Embriologia

Appunti di Embriologia

Università degli studi dell’Aquila

facoltà di scienze

corso di laurea scienze biotecnologie

esame di embriologia,professoressa Anna Maria Teti anno accademico

2018/2019

Embriologia

Gametogenesi

Lo sviluppo di un nuovo individuo ha inizio con il processo della fecondazione, durante

il quale due cellule altamente specializzate, lo spermatozoo nell’maschio e la cellula

uovo nella femmina, si uniscono a formare lo zigote. Per raggiungere correttamente la

fecondazione, entrambe le cellule devono seguire un particolare iter di modificazioni,

concernenti nucleo, organelli e citoplasma. Lo scopo della maturazione delle cellule

germinali maschili e femminili consiste nella riduzione dei cromosomi da 46 a 23

(attraverso due divisioni meiotiche o divisioni di maturazione) e in una serie di

modificazioni strutturali distinte fra i due generi.

Il numero di cromosomi nella specie umana è pari a 46, oppure 23 coppie di

cromosomi omologhi, dove per coppia di omologhi si intendono due cromosomi

morfologicamente identici. Nonostante questa definizione convenzionale la coppia 23

XY possiede due cromosomi eteromorfi, perciò si può dire che il corredo cromosomico

umano è pari a 2n, con 22 coppie autosomiche e una coppia di cromosomi sessuali.

(Per ulteriori spiegazioni si rimanda al cariotipo in citologia). Nei gameti il primo

processo di maturazione è costituito dalla meiosi: la prima divisione meiotica è

preceduta sia negli spermatociti primari, che negli ovociti primari, dalla duplicazione

del dna, quindi le due cellule entrano nella Profase I. I cromosomi, formati ognuno da

due cromatidi si appaiano al centro della piastra equatoriale, formando una struttura

chiamata tetrade (nei cromosomi XY l’appaiamento si verifica solo sui tratti omologhi).

Avviene il crossing over, cioè lo scambio di segmenti di cromatidi fra i cromosomi

omologhi appaiati. I cromosomi iniziano poi a separarsi al livello dei centromeri,

rimanendo momentaneamente adesi lungo i tratti dove è avvenuto lo scambio,

formando quindi una struttura a X, detta chiasma. Al termine dell’anafase I si ha la

diacinesi e si formano due cellule figlie, ognuna con 23 cromosomi, ognuno costituito

da 2 cromatidi. Dall’ovocita primario si ottiene l’ovocita secondario, dallo spermatocita

primario si ottiene lo spermatocita secondario; entrambi sono aploidi, pur possedendo

un corredo pari a 2n, uguale a quello della cellula somatica. La seconda divisione

meiotica permette la riduzione del numero di corredo cromosomico, in quanto non si

verifica duplicazione del dna, quindi i cromosomi si dispongono al centro della piastra

metafasica e si separano al livello dei singoli centromeri, fornendo alle cellule figlie 23

cromosomi monocromatidici.

In conclusione da una cellula in meiosi hanno origine 4 cellule figlie, geneticamente

diverse fra loro e diverse dalla cellula madre a causa del crossing over, tuttavia nella

meiosi femminile, detta ovogenesi, si riscontrano delle differenze rispetto a quella

maschile, detta spermatogenesi.

Ovogenesi e follicologenesi

E’ un processo che avviene nell’ovaio e riguarda la maturazione della cellula uovo.

Dura circa 14 giorni e può essere suddiviso in più fasi: fase pre-antrale, fase antrale,

fase pre-ovulatoria, fase follicolare. Inizia la maturazione durante la vita prenatale,

fase in cui la cellula germinale primordiale migra nella gonade femminile in via di

sviluppo e si divide rapidamente per dare origine agli oogoni. Gli oogoni si raccolgono

nell’area corticale dell’ovaio, dove sono ricoperti da uno strato di epitelio pavimentoso.

