Embriologia: gametogenesi femminile, ovogenesi e fecondazione

EMBRIOLOGIA

Luisa Bellandi
Biotecnologie 2022-2023
Università degli studi di Padova

INDICE

INTRODUZIONE ALL'EMBRIOLOGIA

• Ciclo cellulare.
• Meiosi.

GAMETOGENESI

• Introduzione alla gametogenesi.
• Gametogenesi maschile: spermatogenesi.
• Struttura delle gonadi maschili: testicolo
• processo della spermatogenesi
• Spermiogenesi.
• Spermiazione.
• Gametogenesi femminile: ovogenesi
• Struttura delle gonadi femminili: ovaio
• Ovogenesi
• Follicologenesi.
• Ovulazione
• Fasi del ciclo

FECONDAZIONE

• Introduzione alla fecondazione.
• Tuba uterina
• Gli spermatozoi nelle vie genitali femminili
• Capacitazione degli spermatozoi
• Reazione acrosomiale.
• effetti della fecondazione.

SVILUPPO DELL'EMBRIONE

• Introduzione allo sviluppo dell'embrione.
• (1) segmentazione .
• formazione della blastula.
• (2) Gastrulazione
• formazione di ipoblasto ed epiblasto

formazione cavità amniotica e sacco vitellino primari.
formazione dei tre foglietti.
(3) differenziamento dei foglietti embrionali.
differenziamento dell'ectoderma
differenziamento del mesoderma
differenziamento dell'endoderma

IMPIANTO E ANNESSI EMBRIONALI

IMPIANTO O ANNIDAMENTO DELLA BLASTOCISTI
annessi embrionali.
sacco vitellino
amnios
corion
placenta

INTRODUZIONE ALL'EMBRIOLOGIA

Il termine "embriologia" significa studio dell'embrione, cioè lo studio degli stadi più precoci dello sviluppo
di un organismo. L'embriologia quindi si occupa di studiare la catena di eventi che porta alla formazione
dell'individuo: crescita, differenziamento e morfogenesi.
Per poter approfondire i processi che portano alla formazione di un individuo è necessario conoscere i concetti
di divisione cellulare, mitosi, meiosi, cellule somatiche e gameti.

CICLO CELLULARE

Il ciclo cellulare si definisce come quella serie ordinata ed estremamente
organizzata che porta alla formazione di due cellule figlie dal corredo genetico
identico a partire da una cellula parentale. È un meccanismo che permette
l'accrescimento degli organismi pluricellulari ed è alla base della riproduzione
asessuata. Le cellule coinvolte in questo tipo di divisione sono le cellule somatiche,
con corredo genetico diploide.
INTERFAS
ITERFASE
G
sintesi di RNA
e proteine
S
sintesi del DNA
e duplicazione
dei cromosomi
M
G
sintesi di
proteine
RFA
mitosi
Si divide in due fasi: interfase, cioè fase di accrescimento, e divisione cellulare, che
consiste di mitosi e citodieresi. L'interfase si divide a sua volta in tre momenti: G1, S e G2.

1. G1: avviene la sintesi dell'RNA
2. S: duplicazione del DNA
3. G2: produzione di energia necessaria per entrare in mitosi

Superata l'interfase, grazie a una serie di meccanismi di controllo (CDK-cicline), le cellule entrano in mitosi
dove avviene la divisione vera e propria. La mitosi si divide ulteriormente in altre fasi:

1. profase: condensazione cromatina, duplicazione centrioli, formazione dei microtubuli del fuso
   mitotico, dissoluzione del nucleo
2. metafase: scompaiono l'involucro nucleare e il nucleolo, i cromosomi migrano lungo il piano
   equatoriale e prendono contatto con i microtubuli del fuso mitotico a livello del centromero, per poi
   dividersi in due cromatidi
3. anafase: i cromatidi si dividono e a partire dal centromero migrano verso i centrioli ai poli opposti
   della cellula seguendo la direzione dei microtubuli
4. telofase: compare l'involucro intorno ai due nuovi nuclei, la cromatina ritorna spiralizzata, a livello
   equatoriale si ha una costrizione a carico dei microfilamenti che divide a metà il citoplasma e gli
   organelli in esso contenuti.

Alla mitosi segue la citocinesi nella quale avviene la suddivisione del citoplasma e si formano le due cellule
figlie.

