Apparato genitale maschile: spermatogenesi e spermiogenesi in Biologia

Apparato Genitale Maschile

Ne fanno parte:

• TESTICOLI, organi pari che si occupano della formazione e della maturazione dei gameti maschili. Sono contenuti nelle sacche scrotali.
• SISTEMA DI DOTTI.
• GHIANDOLE ACCESSORIE.
• STRUTTURE DI SUPPORTO, come lo scroto e il pene.

Testicolo

È rivestito dalla tonaca vaginale, uno strato di rivestimento peritoneale, che con lo strato esterno parietale riveste lo scroto, mentre con lo strato interno viscerale ricopre la tonaca albuginea, e tra questi due strati è presente una cavità sierosa che avvolge il testicolo, infatti la tonaca vaginale secerne un fluido lubrificante che permette al testicolo di muoversi all'interno dello scroto.

Internamente troviamo la tonaca albuginea, un denso strato di tessuto connettivo fibroso che avvolge tutto il testicolo.

Sono presenti qui dei setti di connettivo che penetrano l'organo e suddividono il testicolo in lobuli testicolari che contengono i tubuli seminiferi, dove avviene la maturazione degli spermatozoi che si formano nella parte periferica dei tubuli, per poi convergere al centro. Nei lobuli sono anche presenti le cellule di Leydig, che secernono testosterone.

È presente anche una rete testis, una rete di tubuli originata dalla convergenza dei tubuli seminiferi che continua poi nei dottuli efferenti che convogliano gli spermatozoi dalla rete testis all'epididimo.

• Tubulo seminifero

Testa dell'epididimo Dotto efferente Dotto deferente Rete testis Lobulo Tubulo retto Setto Tonaca albuginea Corpo dell'epididimo Tonaca vaginale Cavità della tonaca vaginale Coda dell'epididimo

Spermatogenesi e Spermiogenesi

Sono processi separati:

• SPERMATOGENESI -> formazione dei gameti maschili non completamente maturo.
• SPERMIOGENESI > maturazione dei gameti maschili, inizia in pubertà.

Si passa quindi da una cellula non matura chiamata spermatogonio diploide ad una matura chiamata spermatozoi aploidi, il processo di maturazione avviene in più cellule contemporaneamente formando un'ondata di maturazione nel tubulo seminifero in circa 70 giorni.

Tubuli seminiferi 2n Spermatogoni di tipo A 2n 2n Spermatogoni di tipo B 2n Spermatociti primari n n Spermatociti secondari Meiosi II n n n n Spermatidi n Spermiogenesi 1 1 + Lume n O 0 O O

Spermatogenesi

È la formazione del gamete aploide a partire da cellule diploidi. Riguarda la maturazione degli spermatogoni in spermatociti per mitosi e la maturazione degli spermatociti in spermatidi per meiosi.

Spermatogoni > Spermatocita primario > spermatocita secondario - Spermatidio > Spermatozoo

Spermatogoni di tipo A Meiosi I

Spermatogoni

Sono cellule germinali diploidi e si trovano nel compartimento basale dei tubuli seminiferi, ovvero al lato.

All'inizio della pubertà il testosterone stimola l'inizio del ciclo cellulare. Gli spermatogoni si dividono per mitosi e formano:

• Spermatogoni di tipo A, cellule più piccole di riserva.
• Spermatogoni di tipo B, hanno cromatina rilassata ed origineranno gli spermatociti primari.

Spermatociti Primari

Migrano dal compartimento basale verso quello luminare, sono cellule grosse con cromatina rilassata. Duplicano il proprio corredo cromosomico per andare incontro a divisione meiotica I, originando due cellule figlie.

Spermatociti Secondari

Originano dalla divisone meiotica I degli spermatociti primari, vanno immediatamente incontro alla divisione meiotica II, sono molto difficili da osservare.

Spermatidi

Originano dalla divisione meiotica II e sono i gameti aploidi che andranno incontro a spermiogenesi.

