Embriologia

Embriologia lezione n°1 (14/5/14)

Cenni sulla meiosi

La meiosi avviene solo nelle cellule germinali per produrre gameti (cellula uovo e spermatozoo); avviene in 2 divisioni cellulari (la I e la II divisione meiotica), la duplicazione del DNA avviene solo una volta. Lo scopo della meiosi è di ridurre il numero di cromosomi al numero aploide. La prima divisione è detta riduzionale, la seconda è equazionale.

La spermatogenesi

La spermatogenesi avviene nel testicolo (gonade maschile), fagioliforme, circondato da un tessuto connettivo (la tonaca vaginale o vuginea) che lo suddivide tramite setti in 250 lobuli (lobi testicolari). In ogni lobulo troviamo circa 3-4 tubuli seminiferi (ove avviene la maturazione e differenziamento delle cellule germinali maschili che inizia nella pubertà). Fino alla pubertà non li chiamiamo tubuli seminiferi ma cordoni seminiferi, in quanto sono pieni; successivamente si formerà il lume (cavitazione) e dunque li chiameremo tubuli seminiferi. I tubuli finiscono, tramite i tubuli retti, nella rete testis, la quale con i dotti efferenti si collegano all’epididimo (fino a 6m!) diviso in testa, una porzione intermedia e coda. La coda comunica con il dotto efferente e poi quello eiaculatore.

In sezione trasversale è possibile vedere i tubuli seminiferi (pieni prima della pubertà e cavi dopo), separati da un interstizio (tessuto connettivo molto vascolarizzato ed innervato e ove troviamo le cellule del Leyding che producono testosterone). Nei tubuli seminiferi sono presenti tutte le forme differenziative delle cellule germinali maschili; le cellule meno differenziate si ritrovano alla periferia del tubulo seminifero, se ci spostiamo verso il lume troviamo cellule germinali sempre più differenziate e mature fino ad arrivare al lume dove troviamo quelle in ultimo stadio.

La parete del tubulo seminifero è chiamato epitelio seminifero, formato da cellule somatiche di natura epiteliale, queste cellule sono chiamate cellule del Sertoli (nella porzione più basale e dunque periferica, del tubulo seminifero). Le cellule del Sertoli sono separate da altre cellule somatiche mediante una lamina basale e nella periferia più estrema ci sono cellule peritubulari chiamate cellule mioidi (hanno attività contrattile e creano la peristalsi che permette agli spermatozoi di attraversare i tubuli seminiferi). Le cellule del Sertoli inoltre stabiliscono delle giunzioni tra loro, creando un compartimento basale ed uno adluminale. Nel basale troviamo le cellule più precoci, gli spermatogoni di tipo A e B chiare e cellule staminali spermatogoni e spermatociti I in preleptotene; nel compartimento adluminale troviamo gli spermatociti primari e quelli appena formati fino agli spermatidi maturi spermatociti II e cellule post meiotiche (spermatidi e spermatozoi) nella porzione più basale, assieme a cellule peritubulari.

Le giunzioni tra le cellule del Sertoli formano giunzioni occludenti (barriera ematotesticolare), creando un microambiente molto particolare, ottimale per il differenziamento delle cellule germinali (le quali sono proprio avvolte). Gli spermatociti primari (preleptotene) sono riconosciuti e aiutati nel passaggio attraverso la barriera ematotesticolare (non si sa bene come cazzo fanno).

Funzioni delle cellule del Sertoli

• Supporto meccanico e rilascio di spermatozoi
• Provvede al mantenimento di un microambiente per la spermatogenesi
• Protegge la barriera ematotesticolare dall’autoimmunità (impedisce l’ingresso di cellule immunocompetenti che potrebbero scatenare una risposta immunitaria, ciò dovuto al fatto che il differenziamento delle cellule germinali maschili avviene durante la pubertà, dunque compaiono degli antigeni “nuovi” che possono essere riconosciuti come estranei dal nostro sistema immunitario)
• Azione fagocitaria spiccata che fagocita il citoplasma espulso durante le fasi terminali della spermatogenesi
• Producono ABP (proteina che lega androgeni), inibitine e un po’ di estrogeni
• Producono il fattore anti-Mulleriano (ormone) per far regredire i dotti di Muller e non indirizzare uno sviluppo femminile

Spermatogenesi

La spermatogenesi dura in totale circa 70 giorni. Nella prima fase abbiamo una serie di eventi proliferativi. Spermatogoni di tipo A1 che nel compartimento basale vanno incontro a molte divisioni mitotiche (durano circa 16 giorni), alcune rimangono staminali ed altre diventano spermatociti primari (passando per spermatogoni intermedi e poi di tipo B. Quelli di tipo B diventeranno spermatociti primari). Durante la divisione, le cellule non si dividono ma rimangono unite a formare strutture “simil catenelle” con continuità di citoplasma (dunque la prima fase della spermatogenesi comporta un aumento del pool di spermatociti primari successivamente a numerose divisioni mitotiche).

