Apparato Genitale Maschile e Spermiogenesi, Embriologia

All'interno dei lobuli testicolari

possiamo riconoscere due parti:

la parte distale, che é quella

composta dai tubuli seminiferi

contorti, da uno a quattro in

ogni lobulo, e la parte

terminale, composta dai tubuli

retti (parte finale dei tubuli

non ramificata, ndc) che si

fondono nella rete testis.

Il mediastino del testicolo é la

parte posteriore della tonaca

albuginea in cui si trova la rete

testis e si trovano anche la

maggior parte dei vasi

sanguigni e linfatici che dal

mediastino entrano seguendo i

setti connettivali all'interno di tutta la struttura (affinché questa venga irrorata sufficientemente).

Tutte queste vie fino all'epididimo sono le vie spermatiche interne. Dal dotto deferente in poi si

parla di vie spermatiche esterne. Sezione di testicolo in ematossilina-

eosina: la parte bianca sono i setti

connettivali che separano i diversi

lobuli. Il connettivo che circonda il

testicolo é la tonaca albuginea; da

quest’ultima parte una porzione che

sprofonda all'interno del testicolo (il

mediastino).

All'interno del mediastino troviamo

tutti questi canalicoli che formano la

rete testis. I tubuli che si vedono qui

sono i tubuli dell'epididimo.

A ulteriore ingrandimento vediamo il mediastino, i

vasi (numerosi), intervallati dai lumi della rete testis e

i setti connettivali che separano i diversi lobuli.

Tutte queste strutture sono i tubuli seminiferi.

I tubuli seminiferi sono composti da un epitelio

pluristratificato di difficile categorizzazione con

struttura piuttosto complessa. Esistono due

compartimenti nei lobuli testicolari e questi due

compartimenti vengono separati dalla tonaca propria.

La tonaca propria é una struttura connettivale che contiene dei fibroblasti specializzati, le cellule

mioidi (molto simili a cellule muscolari lisce) con capacità contrattile e nuclei allungati che servono

a favorire l'espulsione degli spermatozoi dai tubuli seminiferi tramite onde contrattili. Quindi la

tonaca propria separa l'interno dei tubuli seminiferi dalla parte esterna, dove troveremo i vasi, un

connettivo lasso e degli ammassi cellulari ossia le cellule di Leydig che hanno una importantissima

funzione endocrina. All'interno della tonaca propria troviamo le cellule

che si stanno differenziando. Questi qui arancioni

(cellule in mitosi che poggiano sulla tonaca, ndc)

sono gli spermatogoni. Man mano che le cellule

salgono verso il lume vanno incontro alle divisioni

meiotiche e, una volta che hanno cessato le vie

meiotiche vanno incontro al differenziamento

terminale, quindi assumono la morfologia dello

spermatozoo.

Queste cellule pero non sono da sole in questi

processi. Gli spermatociti che derivano dagli

spermatogoni rimangono legati fisicamente tramite

dei ponti citoplasmatici. Alla fine delle divisioni

meiotiche, quindi, invece di avere la scissione totale

delle cellule esse rimangono fisicamente legate allo

scopo di rimanere confinate localmente. A questo

proposito le cellule del Sertoli prendono contatto con

la tonaca propria (quindi con la lamina basale che loro producono e che limita il tubulo seminifero).

Il citoplasma di queste cellule copre l'intero spessore del tubulo seminifero. L'intero processo delle

divisioni e del differenziamento terminale della spermatogenesi fino alla produzione degli

spermatozoi avviene con le cellule del Sertoli che abbracciano gli spermatogoni e gli spermatociti in

differenziamento. Quindi spermatogoni e spermatociti non possono venir rilasciati nel lume del

tubulo seminifero precocemente, semplicemente perche sono intrappolati dal legame con le cellule

del Sertoli.

Man mano che poi queste cellule risalgono vanno incontro ai vari stadi di differenziamento.

Questo é uno schema che riassume in maniera piuttosto

precisa la meiosi e poi gli stati di differenziamento degli

spermatozoi.

Si parte dagli spermatogoni, che sono le cellule che

derivano dalle cellule germinali e che sono delle cellule

non differenziate (cellule staminali che condurranno poi

agli spermatozoi).

Questi spermatogoni all'inizio vanno incontro a delle

divisioni cellulari semplici, cioé a delle mitosi. L'unica

differenza di queste mitosi rispetto a quelle normali é che

alla fine le due cellule rimangono unite da ponti

citoplasmatici. Questo fa si che gli spermatociti primari,

che é il primo stadio a cui gli spermatogoni cominciano

veramente il differenziamento, abbiano già delle catenelle

di cellule che staranno insieme e che perciò andranno

incontro a differenziamento tutte insieme in maniera

sincrona. Quindi abbiamo una fase mitotica iniziale che

permette due cose: l'autorinnovamento degli spermatogoni

stessi e l’inizio del processo di differenziamento).

La seconda cellula di tipo Ap si dividera un'altra volta e

formera poi gli spermatogoni di tipo B che sono appunto

queste catenelle di spermatogoni che sono cellule non

differenziate ma che hanno già in qualche modo deciso

che si differenzieranno di li a poco (Cellule Committed).

La logica di queste divisioni mitotiche iniziali é quella di fornire una sorta di amplificazione del

tessuto (da un unico spermatogonio, anziché ottenere 4 spermatozoi alla fine ne posso ottenere

molti di più aumentando il numero di spermatogoni iniziali).

