Apparato Genitale Maschile e Spermiogenesi, Embriologia

Embriologia

L'embriologia è la branca che si occupa di studiare il processo che, partendo da uno zigote, arriva ad un individuo adulto in grado di vivere, nutrirsi, fare la propria vita. Quindi in quell'unica cellula c'è tutta l'informazione necessaria per arrivare poi allo sviluppo di un corpo estremamente complicato. Noi siamo degli organismi che vanno incontro a riproduzione sessuata. Tramite la meiosi produciamo i due tipi di gameti (spermatozoo e cellula uovo, nomi dei gameti maturi) che andranno a formare lo zigote nel momento della fecondazione.

Lo zigote è l'unica cellula totipotente, ossia con il più alto potenziale differenziativo. Per totipotenza si intende la capacità di generare sia i tessuti embrionali che gli annessi extraembrionali (per annessi extraembrionali si intende la placenta, che è una serie di strutture che permettono all'embrione nelle prime fasi dello sviluppo di prendere un rapporto trofico con la madre e quindi di svilupparsi).

Prime fasi dello sviluppo embrionale

Durante le prime fasi dello sviluppo embrionale le cellule dell'embrione perdono la totipotenza e una delle prime scelte che fanno è proprio quella di differenziarsi in cellule dell'embrione o in cellule degli annessi embrionali. Differenza tra mitosi e meiosi: mentre nella mitosi, il materiale genetico di partenza e quello di arrivo sono uguali, nella meiosi invece cambia poiché in quest'ultima c'è una fase in cui i cromatidi omologhi si appaiano e scambiano materiale genetico tramite il crossing-over. Questo fa sì che la meiosi non sia un semplice riassortimento dei cromosomi del padre e della madre ma che contenga dei cromosomi che sono la fusione dei cromosomi parentali, permettendo di creare delle novità nella variabilità genetica (la base su cui agisce la selezione naturale). La riproduzione sessuata è quindi quel meccanismo che genera variabilità genetica.

Differenze tra linee germinali maschile e femminile

Guardando più da vicino la meiosi della linea germinale maschile e femminile vedremo che, sebbene il risultato a livello di numero di cromosomi sia sempre lo stesso, le cellule che si ottengono sono diverse. Nella linea maschile otterremo 4 spermatozoi maturi, mentre in quella femminile da un ovogonio si ottiene un solo ovocita maturo. Le altre 3 cellule che vengono comunque prodotte durante le divisioni meiotiche sono eliminate. Si chiamano il primo ed il secondo corpo polare.

Rimangono adese all'ovocita durante il processo di fecondazione (perché, come vedremo, gli ovociti rimangono bloccati nelle fasi della meiosi fino a che la fecondazione non sia avvenuta) per cui durante la maturazione dell'ovocita in verità viene perso del materiale. Il senso di questo è che l'ovocita, oltre a portare il pronucleo femminile, deve anche contribuire alle riserve energetiche e agli organelli, in particolare i mitocondri che sosterranno la vita dell'embrione dopo la fecondazione fino a quando non si impianterà in utero.

Fecondazione e sviluppo dell'embrione

La fecondazione avviene nelle tube di Falloppio, lo zigote comincia le prime divisioni cellulari quando è ancora nelle tube uterine, scende fino all'utero, quando arriva ad un certo stadio esce dalle membrane che lo proteggono e si annida nell'endometrio (rivestimento interno dell'utero). Quindi l'embrione deve sopravvivere per qualche giorno (4/5) nelle vie sessuali femminili prima di prendere rapporto con la madre e, il nutrimento di cui abbisogna, viene dato da quello che verrà messo nell'ovocita.

Date anche le dimensioni di uno spermatozoo che praticamente è solo il pronucleo maschile e quello che serve per farlo sopravvivere uno o due giorni (finché, eventualmente, non incontri l'ovocita) l'uovo maturo deve invece sopperire a tutte le riserve necessarie per lo sviluppo dell'embrione stesso. Se ne deduce che la maggior parte dei mitocondri derivino dall'ovocita, quindi le malattie mitocondriali avranno un'eredità di tipo materno.