Alcuni oogoni differenziano in ovociti primari, cellule di grande volume (120-150

micron) e al quinto mese se ne contano circa 6 milioni. Proprio nel quinto mese si ha il

maggior numero di ovociti, in quanto d’ora in avanti inizieranno a degenerare,

formando corpora atresica. Gli ovociti sopravvissuti alla degenerazione entrano in

profase I e vi permangono per lungo tempo. Si dice follicolo primordiale la struttura

formata da ovocita primario e cellule epiteliali pavimentose che lo circondano. I follicoli

primordiali permangono nello stato di quiete noto come diciotene (uno stato tra

profase I e metafase I in cui si forma una fitta rete di cromatina) fino alla pubertà della

femmina, momento in cui un certo numero di follicoli primordiali inizia a maturare. Alla

pubertà giungono soltanto 40.000 ovociti, da una quantità che alla nascita si aggira

tra 700.000 e 2 milioni. L’ovocita primario aumenta di dimensioni, l’epitelio

pavimentoso circostante diventa cubico e le cellule prendono il nome di cellule

follicolari. Sulla superficie dell’ovocita si deposita uno strato di mucopolisaccaridi che

costituisce la zona pellucida e separa l’ovocita dall’epitelio follicolare. L’epitelio

follicolare, opportunamente stimolato da ormoni LH e FSH, inizia a maturare, duplica e

forma delle lacune irregolari, riempite di liquido, che confluiscono in una singola

cavità, detta antro follicolare, inizialmente di forma semilunare. L’aumento di

dimensioni della cavità spinge l’ovocita e la zona pellucida su un polo della cavità

stessa, detto cumulo ooforo, formato anche da cellule follicolari, che rivestono la zona

pellucida. La cavità è delimitata oltre le cellule follicolari da una teca interna di natura

ghiandolare e vascolarizzata, e una teca esterna, costituita da connettivo fibroso. La

struttura formata prende il nome di Follicolo di Graaf. Le cellule della teca interna

riversano nell’antro follicolare numerosi estrogeni, che formano liquor follicolare e

permetto la maturazione dell’ovocita.

N.B: la prima follicologenesi si ha con il ciclo ovarico, che dura 14 giorni e benché si

abbia la maturazione di molti follicoli per ogni ciclo, soltanto uno raggiunge la

maturazione completa, mentre gli altri degenerano e diventano corpora atresica. Alla

maturazione del follicolo si ottiene il completamento della prima divisione meiotica,

che porta alla formazione di due cellule di diseguale grandezza, una l’oocita

secondario, l’altra corpo polare, una piccola cellula che rimane priva di citoplasma e si

pone tra zona pellucida e membrana plasmatica dell’oocita secondario. Prima che

l’oocita secondario entri in fase di quiescenza, si procede con la seconda divisione

meiotica, non preceduta da duplicazione del dna, da cui si ottiene una cellula matura,

se fecondata (in caso contrario ci sarebbe degenerazione dopo 24 ore) e un altro corpo

polare. Dalla metafase II in poi l’oocita abbandona l’ovaio e inizia l’attraversamento

delle Tube di Falloppio, fase in cui perde la zona pellucida e le cellule follicolari.

In conclusione possiamo dire che oltre ad essere asimmetrica la divisione meiotica

femminile è limitata dal fatto che le cellule follicolari vadano in continua

degenerazione e dalla loro sensibilità agli stimoli ormonali, senza i quali si entra nella

fase di menopausa.

Spermatogenesi

E’ la differenziazione delle cellule primordiali del maschio e inizia alla pubertà. Alla

nascita possono essere riconosciute come cellule larghe, pallide, circondate da cellule

di supporto, che successivamente diventeranno cellule di sostegno o cellule del

Sertoli. Poco prima della pubertà il cordone sessuale si canalizza per dare origine ai

tubuli seminiferi, mentre le cellule primordiali differenziano in spermatogoni, che a loro

volta differenziano in spermatociti primari. Una volta duplicato il dna, gli spermatociti

primari iniziano la meiosi, entrando e rimanendo in profase I per circa 16 giorni, e la

terminano per dare origine dapprima a due spermatociti secondari e in seguito alla

seconda divisione meiotica ad un totale di quattro spermatidi. Un singolo spermatide

contiene 23 cromosomi ed una quantità aploide n di dna.