Questi spermatogoni poi diventano spermatociti primari che sono

le cellule che iniziano il processo di meiosi vero e proprio, per cui

si parla di fase meiotica. Avvengono entrambe le divisioni

meiotiche (una di seguito all'altra, vedremo che invece nella linea

femminile le divisioni meiotiche avvengono in momenti molto

particolari); la prima divisione meiotica é quella più lunga e

complessa poiché é quella durante la quale avviene il crossing

over e, alla fine di questo processo c'é la seconda divisione

meiotica da cui si ottengono gli spermatidi che sono delle cellule

aploidi, che hanno quindi terminato il processo di meiosi.

A questo punto non abbiamo ancora degli spermatozoi, abbiamo

degli spermatidi che sono cellule aploidi dal punto di vista del

corredo genetico ma che devono ancora maturare e sviluppare

tutte le strutture cellulari che ne faranno uno spermatozoo vero e

proprio.

Successivamente inizia la fase di spermiogenesi, ossia il

differenziamento finale degli spermatidi in spermatozoi veri e

propri che vengono quindi rilasciati dalle cellule del Sertoli e a

questo punto si trovano nel lume e vengono espulsi lungo i tubuli

seminiferi verso la rete testis.

Qui viene messo in evidenza che durante queste fasi dello sviluppo, come dicevo prima, ad ogni

divisione mitotica prima, meiotica poi, queste cellule non si separano mai fisicamente l'una

dall'altra, il che fa si che questi gruppi di cellule che iniziano il differenziamento insieme vadano

incontro a differenziamento tutti insieme, mantenuti in sede da questi ponti citoplasmatici. Quando

lo spermatozoo viene rilasciato in verità gran parte della cellula dello spermatide viene lasciata

indietro e fagocitata dalla cellula del Sertoli. Solo una porzione della cellula viene rilasciata con lo

spermatozoo e un'altra parte del citoplasma e della membrana viene lasciata indietro.

Per quanto riguarda la durata, nell'uomo la fase mitotica dura circa 20 giorni (cellule lente, che non

proliferano velocemente come ad esempio le cellule dell'epitelio intestinale), la fase meiotica 24

giorni, la fase della spermiogenesi dura 1 mese (tempi piuttosto lunghi, in quanto bisogna

differenziare strutture cellulari molto complesse). Quindi in tutto la spermatogenesi ha una durata di

74-75 giorni all'interno del tubulo seminifero. Ma siccome nell'uomo gli spematozoi non vengono

prodotti una volta ogni 75 giorni, ma continuamente, è possibile trovare luoghi diversi dello stesso

tubulo, se non tubuli diversi, in cui gli spermatogoni sono in fasi diverse del loro differenziamento.

Guardando ciò che avviene nel

tubulo seminifero, gli

spermatogoni si trovano nella

porzione più profonda del tubulo

seminifero, quindi a contatto con la

tonaca propria. Iniziano il processo

di differenziamento e quindi si

muovono verso il lume diventando

spermatociti, i quali continueranno

le loro divisioni e la loro

maturazione fino a diventare

spermatidi, che andranno incontro

a processi di spermiogenesi, dando

origine a spermatozoi a diversi

stadi di sviluppo, che vengono

rilasciati nel lume. Quindi mano a

mano che le cellule si sviluppano, migrano verso la superficie.

In sezione vediamo molte cellule diverse. Il

citoplasma della cellula del Sertoli ingloba tutte le

altre cellule. Le cellule più basali sono gli

spermatogoni, mentre più in altro vediamo gli

spermatidi, che hanno finito il processo di meiosi e

inizieranno dunque il processo di spermiogenesi.

Dato che ci vogliono 74 giorni per fare l'intero

processo, può essere che in una sezione si trovino

gli spermatidi ma non ancora gli spermatozoi (si

incontrano quindi cellule che sono arrivate a un

certo stadio dello sviluppo ma non sono ancora

andate oltre). Nella parte inferiore, vediamo cellule con nuclei allungati, che rappresentano le

cellule mioidi (nei roditori, da cui è tratta la sezione creano un unico stato, mentre nell'uomo vi sono

almeno 3 stati).

Cellule del Sertoli

Sono cellule non proliferanti, terminalmente differenziate che permangono all'interno del tessuto e

costituiscono il bersaglio dell'FSH. Hanno una funzione di supporto degli spermatogoni, degli

spermatociti e quindi poi degli spermatidi quando si differenziano terminalmente. Hanno inoltre una

funzione trofica, cioè contribuiscono al benessere e all'avanzamento delle diverse fasi dello sviluppo

degli spermatociti (perché scambiano ad esempio dei segnali che mantengono attiva prima le fasi

della divisione cellulare e poi della maturazione degli spermatociti). Avvolgono completamente le

cellule germinali, mantenendole così localmente mentre vanno incontro a differenziamento, in

modo che non vengano liberate prematuramente.

Producono alcune sostanze, tra cui l'ABP (androgen binding protein), che ha la funzione di legare

gli androgeni e mantenerli in situ. Tutto il processo di spermatogenesi richiede androgeni,

testosterone. Se infatti quest'ultimo non è presente in gran quantità la spermatogenesi non procede,

e quindi è necessaria una proteina che lo leghi, mantenendolo in situ ed impedendogli di diffondere

liberamente nei tessuti. Una parte del testosterone ovviamente diffonde e ciò è fondamentale per lo

sviluppo dei caratteri sessuali secondari durante la pubertà, ma la maggior parte del testosterone

prodotto rimane nel tubulo seminifero grazie a queste proteine. Un'altra sostan