Nella seconda fase abbiamo la meiosi (dunque formazione di cellule aploidi, con durata di circa 24 giorni). La prima divisione meiotica interessa gli spermatociti primari che danno origine agli spermatociti secondari (sempre uniti dai ponti citoplasmatici), la seconda divisione meiotica porta alla formazione di spermatidi, i quali sono prima spermatidi “rotondi” e poi “allungati”. Il citoplasma viene estruso in una determinata zona nello spermatide allungato. I corpi residui esistano dopo la spermiazione, ovvero abbiamo distacco dello spermatozoo dal corpo residuo, così può assumere la forma classica “allungata” e dunque polarizzata. Tali corpi residui saranno fagocitati dalle cellule del Sertoli.

L’ultima fase della spermatogenesi si chiama spermiogenesi (o spermioistogenesi) durante la quale abbiamo modifiche strutturali durante le quali gli spermatozoi rotondi diventano allungati. La spermiogenesi può essere suddivisa in più fasi, tra cui la fase del Golgi (nello spermatozoo maturo c’è l’acrosoma, una struttura vescicolare che contiene enzimi litici che deriva dall’apparato di Golgi, delimitata da una membrana acrosomiale esterna ed interna), fase del cappuccio (quando si forma bene l’acrosoma completamente), fase maturativa (si forma il flagello, formato da un asse citoscheletrico di tubulina, in periferia ci sono mitocondri sistemati a spirale).

Piccolo appunto: il flagello è importantissimo per il movimento, ricordiamo però che la mobilità verrà acquisita sia nell’epididimo che nelle vie genitali femminili, di fatti gli spermatozoi testicolari hanno ridotta mobilità.

Ciclo dell’epitelio seminifero

Siccome la spermatogenesi ha inizio in specifiche zone dell’epitelio seminifero ed in tempi discontinui, viene a formarsi un ciclo dell’epitelio seminifero, diviso in 6 fasi (insieme di varie associazioni cellulari):

• Stadio 1: troviamo cellule del Sertoli, spermatogoni, spermatociti primari e spermatociti precoci avanzati
• Stadio 2: troviamo gli spermatozoi
• Stadio 3: troviamo spermatociti primari e spermatidi (iniziali)
• Stadio 4
• Stadio 5
• Stadio 6

Cellule del Leyding

Le cellule del Leyding sono cellule interstiziali ad azione endocrina (hanno molto REL nel citoplasma), responsabili della produzione di testosterone, tra 14-18 settimane di vita intrauterina abbiamo la massima espressione, sono responsabili della mascolinizzazione fetale; hanno poi un secondo ciclo di proliferazione nel primo trimestre dopo la nascita (altro picco di testosterone) ed infine un ultimo ciclo durante la pubertà (formazione di una popolazione di cellule di Leyding mature).

Regolazione spermatogenesi

Nell’ipotalamo viene secreto il Gonadotropin Releasing Hormon (GnRH) che stimola l’adenoipofisi a secernere FSH e LH. L’FSH stimola le cellule del Sertoli a secernere proteine come inibina (feedback negativo sull’FSH). L’LH ha come bersaglio le cellule del Leyding che producono in risposta a tale stimolo il testosterone (che controlla il differenziamento delle cellule germinali agendo sulle cellule di Sertoli) e ha funzione di feedback sulle secrezioni di LH e GnRH.

Numero di spermatozoi (normali e patologiche)

• Normozoospermia: 40-200 milioni
• Oligozoospermia: pochi spermatozoi
• Astenozoospermia: meno del 50% hanno una motilità normale
• Teratozoospermia: meno del 30% degli spermatozoi hanno forma normale
• Oligo-asteno-teratospermia: un po’ tutto
• Azoospermia: assenza di spermatozoi
• Aspermia: assenza di eiaculato

Il testicolo è accolto nello scroto all’esterno del corpo, dunque a temperature inferiori ai 34°C (TOP:32°C). Durante lo sviluppo abbiamo la discesa dei testicoli all’esterno nello scroto. Può succedere che non discendano, in questo caso si parla di criptorchidismo infertilità. (es: le infezioni da parotite possono portare a criptorchidismo).