Spermiogenesi

Gli spermatidi vanno incontro a una serie di modificazioni strutturali e funzionali,

dando origine agli spermatozoi. Il primo processo consiste nella formazione

dell’acrosoma, una struttura che si estende per oltre metà della superficie cellulare e

si ottiene dalla fusione di numerose vescicole provenienti dal Golgi, contenente

fosfatasi acida, molte proteasi e l’enzima ialuronidasi. Si osserva quindi la

condensazione del nucleo e la formazione del flagello. In ultimo si ottiene la perdita di

gran parte del citoplasma e di molti organelli ad esso associati, esclusi i mitocondri.

Una volta differenziati, gli spermatozoi abbandonano l’epitelio seminifero e vengono

liberati nei tubuli seminiferi, sono spinti nell’epididimo attraverso l’azione di elementi

contrattili della parete dei tubuli seminiferi. Raggiunto l’epididimo gli spermatozoi sono

liberi di muoversi autonomamente.

Gameti anormali

In alcuni casi può accadere che un follicolo ovarico sia formato da due o più ovociti

primari e nonostante possano dare origine a gravidanze bi o tri-gemellari, solitamente

degenerano prima di essere maturi. Raramente accade che un ovocita sia

multinucleato, in tal caso muore prima della maturità. E’ molto comune osservare

spermatozoi anormali, infatti le anomalie possono riguardare la testa, che può essere

gigante, nana o doppia, e la coda che in alcuni casi può mancare. Si è osservato che

finché un’anomalia colpisce il 10% dell’eiaculato, gli spermatozoi possono comunque

essere fecondi, mentre con un’anomali che colpisca il 25% dell’eiaculato, la fecondità

è di molto diminuita.

Prima settimana di sviluppo: dall’ovulazione all’impianto

Alla pubertà la donna inizia ad avere regolari cicli sessuali, regolati dall’ipotalamo, le

cui cellule producono dei fattori stimolanti che agiscono sulle cellule dell’ipofisi

anteriore, che producono a loro volta gonadotropine, cioè ormoni FSH e LH, che

regolano e controllano i mutamenti ciclici nell’ovaio. I follicoli all’inizio di un nuovo

ciclo ovarico maturano sotto l’influenza dell’ormone FSH, tuttavia soltanto uno giunge

a maturità, mentre gli altri entrano in uno stato di degenerazione, finché non

diventano corpora atresica, cioè vengono rimpiazzati da tessuto connettivo. Le cellule

della teca producono estrogeni, che attivano l’ipofisi per la secrezione di ormone LH,

utile a promuovere l’espulsione dell’ovocita. Questo fenomeno prende il nome di

ovulazione.

Prima dell’ovulazione il follicolo del Graaf si accresce fino a raggiungere un diametro di

15 mm e in sua corrispondenza si osserva una piccola zona non vascolarizzata, detta

stigma. Il liquido follicolare filtra attraverso lo stigma e gradualmente si apre. L’uscita

del liquido follicolare dalla superficie dell’ovaio permette all’ovocita di uscire insieme

alle cellule del cumulo ooforo. Poco prima della deiezione dell’oocita, questo entra in

seconda divisione meiotica. L’ovulazione avviene una volta per ciclo ovarico, 14±1

giorni prima dell’inizio della successiva mestruazione, indipendentemente dalla

lunghezza del ciclo mestruale. Il tempo che intercorre tra l’ovulazione e la

mestruazione successiva è costante, ma il tempo che intercorre tra mestruazione e