MEIOSI

La meiosi è un tipo di divisione cellulare che porta alla riproduzione dei gameti, cioè cellule con singolo
corredo cromosomico dette per questo aploidi. È quindi la divisione che avviene nelle cellule germinali, gli
spermatogoni e gli ovogoni, con la produzione di gameti maschili, gli spermatozoi, e gameti femminili, ovvero
le cellule uovo. È un tipo di processo che sta alla base della riproduzione sessuale e che, grazie allo scambio
di informazioni genetiche tra i cromosomi di origine paterna e materna, permette la variabilità genetica. Grazie
alla meiosi gli individui della progenie avranno caratteristiche diverse tra loro e dai genitori.

Si divide in meiosi I, o divisione riduzionale, e meiosi II.
La meiosi I prevede una serie di fasi:

1. profase I: avviene l'appaiamento e il crossing-over tra le coppie di cromosomi omologhi
2. metafase I: la membrana nucleare e nucleoli scompaiono, ogni coppia di omologhi si posiziona sul
   piano equatoriale
3. anafase I: i membri di ciascuna coppia di omologhi cominciano a muoversi verso i poli opposti
4. telofase I: la cellula procede verso la meiosi II

Alla fine della meiosi I si formeranno due cellule figlie aploidi, perché ogni polo del fuso mitotico avrà ricevuto
solo un cromosoma della coppia di omologhi.
La meiosi II è simile alla mitosi:

1. profase II: condensazione cromosomi
2. metafase II: i cromosomi si posizionano sul piano equatoriale
3. anafase II: i centromeri si dividono e i cromatidi fratelli cominciano a muoversi verso i poli opposti
4. telofase II: ricompare l'involucro intorno ai due nuovi nuclei

Alla fine della meiosi II si avranno 4 cellule aploidi (avranno cromosomi formati da singoli cromatidi).

GAMETOGENESI

INTRODUZIONE ALLA GAMETOGENESI

La gametogenesi è una sequenza di eventi che coinvolte una particolare linea di cellule, dette cellule germinali
e che porta alla formazione di gameti. Viene distinta in spermatogenesi, nel caso di formazione di gameti
maschili (spermatozoi) o ovogenesi, nel caso della formazione del gamete femminile (cellula uovo).
I gameti sono cellule aploidi, cioè con singolo corredo cromosomico, che si formano a partire dal processo di
meiosi. Derivano da cellule germinali primordiali, chiamate protogoni, e vengono prodotte a livello di
particolari organi, chiamati gonadi. Le gonadi si formano nelle prime fasi dello sviluppo embrionale durante
il quale i protogoni migreranno in questi "abbozzi" di organi per dare inizio al processo di gametogenesi.
La gametogenesi prevede 3 principali eventi in sequenza:

1. mitosi dei goni, ovvero delle cellule germinali (ovogoni e spermatogoni): avviene fino alla nascita
   della femmina e per tutta la vita nel maschio
2. meiosi: discontinua nella femmina e completa solo dopo la fecondazione, continua e completa nel
   maschio
3. trasformazioni morfo-fisiologiche dei futuri gameti

Le cellule che si formano hanno 3 principali scopi:

• sopravvivere in ambiente diverso dalle gonadi: per portare a compimento la fecondazione devono
  cambiare ambiente
• riconoscere cellule omologhe dell'altro sesso per poter ultimare il processo di fecondazione
• fornire materiale nucleare e citoplasmatico per lo sviluppo del nuovo individuo

Ovogenesi
-
Ovogonio (cellula germinale)
Ovocita primario in metafase |
1
1
Ovulo
(celula sessuale)
Globuli polari
Spermatogenesi
11
Spermatogonio (cellula germinale)
Spermatocita primario in metafase |
Spermatozoi
(cellule sessuali)

GAMETOGENESI MASCHILE: SPERMATOGENESI

STRUTTURA DELLE GONADI MASCHILI: TESTICOLO

La gametogenesi avviene nei testicoli, in particolare a livello
dei tubuli seminiferi contorti.
I testicoli rappresentano quindi le gonadi maschili, che
producono le cellule germinali e gli ormoni sessuali maschili.
Sono organi pari, situati al di sotto del pene e contenuti nello
scroto, che mantiene tali organi ad una temperatura più bassa
di quella presente all'interno della cavità addominale. Ciascun
testicolo è rivestito da numerosi involucri di tessuto
connettivo. L'involucro più interno forma capsula fibrosa,
detta albuginea.
Il parenchima dell'organo (cioè il tessuto) è diviso in una serie
di setti che dividono la cavità circoscritta dall'albuginea in un
gran numero di lobuli (lobi), di grandezza diversa.
Dotto
deferente
Dotti efferenti
Rete
testis
Epididimo
Tonaca
albuginea
Tubuli
seminiferi
Lobuli
testicolari
Setto
Testicolo
Ogni lobulo contiene al suo interno da 3 a 4 tubuli seminiferi, chiamati anche contorti perché avvolti su loro
stessi. Se distesi, presentano una lunghezza che può arrivare anche a 1,5 metri. I tubuli contorti sono immersi
in un tessuto connettivo interstiziale dove si trovano le cellule del Leydig, che producono ormoni sessuali
maschili. I tubuli convogliano nel parenchima in un unico tubo detto dotto epididimo e successivamente dotto
deferente.