La vagina (apparato genitale femminile)

Formata da: ovaie (ove maturano gli ovociti-ovogenesi). L’ovaio ha un rivestimento mesoteliale, ha una zona corticale (ove troviamo i follicoli con gli ovociti) ed una midollare (con tessuto molto vascolarizzato e con vasi linfatici). (nel 5° mese di sviluppo abbiamo circa 7 milioni di ovogoni, ma già inizia l’atresia)

Struttura dell’ovaio

La struttura dell’ovaio varia con l’età e con le fasi del ciclo ovarico:

• Prima della pubertà: alla nascita il numero dei follicoli primordiali si riduce (atresia) finchè alla pubertà restano circa 400 mila ovociti (per ovaio);
• L’ovocita si blocca in seconda divisione meiotica, la quale continuerà solo dopo la fecondazione;

Ovogenesi: da una cellula si forma un globulo polare ed una cellula uovo (libro). Le prime cellule che la donna ha sono gli oogoni, questi si riproducono per mitosi e ingrandendosi danno origine agli ovociti primari. Durante lo sviluppo degli oociti primari, questi vengono circondati da un connettivo di cellule follicolari appiattite (monostrato), si forma così il follicolo primordiale. Nel follicolo primordiale l’ovocita si trova in prima divisione meiotica. Lo sviluppo ulteriore dell’oocita primario determina l’assunzione da parte delle cellule follicolari, di una forma cubica, si viene a formare così il follicolo primario, inoltre l’oocita primario viene circondato da una sostanza glicoproteica amorfa, la zona pellucida. Durante la pubertà abbiamo vari stadi differenziativi dei follicoli (sia in evoluzione che in atresia).

Il follicolo primordiale è caratterizzato da un grosso ovocita primario ed un singolo strato di cellule follicolari (cellule della granulosa) appiattite.

Follicoli ovarici

Ovocita + cellule Follicolari. Alla pubertà l’aumento di FSH dà inizio al ciclo ovarico: ogni mese verrà stimolato almeno 1 follicolo primordiale.

Il processo è caratterizzato dal fatto che ci sono notevoli modificazioni dell’ovocita primario e la proliferazione delle cellule somatiche (quindi delle cellule follicolari che circondano l’ovocita). Nel follicolo primario le cellule follicolari assumono una forma cuboidale, negli stadi successivi le cellule follicolari proliferano e si dispongono su più strati, fino a 5-6-7 strati formando il follicolo secondario. Già a livello del follicolo primario multilaminare si viene a formare la zona pellucida, importante rivestimento glicoproteico (che si colora con acido periodico di Shift-PAS-positivo) che contiene i recettori per gli spermatozoi. La parete più esterna del follicolo si organizza nel formare una struttura chiamata teca follicolare (l’esterna è fibrosa rispetto a quella interna), successivamente compare un antro nel follicolo che piano piano si riempie di liquido il quale fa sì che il follicolo preovulatorio (o follicolo di Graaf) faccia sì che l’ovocita si sposti in una zona eccentrica del follicolo, sempre circondato dalla zona pellucida.

Fase pre-antrale

• Accrescimento dell’oocita (da 20 micrometri a 100-150 micro)
• Formazione della granulosa (più strati di cellule follicolari)
• Formazione della teca interna
• Deposizione della zona pellucida (matrice glicoproteica)
• Si formano recettori per LH e FSH (su cellula della teca)

Ci sono giunzioni GAP tra granulosa e ovocita. Si ritiene che attraverso tali giunzioni passino fattori inibitori che bloccano l’ovocita in meiosi (di fatti quando l’ovocita riprende la sequenza meiotica, tali giunzioni spariscono).

Follicolo secondario: aumento delle cellule della granulosa, comparsa dell’antro follicolare che si riempie di liquido, l’ovocita raggiunge le dimensioni mature di 100 micron e intorno ha cellule della granulosa che ora sono chiamate cellule del cumulo ooforo (forma la corona radiata). Sono visibili teca interna (produzione estrogeni e progesterone) e teca esterna (cellule stromali più affusolate).

Follicolo preovulatorio (terziario o di Graaf)

Nel 10-14 giorno del ciclo ovarico, poche ore prima della fecondazione, ricomincia la divisione meiotica e si ferma alla seconda divisione meiotica. L’ovocita che ha completato la prima divisione meiotica, ha la zona pellucida e nello spazio perivitellino presenta il primo globulo polare.

Zona pellucida: formata da glicoproteine, fornisce legame specie-specifico con gli spermatozoi (vedi fecondazione per ZP1-2-3-4).

