Embriologia Bacci

Citologia e Istologia

Parte di Embriologia

Argomenti trattati:

Ovogenesi

• Spermatogenesi e spermiogenesi

• Ciclo ovarico e luteinico

• Regolazione ormonale del ciclo ovarico e luteinico

• Eventi della fecondazione

• Sviluppo dell’embrione

• Derivati dell’ectoderma

• Derivati del mesoderma

• Derivati dell’endoderma

•

CdL in Scienze Biologiche Anno Accademico 2018-2019

Scienze Biologiche

Ovogenesi

In un embrione di sesso femminile le cellule germinali primordiali, una volta giunte nelle gonadi

• si differenziano in ovogoni

Queste cellule vanno incontro ad una serie di divisioni mitotiche e alla fine del terzo mese si

• trovano situate nell’area corticale dell’ovaio disposte all’interno di cordoni

La maggioranza degli ovogoni continua a dividersi mentre alcuni di essi si differenziano in

• ovociti primari

Dopo la loro formazione gli ovociti primari replicano il loro DNA ed entrano nella profase della

• prima divisone meiotica

I cordoni di ovogoni si frammentano in ammassi cellulari solidi, ovvero i follicoli oofori, ciascuno

• dei quali consiste di un ovocita circondato da uno strato di cellule epiteliali pavimentose

Tutti gli ovociti primari sopravvissuti alla degenerazione cellulare iniziano la loro prima divisione

• meiotica, senza che essa venga portata a termine

Un ovocita primario unito alle cellule epiteliali costituisce il follicolo primordiale

• Solo con l’inizio della pubertà un certo numero di follicoli primordiali inizia a maturare a ciascun

• ciclo ovarico

L’ovocito primario aumenta di volume e il follicolo diventa un follicolo primario

• Inizialmente le cellule follicolari sono in intimo contatto con l’ovocita, ma molto precocemente si

• deposita sulla superficie di quest’ultimo uno spesso strato di mucopolisaccaridi, il quale

aumenta gradualmente andando a formare la zona pellucida

Contemporaneamente le cellule follicolari proliferano formando uno spesso strato cellulare

• attorno all’ovocito andando a formare così il follicolo secondario

Successivamente, grazie all’influenza delle gonadotropine, tra le cellule follicolari compaiono

• spazi pieni di fluido e, per successiva coalescenza di questi, si forma l’antro follicolare

Le cellule follicolari che circondano l’ovocita sono indicate con il termine di cumulo ooforo

• Raggiunto tale stadio il follicolo è indicato come follicolo di Graaf (o vescicoloso) ed è

• circondato da due strati a struttura connettivale, la teca interna (ovvero lo strato interno ricco di

vasi) e la teca esterna (ovvero lo strato esterno fibroso)

Nonostante che ad ogni ciclo ovarico maturino vari follicoli solamente uno di questi raggiunge la

• maturità

Non appena il follicolo è maturo si completa la prima divisione meiotica ed il risultato è la

• formazione di due cellule figlie, di diseguale grandezza, ciascuna provvista di 23 cromosomi

La cellula che diventerà in seguito l’ovocita secondario riceve tutto il citoplasma mentre l’altra, il

• corpuscolo polare, rimane priva di citoplasma e si pone tra la zona pellucida e la membrana

plasmatica dell’ovocito secondario

La prima divisione meiotica avviene poco prima dell’ovulazione

• Non appena la prima divisione maturativa è compiuta la cellula inizia la seconda divisione non

• preceduta da replicazione del DNA

Quando l’ovocito secondario è in metafase si ha l’ovulazione e l’ovocito abbandona l’ovaia

• Durante il processo dell’ovulazione la parete del follicolo rivolta verso la superficie dell’ovaio si

• assottiglia formando una zona traslucida, denominata macula pellucida, che sporge sulla

superficie dell’ovaio

Quando il follicolo ovarico raggiunge le sue massime dimensioni provoca un rigonfiamento

• visibile sulla superficie dell’ovaia, denominato stigma

A questo punto il follicolo è separato dalla cavità peritoneale soltanto da uno strato di cellule

• molto sottile Pagina 1 di 2 Ovogenesi

Scienze Biologiche

La rottura del follicolo è provocata quindi dall’azione di enzimi litici

• Entro pochi minuti sia la parete del follicolo che quella dell’ovaio si rompono e l’uovo rivestito