I TUBULI SEMINIFERI

I tubuli seminiferi sono formati da una membrana di
connettivo esterna, detta lamina propria su cui poggia
un epitelio germinativo o seminifero. L'epitelio
seminifero è formato da due cellule: cellule germinali
che daranno origine agli spermatozoi, circondate da un
secondo tipo di cellule, chiamate cellule del Sertoli. Le
cellule del Sertoli sono molto più grandi di quelle
germinali, aiutano il differenziamento di quest'ultime e
formano una sorta di rete continua legata da giunzioni
occludenti. Si trovano adiacenti alla lamina propria con
la loro porzione basale, mentre la porzione apicale
raggiunge la superficie dell'epitelio seminifero.
Condottini
efferenti
Epididimo
Cute
90
Tubulo
retto
Muscolo
dartos
Tonaca
vaginale
Rete
testis
Tubulo
seminifero
TESTICOLO
- Dotto
deferente
all'emergenza
dalla coda
dell'epididimo
Tonaca
albuginea
Nel lume dei tubuli verranno poi rilasciati gli spermatozoi che si formano nell'epitelio seminifero.

PROCESSO DELLA SPERMATOGENESI

organizzazione strutturale tubulo seminifero
A
SPERMATOGENESI
Cellule del
Leydig
Cellule mioidi
Membrana
basale
Nucleo cellula
del Sertoli
Lume
Cellula del
Sertoli
Spematogoni
Spematociti
primari
Spematociti
secondari
Spermatidi
> Spematozoi
Mitosi
Prima
divisione
meiotica
Seconda
divisione
meiotica
Spermiogenesi
La spermatogenesi inizia vicino al contorno del tubulo in cui si trovano gli spermatogoni, cellule diploidi
della linea germinale molto poco differenziate che invadono precocemente i territori dove si formeranno le
future gonadi. Dopo aver colonizzato questi territori, gli spermatogoni entrano in uno stato di quiescenza fino
alla maturità sessuale, cioè fino alla pubertà, a partire dalla quale andranno incontro a una serie di eventi che
non si fermeranno più fino alla morte dell'individuo.

1. Una volta che gli spermatogoni riacquistano le loro capacità
   proliferative, gli spermatogoni si
   trasformano in
   spermatogoni di tipo A, cellule staminali (non differenziate)
2. Gli spermatogoni di tipo A attraverso una seria di
   trasformazioni diventano spermatogoni di tipo A1, pronti a
   iniziare la mitosi. È un passaggio importante questo perché
   mentre gli spermatogoni di tipo A sono cellule staminali a tutti
   gli effetti, quelli di tipo A1 hanno già intrapreso una via
   differeziativa
3. Gli spermatogoni di tipo A1 mediante mitosi producono cloni
   di cellule dette spermatogoni di tipo A2, A3, A4.
4. Gli spermatogoni A4 hanno tre opzioni: autorinnovamento
   (possono regredire), apoptosi o differenziamento in
   spermatogone intermedio. Quest'ultima vita è quella che
   interessa la formazione finale degli spermatozoi.
5. Lo spermatogone intermedio va incontro a ulteriore divisione
   e dà origine a spermatogoni di tipo B, che rappresentano i
   precursori degli spermatociti primari. La cellula a questo
   punto è ancora diploide.
6. Lo spermatogone di tipo B si divide ulteriormente per mitosi
   dando origine allo spermatocita primario o di I ordine,
   sempre diploide.
   Cellule
   interstiziali
   Spazio
   interstiziale
   46
   1
   Divisione mitotica
   46
   46
   Spermatocita
   primario
   Cellule di Sertoli
   2
   Prima divisione
   meiotica
   Spermatocita -- 23
   secondario
   23
   Parete
   del tubulo
   seminifero
   1
   3
   1
   Seconda divisione
   meiotica
   23
   23
   23
   23
   Spermatido-
   Giunzioni-
   occludonti
   23 4 23
   23
   23
   Spermatidi
   diventano
   spermatozoi
   23
   2
   23
   Lume
   del tubulo
   seminifero
   Spermatozoi
   0
   a Spermatogenesi
   Spermatogoni