Fecondazione - riassunto per esame embriologia prof. Vivarelli-Canipari canale D medicina

MASCHILI E FEMMINILI

Quando gli spermatozoi vengono rilasciati nel lume dei tubuli seminiferi del testicolo,non sono ancora in

grado di fecondare l’ovocito. Essi lo diventano durante il passaggio lungo le vie genitali maschili(rete

testis,condottini efferenti,epididimo e dotto deferente) e femminili(vagina,utero,ovidutti). Il flagello

acquisisce motilità nell’epididimo, il quale riassorbe ioni e acqua dal fluido testicolare in cui sono immersi

gli spermatozoi e inoltre produce molecole utili alla sopravvivenza e maturazione di essi. Gli spermatozoi

maturi si accumulano nella coda dell’epididimo,nel deferente e soprattutto nella parte rigonfia del

deferente detta ampolla deferenziale. gli spermatozoi si trovano così immersi in un liquido viscoso detto

plasma o liquido seminale prodotto dalle cellule epiteliali delle vie genitali e dalle ghiandole annesse. Il

liquido seminale è formato da molecole di varia natura (zuccheri,lipidi,ormoni ecc) e ha il compito di

facilitare il movimento degli spermatozoi ,di proteggerli e nutrirli e inoltre esso insieme agli spermatozoi

formano il seme o SPERMA. Al momento dell’emissione dello sperma(eiaculazione),le ghiandole si

contraggono ed espellono una grande quantità di secreto che varia da 1 a 5 ml e contiene tra 50-100

milioni di spermatozoi per ml. Subito dopo l’emissione,gli spermatozoi anche se maturi hanno una bassa

capacità di fecondare e la ottengono durante la permanenza nelle vie genitali femminili e questo processo

è detto capacitazione.

Appena lo sperma è rilasciato nella vagina,gli spermatozoi iniziano a risalire le vie genitali femminili per

raggiungere l’ovocito che dopo l’ovulazione si trova nell’ampolla tubarica. Per risalire verso l’ovocito,gli

spermatozoi seguono un percorso obbligato di 20 cm(canale vaginale,utero e tuba) e alcuni ci mettono

pochi minuti,altri impiegano alcune ore o giorni. La loro salita verso l’ovocita è permessa grazie :

- al movimento del flagello

– alla contrazione della muscolatura liscia delle pareti delle vie genitali femminili

Dei milioni di spermatozoi deposti nella vagina, solo alcune centinaia riescono a raggiungere vivi l’ampolla

infatti la maggior parte di essi muore poche ore prima di raggiungere l’ovocito oppure si perdono nella

cavità peritoneale.

CHEMIOTASSI E TERMOTASSI

: (COME RIESCONO A RAGGIUNGERE L’OVOCITO?)

Gli spermatozoi sono in grado di sentire differenze di temperatura e muoversi verso la temperatura più

elevata(TERMOTASSI). Infatti la temperatura dell’ampolla tubarica dove si trova l’ovocito ovulato è

superiore di 2 gradi rispetto a quella dell’istmo tubarico dove gli spermatozoi si accumulano durante la

risalita verso l’ovocito. Inoltre l’ovocito produce molecole in grado di attirare gli spermatozoi solo a breve

distanza.(CHEMIOTASSI) E’ dimostrato che gli spermatozoi hanno un recettore olfattivo funzionante che

riconosce il profumo del mughetto.

CAPACITAZIONE DELLO SPERMATOZOO: La capacitazione porta alla fluidificazione (scioglimento)

della membrana plasmatica dello spermatozoo attraverso la rimozione di colesterolo dalla membrana e la

fosforilazione di alcuni substrati da parte della chinasi PKA ( proteina chinasi cAMP dipendente). Questi

cambiamenti attivano un’ipermotilità nello spermatozoo e lo rendono capace di andare incontro alla

reazione acrosomiale. Una conseguenza della capacitazione è che lo spermatozoo è capace di legarsi alla

zona pellucida dell’ovocito.

INTERAZIONI RAVVICINATE SPERMATOZOO-OVOCITO :

Gli spermatozoi arrivati

nell’ampolla tubarica 3

strutture che circondano

l’ovocito prima di penetrare

al suo interno. Di norma

,solo uno spermatozoo

entra nell’ovocito ma allo

stesso momento ne

arrivano almeno 10

possono arrivare e

interagire con i rivestimenti

dell’ovocito.

1)Il primo rivestimento che

gli spermatozoi devono attraversare sono le CELLULE DEL CUMULO OOFORO ,cellule follicolari rimaste a

circondare l’ovocito e che sono immerse in una matrice gelatinosa formata da acido ialuronico. gli

spermatozoi attraversano questa matrice tramite il movimento del flagello e anche grazie all’enzima

ialuronidasi che degrada l’acido ialuronico.