Processo di meiosi nell'uomo e nella donna

Le differenze non si limitano a questo, ovviamente. Le differenze nel processo di meiosi nell'uomo e nella donna sono anche molto diverse dal punto di vista temporale.

Nel maschio è semplice: abbiamo degli spermatogoni, quindi delle cellule non differenziate, che derivano dalle cellule germinali (cellule somatiche che durante l'embriogenesi, nella fase di gastrulazione, si separano dagli altri tessuti e diventeranno i precursori degli spermatogoni). Gli spermatogoni proliferano all'interno delle gonadi (organi che contengono le cellule germinali) ma non vanno incontro a differenziamento fino alla pubertà. Raggiunta la pubertà, l'innalzamento del livello di alcuni ormoni (androgeni) innescano i processi di differenziamento degli spermatogoni in spermatozoi. Tale processo continuerà per circa tutta la vita dell'individuo, dalla pubertà in poi.

Nella donna invece gli ovogoni migrano all'interno delle gonadi già nell'embrione. All'interno delle gonadi proliferano e raggiungono un numero di circa 7-9 milioni. Successivamente questi ovogoni si fermano nella profase I della prima divisione meiotica, si bloccano in questa fase e moltissimi di questi ovogoni durante la vita fetale muoiono e non verranno più sostituiti. Già a questo punto se ne producono tantissimi e tantissimi degenerano.

Quando poi si arriva alla pubertà iniziano i processi (sempre in risposta a stimoli ormonali dell'asse ipotalamo-ipofisiario) di maturazione degli ovociti. Alla pubertà arriviamo con circa 300.000 ovociti nelle ovaie, di questi solo 500 verranno effettivamente ovulati fino alla menopausa (esistono dei processi di selezione per cui continuamente nell'ovaio ci sono degli ovociti che iniziano la fase di maturazione ma di questi ovociti che cominciano a maturare solo uno al mese raggiunge lo stato finale di maturazione e quindi verrà poi ovulato veramente).

Quindi ci sono delle differenze di numeri (qualche centinaio nella donna, un numero potenzialmente illimitato nell'uomo).

Apparato genitale maschile

Anticipando un po' l'anatomia, la gonade maschile è il testicolo che contiene le strutture che contengono gli spermatogoni e che sostengono il differenziamento degli spermatogoni in spermatozoi maturi. Questo è il testicolo. L'epididimo è una porzione tubulare che segue il testicolo; passando da qui poi gli spermatozoi entrano nei dotti deferenti, i quali poi portano alla vescicola seminale, il cui prodotto si mescola assieme agli spermatozoi prodotti e i liquidi che sono stati secreti dall'epididimo stesso, che poi convergono nell'uretra a livello della prostata. Poi passano, se avviene l'eiaculazione, nell'uretra peniena per venire espulsi.

La parte in bianco si chiama tonaca albuginea che è un tessuto connettivo denso, fibroso, che contiene il testicolo. Questa tonaca albuginea presenta dei setti che delimitano queste parti qui in grigio che si chiamano lobuli testicolari, nei quali troviamo i tubuli seminiferi.

I tubuli seminiferi sono delle strutture tubulari molto particolari in cui si annidano (durante lo sviluppo) gli spermatogoni, che qui maturano e diventano spermatozoi veri e propri. Questi tubuli hanno la funzione di raccogliere gli spermatozoi che maturano all'interno e poi di convogliarli verso l'esterno, primariamente verso la rete testis (zona di collegamento di numerosi tubuli all'interno del mediastino del testicolo) poi ai duttuli deferenti che connettono i tubuli seminiferi all'epididimo (unica struttura tubulare molto circonvoluta all'interno della quale avvengono le fasi terminali del differenziamento dello spermatozoo, durante le quali esso assume la capacità di muoversi utilizzando il flagello). Dall'epididimo passano nel dotto deferente e qui gli spermatozoi sono maturi.

All'interno dei lobuli testicolari possiamo riconoscere due parti: la parte distale, che è 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) che si fondono nella rete testis. Il mediastino del testicolo è la parte posteriore della tonaca albuginea in cui si trova la rete testis.