La zona pellucida è attraversata da microvilli che fanno sì che esistano giunzioni gap tra lei e l’ovocita. Quando abbiamo il picco di LH pre-ovulazione, si ritiene che abbiamo la chiusura delle giunzioni gap e la ripartita in seconda divisione meiotica.

Atresia follicolare (degenerazione follicolare)

L’atresia è evitata da livelli adeguati di FSH (per la granulosa) e LH (per la teca) e dalla comparsa di recettori sulla granulosa (producono estrogeni) e della teca (producono androgeni). Solo quelli che hanno adeguati recettori per FSH e LH andranno avanti.

Ovulazione

Verso il 14esimo giorno del ciclo abbiamo un picco di LH (adenoipofisi) che è scatenato da un picco di estrogeni prodotti dal follicolo. L’ovocita II circondato dalla corona radiata viene espulso dal follicolo, quindi viene liberato nella cavità peritoneale. L’espulsione è dovuta all’aumento di pressione intrafollicolare e dalla contrazione della teca interna. L’ovocita espulso è circondato dalla zona pellucida e da un paio di strati di cellule follicolari della corona radiata. Le fimbrie della tuba uterina catturano l’ovulo.

Poco prima dell’ovulazione e dopo il picco di LH, le cellule del cumulo ooforo attorno all’ovocita producono acido ialuronico (glicosaminoglicano) che determina l’aumento delle dimensioni del cumulo ooforo favorendo il distacco dell’ovocita dal cumulo ooforo e dalla parete del follicolo.

Dopo l’ovulazione

Tutto ciò che resta del follicolo diventa corpo luteo, una ghiandola endocrina transitoria che in caso di fecondazione diventerà corpo luteo gravidico e produrrà progesterone. In caso di non fecondazione diventerà un tessuto cicatriziale chiamato corpo luteo mestruale. Il corpo luteo mestruale è piccolo e dura circa 9 giorni; il corpo luteo gravidico, più grande, permane per 4-5 mesi della gravidanza e continua a secernere progesterone. In entrambi i casi, regrediscono in un corpo albicans (albicante).

“La pillola anticoncezionale è costituita da estrogeni e progestinici, agisce come un corpo luteo artificiale”

Ormoni

FSH ed LH sono a livelli bassi di base, fino a raggiungere un picco durante l’ovulazione (14 giorno di ciclo). Se avviene la fecondazione, il corpo luteo produce progesterone ed estrogeni con feedback negativo e gli ormoni ipofisari tornano bassi. Quando il corpo luteo degenera, ricomincia la secrezione di ormoni ipofisari.

FSH stimola lo sviluppo del follicolo, LH mantiene struttura e funzione del corpo luteo. Gli estrogeni sono importanti perché mantengono i caratteri sessuali, stimolano il riparo della mucosa uterina dopo la mestruazione, bersagliano muscoli ed ossa; il progesterone stimola la crescita dell’endometrio e secrezione di ghiandole annesse alla parete uterina.

FSH agisce sulle cellule della granulosa quando siamo allo stadio di follicolo multilaminare (ancora non c’è l’antro), l’LH agisce a livello del follicolo di Graaf e scatena l’ovulazione.

Ci sono secrezioni di natura non steroidea da parte dell’ovaio come l’inibitore della meiosi che regola la produzione di FSH, prostaglandine che inducono produzione di acido ialuronico determinando l’espansione del cumulo ooforo (secrete dalle cellule della granulosa) e rottura del follicolo, la proteina “elastina???” che favorisce l’impianto e la contrattilità della parete dell’utero, l’ossitocina (neuroipofisi e corpo luteo), inibina (cellule della granulosa) che inibisce la produzione ipofisaria di FSH.

Differenze ovaio-testicolo

Nell’ovaio post-natale non ci sono cellule staminali (nel coglione la spermatogenesi va avanti tutta la vita), la spermatogenesi inizia nella pubertà mentre l’inizio dell’ovogenesi avviene prima della pubertà, gli spermatozoi sono prodotti continuamente mentre nella donna no, la spermatogenesi è continua (anche se in luoghi e spazi diversi) mentre l’ovogenesi è un fenomeno ciclico ogni 28 giorni con ovulazione al 14°, da uno spermatocita primario ne nascono 4 mentre da un ovocita primario 1 ovulo e 3 globuli polari.

Utero

Formato da endometrio che tappezza la cavità uterina, poi il miometrio e dunque il perimetrio. L’endometrio è formato da 2 strati, uno basale ed uno funzionale. Quello che subisce modifiche nell’impianto embrionale è quello funzionale, presenta ghiandole e vascolarizzazione, sarà espulso nella mestruazione (è un connettivo).