• dal cumulo ooforo viene espulso dall’ovaio per penetrare nella tuba uterina

Il follicolo si trasforma quindi in una ghiandola endocrina che è il corpo luteo

• La seconda divisione meiotica si completa solamente se l’ovocita viene fecondato, altrimenti il

• gamete femminile degenera Completamento del

Tipo di cellula Corredo cromosomico Processo processo

Terzo trimestre

Oogonio Diplode (2n) Mitosi (Formazione degli oociti)

Profase I, fino alla

Oocita primario Diploide (2n) Prima divisione meiotica pubertà

Seconda divisione Ferma in metafase II fino

Oocita secondario Aploide (n) meiotica alla fecondazione

Il gamete si ha solo

Cella uovo Aploide (n) dopo la fecondazione

Pagina 2 di 2 Ovogenesi

Scienze Biologiche

Spermatogenesi e spermiogenesi

Spermatogenesi

La differenziazione delle cellule germinali primordiali nel maschio inizia con la pubertà

• Alla nascita le cellule germinali possono essere riconosciute a livello dei cordoni sessuali

• primitivi del testicolo

Poco prima della pubertà il cordone sessuale si canalizza e dà origine ai tubuli seminiferi

• Contemporaneamente le cellule germinali primordiali danno origine agli spermatogoni, i quali,

• dopo ripetute divisioni mitotiche, danno origine agli spermatociti primari

Gli spermatociti primari iniziano la profase della loro divisone meiotica

• Al completamento della profase la cellula termina rapidamente la divisione dando origine ai due

• spermatociti secondari

Spermiogenesi

Gli spermatidi che derivano dalla divisione degli spermatociti secondari subiscono un

• complesso processo di trasformazione in spermatozoi, definito spermiogenesi

Durante il processo si differenziano delle strutture specifiche comprendenti il flagello e

• l’acrosoma

La spermiogenesi può essere divisa in quattro fasi:

• Fase del Golgi

• Fase del cappuccio

• Fase acrosomale

• Fase di maturazione

•

Fase del Golgi

Durante la fase del Golgi in tale apparato compaiono piccoli granuli PAS positivi denominati

• granuli proacrosomici

In seguito tali granuli si fondono tra loro formando un singolo granulo acrosomico avvolto da

• una membrana appartenente al complesso del Golgi

Fase del cappuccio

Nella fase del cappuccio la vescicola acrosomica si ingrandisce formando il cappuccio

• acrosomico

Nel frattempo i due cetrioli migrano verso il polo del nucleo opposto al cappuccio acrosomico,

• uno dei due (quello distale) servirà come corpuscolo basale per il flagello

Fase acrosomale

La fase acrosomale è caratterizzata da profonde modificazioni dell’acrosoma, del nucleo e del

• flagello:

Il nucleo si sposta ala periferia della cellula

• L’apparato acrosomico copre larga parte della superficie nucleare

• Il citoplasma si allunga in corrispondenza del polo caudale e i mitocondri migrano verso il

• flagello

Durante la fase di maturazione lo spermatide completa la sua trasformazione in spermatozoo e il

• nucleo e l’acrosoma assumono la forma caratteristica della specie

Nelle fasi avanzate della spermiogenesi la cromatina si condensa ulteriormente diventando

• estremamente compatta Pagina 1 di 2 Spermatogenesi, spermiogenesi

Scienze Biologiche

Fasi succesive

Quando gli spermatozoi sono completamente differenziati abbandonano l’epitelio seminifero

• dirigendosi verso il lume dei tubuli seminiferi

Vengono quindi spinti verso l’epididimo, dove raggiungono la completa motilità

•

Spermatozoo maturo

Lo spermatozoo maturo è costituito da una testa e da una coda, o flagello

•

Testa

La testa è composta di due parti, il nucleo e l’acrosoma:

• Il nucleo contiene il materiale genetico

• L’acrosoma contiene gli enzimi per la digestione degli involucri dell’uovo

•

La forma della testa varia da specie a specie

•

Flagello

Il flagello è distinto in più parti:

• Segmento intermedio

• Segmento principale

• Semento terminale

•

Il flagello presenta una struttura assonemica ed è circondato da grosse fibre longitudinali

• esterne

Nel segmento intermedio le fibre esterne sono a loro volta circondate dalla cosiddetta guaina

• mitocondriale, costituita da mitocondri di forma tubulare

Pagina 2 di 2 Spermatogenesi, spermiogenesi

Scienze Biologiche

Ciclo ovarico e luteinico

Fase follicolare

L’ipofisi rilascia quantità modeste di FSH (ormone follicolo-stimolante) e LH (ormone