2)Subito dopo ,si legano alla ZONA PELLUCIDA una matrice glicoproteica e durante l’attraversamento del

cumulo e dopo il legame alla zona,gli spermatozoi vanno incontro alla REAZIONE ACROSOMIALE :

consiste nella fusione in più punti della membrana

acrosomiale esterna con la membrana plasmatica

che riveste la testa dello spermatozoo. Dopo

questa reazione,la struttura della testa cambia

perché infatti adesso è delimitata dalla membrana

acrosomiale interna che si continua con la

membrana plasmatica dello spermatozoo in

corrispondenza della regione equatoriale dove si

trovano filamenti del citoscheletro che formano la LAMINA POSTACROSOMIALE. Durante la reazione

acrosomiale ,lo spermatozoo rilascia enzimi solubili (contenuti nell’acrosoma)e ne rilascia altri sulla

membrana acrosomiale interna. Grazie a questi enzimi ,lo spermatozoo digerisce le glicoproteine della

zona pellucida e si crea un passaggio verso l’ovocito.

3)Attraversata la zona pellucida,lo spermatozoo viene catturato dai microvilli dell’OVOLEMMA dell’ovocito

e qui aderisce in posizione tangente con la faccia della regione equatoriale della membrana plasmatica. In

pochi secondi le due membrane si fondono e il flagello smette di muoversi. Queste 3 fasi durano 10-20

minuti.

ZONA PELLUCIDA : La zona pellucida (ZP) è formata da 4 glicoproteine

chiamate ZP1 ,ZP2,ZP3 e ZP4. Dimeri di ZP2,ZP3 e ZP4 formano filamenti

tenuti insieme da ponti di ZP1. La zona svolge 3 funzioni: -1)lega gli

spermatozoi e ne induce la reazione acrosomiale; 2)partecipa al blocco

della polispermia; 3)protegge l’embrione dopo la fecondazione impedendo

che esso aderisce alla parete della tuba uterina prima di arrivare nell’utero.

La ZP3 e ZP2 legano gli spermatozoi, mentre la ZP1 e ZP4 e anche ZP3

inducono la reazione acrosomiale . La zona pellucida subisce delle

modificazioni quando avviene la reazione corticale(esocitosi dei granuli

corticali) e viene detta zona hardening (indurimento della zona) che

diventa impenetrabile agli spermatozoi.

ADESIONE SPERMATOZOO ALLA ZONA PELLUCIDA E ALL’OVOLEMMA:

Gli spermatozoi aderiscono alla zona pellucida legandosi alla ZP3 tramite

diverse proteine chiamate ZONADESINE che riconoscono sequenze

oligosaccaridi che della ZP3.poi la ZP2 rinforza l’adesione. Nella

successiva adesione tra lo spermatozoo e la membrana dell’ovocito , ha

un ruolo importante la FERTILINA(o PH-30) una proteina adesiva in

grado di legarsi all’integrina αβ presente sulla membrana dell’ovocito.

Altre due proteine: la tetraspanina CD9 sulla membrana dell’ovocito e

IZUMO sulla membrana dello spermatozoo permettono la fusione delle

due membrane insieme.

ATTIVAZIONE DELL’OVOCITA:

Subito dopo la fusione ,l’ovolemma insieme al citoplasma dell’ovocito si solleva per inglobare lo

spermatozoo. Oltre al nucleo vengono introdotti anche alcune parti del flagello come i mitocondri e il

centriolo prossimale. Solo che i mitocondri vengono eliminati nel citoplasma(infatti nell’embrione i

mitocondri sono solo di origine materna) mentre rimane il centriolo(l’ovocito non è ha) che svolge una

funzione importante nell’organizzare il fuso per la divisione mitotica dello zigote. Entro pochi minuti si

verifica l’esocitosi dei granuli corticali (reazione corticale) e modificazioni della zona pellucida(reazione

zonale)

Dopo la fusione si ha un processo detto ATTIVAZIONE DELL’OVOCITO che è costituito da due eventi:

-l’aumento della concentrazione di ioni Ca2+ nel citoplasma.

- l’iperpolarizzazione dell’ovolemma

1) Al momento della penetrazione dello spermatozoo,esso rilascia una

molecola chiamata SF(fattore sperma). Questo fattore è una fosfolipasi C

(la fosfolipasi zeta PLCz )un enzima in grado di generare il fosfolipide

trifosfato IP3 dall’ovolemma. L’IP3 legandosi al suo recettore sulle

membrane del reticolo liscio ,causa l’apertura di canali del CA2+ e questo

aumento della concentrazione di Ca2+ porta l’attivazione di altri recettori

associati ad altri canali del Ca2+ ,la cui apertura causano altri aumenti.