successiva ovulazione è molto variabile, perciò dipende dal tempo di maturazione del

follicolo. Al termine dell’ovulazione la parete rotta del follicolo si affloscia e le cellule

follicolari cominciano ad ipertrofizzarsi, diventano giallastre e prendono il nome di

cellule luteiniche, che costituiscono il corpo luteo. Esse secernono progesterone, che,

insieme agli altri estrogeni prodotti dalle cellule para-follicolari, permette la

trasformazione progestinica della mucosa uterina o fase secretiva, preparandola

all’impianto dell’embrione. Poco prima dell’ovulazione le fimbrie dell’ovidutto e la tuba

di falloppio iniziano a contrarsi ritmicamente, quindi l’oocita migra al suo interno

spinto dal battito ciliare dell’epitelio di rivestimento e della contrazione peristaltica

delle pareti. Nella tuba l’oocita perde le cellule del cumulo ooforo, in quanto queste

retraggono le loro espansioni digitiformi dalla zona pellucida. L’oocita matura nella

tuba attraverso il processo della fecondazione e a questo punto può raggiungere

l’utero in circa 3 o 4 giorni.

Se la fecondazione non avviene il corpo luteo raggiunge il suo massimo sviluppo 9

giorni dopo l’ovulazione ed è facilmente riconoscibile come un’escrescenza giallastra

sulla superficie dell’ovaio. Il corpo luteo viene quindi trasformato in una massa di

tessuto fibroso cicatriziale, detto corpus albicans; la secrezione di progesterone

diminuisce e l’area intorno il corpus albicans diventa iperemica. Si ottiene quindi

l’emorragia mestruale e il corpo luteo prende il nome di corpo mestruale.

Se la fecondazione va a buon fine, il trofoblasta secerne un ormone gonadotropo, che

previene la degenerazione del corpo luteo e lo trasforma in corpo luteo gravidico, che

alla fine del terzo mese ha volume pari a 1/3 del volume dell’intero ovaio. Il corpo

luteo gravidico continua a produrre progesterone fino alla fine del quarto mese,

dopodiché regredisce sia per dimensioni che per funzioni. Asportare il corpo luteo

gravidico prima del quarto mese causa l’aborto. La produzione di progesterone

nonostante permetta la trasformazione progestinica e favorisca l’impianto

dell’embrione, ha anche il compito di impedire una nuova ovulazione dopo quella

appena avvenuta, perciò si può usare come anticoncezionale un trattamento

progestinico per via orale, che inibisce al 100% l’ovulazione.

Fecondazione

La fecondazione consiste nella fusione del gamete maschile con quello femminile e si

attua all’interno del segmento ampollare della tuba di Falloppio. Benché per alcuni

mammiferi sia indicato che gli spermatozoi sono attirati dalla cellula uovo a causa di

fattori chimici, studi in vitro hanno dimostrato che gli spermatozoi umani possono

tranquillamente non interessarsi dell’ovocita, pur essendo quest’ultimo posto nelle sue

immediate vicinanze. Gli spermatozoi migrano dalla vagina all’utero molto

velocemente, aiutati dalla contrazione della muscolatura dell’utero e dal movimento

flagellare degli stessi. Una volta raggiunta la tuba, gli spermatozoi si capacitano, cioè

si modificano in prossimità della membrana plasmatica peri-acrosomiale, secondo

meccanismi non ben definiti. Una volta incontrato l’oocita lo spermatozoo è capace di

penetrare attraverso il cumulo ooforo e la zona pellucida attraverso gli enzimi rilasciati

dalle reazione acrosomiale, ottenuta per fusione della membrana plasmatica e della

membrana acrosomiale.

NB: di 200 milioni di spermatozoi depositati nel tratto genitale femminile, soltanto

300-500 raggiungono l’ovidutto e di questi soltanto uno è necessario alla

fecondazione.

Lo