• luteinizzante)

Le molecole di FSH inducono l’accrescimento dei follicoli ovarici (in numero variabile da cinque

• a sette) e le cellule di tale struttura producono estrogeni

Tali estrogeni prodotti formano un nuovo strato di endometrio nell’utero, lo strato proliferativo

•

Ovulazione

Il follicolo, una volta maturo, secerne estradiolo in modo da portare al rilascio di ormone

• luteinizzante

Il rilascio di LH fa maturare l’ovulo e indebolisce la parete del follicolo ovarico

• Tale processo porta all’ovulazione, ovvero al rilascio dell’ovulo maturo

•

Fase luteinica e mestruazione

Dopo l’ovulazione il follicolo residuo si trasforma nel corpo luteo, il quale produce estrogeni e

• progesterone

Il progesterone in questa fase converte l’endometrio proliferativo in un ambiente ospitale per un

• eventuale impianto

Il mantenimento della secrezione del progesterone da parte del corpo luteo (in caso

• dell’avvenuta fecondazione) è legato alla presenza e alla secrezione della gonadotropina

corionica (HCG)

Nel caso non si abbia fecondazione l’endometrio si sfalda e si ha la mestruazione

• Ciclo ovarico e luteinico

Scienze Biologiche

Regolazione ormonale del ciclo ovarico

Prima fase

L’ipotalamo produce l’ormone di rilascio delle gonadotropine che stimola l’ipofisi a produrre LH

• ed FSH, i quali stimolano le gonadi (in particolare il follicolo ooforo)

L’FSH stimola le cellule della granulosa a produrre aromatasi ed inibina

• L’LH stimola le cellule della teca interna a produrre androstenione, il quale passa alle cellule

• della granulosa che lo convertono in estradiolo (estrogeno)

L’estradiolo stimola le cellule della granulosa per lo sviluppo del follicolo ooforo e l’utero per la

• produzione di endometrio proliferativo

Seconda fase

L’inibina e l’estradiolo inibiscono l’ipotalamo e l’ipofisi

• L’estradiolo stimola quindi l’endometrio determinando la fase proliferativa

•

Terza fase

L’estradiolo stimola la produzione di recettori per l’LH nelle cellule della granulosa che iniziano a

• produrre idrossiprogesterone

L’estradiolo stimola poi l’ipofisi a produrre LH

• L’aumento di idrossiprogesterone e LH stimolano quindi la rottura del follicolo e l’ovulazione

•

Quarta fase

Dopo l’ovulazione l’LH stimola le cellule della granulosa residue a produrre progesterone (il

• quale stimola l’endometrio) e a formare il corpo luteo

L’LH blocca poi la produzione di gonadotropine e la maturazione di nuovi follicoli

• Regolazione ormonale del ciclo ovarico

Scienze Biologiche

Eventi della fecondazione

Si tratta di eventi successivi all’incontro dei gameti

•

Capacitazione dello spermatozoo

Spontanea, dopo alcune ore di permanenza nelle vie genitali femminili

• Dipende da vari fattori

• Spermatozoi decapacitati assumono motilità iperattiva

•

Penetrazione attraverso le cellule del cumulo ooforo

Gli spermatozoi devono farsi strada tra le cellule del cumulo ooforo

• Spermatozoi che hanno una reazione acrosomiale anticipata demoliscono le cellule del cumulo

• ooforo ma non riescono a penetrare nella zona pellucida

Legame dello spermatozoo alla zona pellucida

Gli spermatozoi incontrano la zona pellucida

• Il legame è mediato da proteine di adesione specie-specifico

•

Reazione acrosomiale

La proteina della zona pellucida stimola la reazione acrosomiale

• Conseguentemente si ha la fuoriuscita del contenuto dell’acrosoma (fuoriuscita di enzimi litici)

• Gli spermatozoi possono quindi farsi strada nella zona pellucida

• La reazione acrosomiale comporta una fusione tra la membrana plasmatica e la membrana

• acrosomiale nella regione anteriore (si osserva vescicolazione)

Con il progredire della reazione acrosomiale lo spermatozoo perde porzioni sempre maggiori di

• acrosoma e membrana plasmatica

Penetrazione nella zona pellucida

Lo spermatozoo per penetrare nella zona pellucida ricorre al corredo di enzimi litici e alla spinta

• del flagello

Legame alla membrana dell’ovocita

Attraverso la zona pellucida lo spermatozoo può legarsi alla membrana plasmatica dell’ovocita

