la BSA agisca da accettore di colesterolo causandone la rimozione dalla membrana dello spermatozoo e, in conseguenza, l'aumento di fluidità di quest'ultima. Per quanto riguarda il bicarbonato e il calcio, come nel caso dell'attivazione della motilità in vivo, essi agiscono sull'adenilato ciclasi attivando la protein-chinasi A (PKA), che fosforila proteine flagellari determinando l'attivazione della motilità. Gli spermatozoi, quindi, risalgono la tube di Falloppio e giungono a livello di una regione della tube stessa, che prende il nome di ampolla. È in questa regione che sitrova la cellula uovo che verrà fecondata. Qui si ritrovano anche elevate concentrazioni di progesterone. Sebbene il quadro dell'azione del progesterone sugli spermatozoi non sia ben chiaro, ci sono numerose evidenze sperimentali che dimostrano il fatto che esso eserciti un'azione su diversi eventi della capacitazione. Infatti, il progesterone è stato implicato nell'induzione dell'iperattivazione, nella chemiotassi e nella reazione acrosomiale. In generale, esso è capace di promuovere un incremento del calcio intracellulare sia mediante apertura di canali ionici della membrana plasmatica spermatica sia mediante rilascio da siti di immagazzinamento posti nella regione del collo dello spermatozoo. Giunti a livello dell'ampolla, quindi, grazie alla loro motilità acquisita durante la capacitazione, gli spermatozoi si infilano tra le maglie della matrice della corona radiata, arrivando in prossimità della zona pellucida (o zona

La membrana pellucida è una matrice extracellulare amorfa, gelatinosa, che si forma durante lo sviluppo del follicolo all'interfaccia tra ovocita e cellule follicolari. Una volta completata la sua sintesi, la zona pellucida permane attorno all'ovocita fino all'impianto in utero, fungendo da barriera. La superficie esterna della zona pellucida appare provvista di numerose fenestrature, formate da microfilamenti organizzati in una rete a maglie larghe. Lo spazio che separa la zona pellucida dall'ovocita prende il nome di spazio perivitellino. Gli spermatozoi aderiscono alla membrana pellucida mediante molecole della loro membrana plasmatica che ancora non sono state ben identificate. Sono stati, però, osservati e studiati recettori che sono localizzati a livello della zona pellucida. I costituenti di questo strato acellulare sono tre glicoproteine ZP1, ZP2 e ZP3 alle quali, in altri mammiferi incluso l'uomo, se ne aggiunge una quarta.

sempre inferiore rispetto al saggio senza il competitore. Questo risultato suggerisce che ZP3 è la proteina responsabile della legatura diretta tra lo spermatozoo e la testa dello spermatozoo.

di molto ridotta, perché una determinata quantità di gameti maschili si eragi