• Il legame avviene nella regione postero-laterale della testa dello spermatozoo (dove non si ha

• acrosoma)

Attivazione dell’ovocita e reazione corticale

Dopo il legame alla membrana dell’ovocita quest’ultimo subisce due reazioni:

• Attivazione metabolica

• Completamento della seconda divisione meiotica con espulsione del secondo globulo

• polare

Reazione corticale 2+

(Ca )

Si ha l’influsso dello ione calcio

• Si determina depolarizzazione della membrana e una conseguente apertura dei canali del calcio

• Numerosi eventi portano quindi al rilascio del calcio dal reticolo endoplasmatico (RE)

• L’onda del calcio è transitoria

• Nell’ovocita si verificano varie reazioni innescate dal calcio

• Pagina 1 di 2 Eventi della fecondazione

Scienze Biologiche

Reazione della zona pellucida

Determina il blocco della polispermia tramite:

• Indurimento della zona pellucida (nessuno spermatozoo riesce più ad entrarvi)

• Distruzione dei recettori della zona pellucida

•

Eventi successivi alla fecondazione

In seguito al legame con la membrana plasmatica lo spermatozoo entra nell’ovocita

• La testa dello spermatozoo viene incorporata nel citoplasma

• La membrana nucleare si disperde e il nucleo comincia a scambiare protammine con gli istoni di

• origine materna decondensandosi

Un nuovo involucro nucleare circonda quindi il nucleo maschile

• Nella specie umana entra anche il flagello dello spermatozoo, il quale andrà a costituire il

• centrosoma dello zigote

I microtubuli dello spermatozoo si mescolano con quello dell’ovocita

• I mitocondri di norma vengono distrutti

• Nel frattempo il nucleo dell’ovocita ha completato la seconda divisione meiotica con

• l'espulsione del globulo polare

Anfimissi

I nuclei aploidi (indistinguibili) vanno quindi in fase S, attraversano la fase G2 ed entrano in

• mitosi partner

L’unione dei due patrimoni genetici ha luogo in metafase, dove i cromosomi dei si

• mescolano ricostituendo il patrimonio diploide

Lo zigote dividendosi va quindi a formare i vari blastomeri

• Pagina 2 di 2 Eventi della fecondazione

Scienze Biologiche

Sviluppo dell’embrione

Prima settimana Eventi della prima settimana

Dopo la fecondazione l’uovo inizia a segmentarsi Segmentazione

• La segmentazione è caratterizzata da una serie di divisioni

• Morula

mitotiche senza accrescimento cellulare

Il risultato della segmentazione è la morula

• Blastocisti

Nonostante l’aumento dei blastomeri l’uovo conserva un diametro

• Inizio dell’impianto

uguale a quello della cellula uovo originale

Durante la segmentazione infatti non si ha aumento della massa

• cellulare tra una cariocinesi e l’altra

La prima divisione di segmentazione termina con la formazione di due blastomeri

• La seconda divisione di segmentazione termina con la formazione di quattro blastomeri e così

• via, fino allo stadio di sedici blastomeri

La segmentazione dei blastomeri è di tipo

• Uguale, le cellule hanno dimensioni uguali fra loro

• Totale, il citoplasma si distribuisce uniformemente alle cellule figlie

• Radiale, come la simmetria del nuovo organismo

•

Le divisioni successive hanno luogo durante il percorso dell’uovo verso l’utero

• Con lo svilupparsi di adesioni intracellulari fra i blastomeri la superficie esterna delle cellule

• diventa convessa mentre quella interna diventa concava

Una tale riorganizzazione implica l’intervento degli elementi del citoscheletro dei blastomeri

• Le cellule si compattano senza lasciare spazi vuoti e le membrane cellulari formano un

• rivestimento continuo

Si ha quindi la segregazione delle cellule con lo spostamento di alcune al centro della morula ed

• altre alla periferia

I blastomeri che si dividono per primi vanno a localizzarsi al centro della morula prendendo il

• nome di massa cellulare interna

I blastomeri posti alla periferia formano lo strato cellulare esterno

• Oltre alle modifiche sul piano strutturale si ha un marcato aumento della sintesi di RNA e di

• proteine ed una diversa relazione di sintesi per quanto riguarda fosfolipidi e proteine (indice di

modificazioni nella composizione delle membrane)

Grazie ai movimenti peristaltici della muscolatura della tuba e al battito ciliare il nuovo

• organismo raggiunge la cavità uterina

Grazie a WNT, Attivina e Nodal i blastomeri assumono la forma poliedrica ed ad