Spermiogenesi

Comprendono una seria di cambiamenti morfologici che trasformano gli spermatidi in spermatozoi potenzialmente mobili.

La maturazione finale avviene nell'epididimo tramite il processo di capacitazione.Inizia dagli spermatidi, cellule aploidi originatesi da uno spermatogonio, infatti da uno spermatogonio si formano 16 spermatidi. Sono legati tra loro tramite ponti intra-citoplasmatici, ovvero i sincizi. Da qui si originano gli spermatozooi, formati da:

• Testa
• Collo
• Un tratto divisibile in:
• Tratto intermedio.
• Tratto principale.
• Tratto terminale.

Avvengono varie fasi nella spermiogenesi.

Fase del Golgi

Caratterizzata dalla sintesi di enzimi idrolitici accumulati in granuli pre- acrosomiali, ovvero enzimi necessari per produrre fori nell'oocita. I granuli si fondono per formare la vescicola ascrosomiale, a stretto contatto con il nucleo e formerà la futura testa.

SPERMATIDIO

FASE DEL GOLGI

Flagello .. ........... Nucleo Granulo acrosomiale Mitocondrio Nucleo Vescicola acrosomiale

Fase Acrosomiale

Il nucleo si condensa e la cellula inizia ad assumere forma allungata. I mitocondri si spostano verso la coda, che richiederà molta energia, e i microtubuli formano il flagello, ovvero la coda. Si forma così una guaina mitocondriale introno alla parte intermedia della coda e la vescicola acrosomiale diventa il cappuccio acrosomiale.

FASE ACROSOMIALE

Flagello Cappuccio acrosomiale

Fase di Maturazione

Viene perso il citoplasma e gli scinzici citoplasmatici vengono interrotti e ogni spermatozoo si separa. I residui citoplasmatici sono fagocitati dalle cellule del Sertoli e gli spermatozoi sono liberi nel tubulo, ma sono immobili, per cui devono andare incontro al processo di capacitazione.

FASE INIZIALE DI FASE MEDIA DI MATURAZIONE MATURAZIONE

Nucleo

Spermatozoo

Si forma così una cellula mobile con tre zone principali:

• TESTA, che contiene il nucleo formato da eterocromatina, infatti non ha bisogno di produzione di proteine, poiché ha solo bisogno di veicolare il proprio DNA ad un'altra cellula.
• COLLO, che collega la testa e la coda.
• CODA, è divisibile anche questa da tre segmenti:
• Parte INTERMEDIA, è la parte iniziale separata dalla parte principale dalla struttura anello, un ispessimento fibroso che impedisce il movimento dei mitocondri, che sono distribuiti esternamente intorno al tratto iniziale.
• Parte PRINCIPALE, più lunga e si assottiglia progressivamente.
• Parte TERMINALE, contiene solo l'assenoma.

Tratto terminale Tratto principale Anello Tratto intermedio Mitocondrio Collo Testa

Cellule del Sertoli

Formano una barriera emato-testicolare tra il sistema circolatorio che si trovano nel tessuto connettivo e le cellule germinali. La separazione è garantita da giunzioni occludenti che danno origine a due comparti all'interno del tubulo seminifero.

Possiamo distinguere in queste cellule una parte basale, dove sono presenti gli spermatogoni quiescenti e in mitosi, ed una parte adluminale dove sono presenti gli spermatociti in meiosi e spermatidi.

Hanno funzione di supporto nutrizionale per gli spermatozoi in formazione. Sono formate da cellule colonnari alte. Inoltre fagocitano il citoplasma rilasciato dagli spermatozoi in formazione, ed hanno attività di sintesi e secrezione.

Lume del tubulo seminifero Spermato- genesi terminale Spermatidi iniziali Compartimento adluminale Spermatociti secondari Spermatociti primari Compartimento basale Nucleo di cellula del Sertoli Spermatogoni Lamina basale Fibroblasto

Cellule di Leydig

Sono contenute negli spazi interstiziali tra un tubulo e l'altro, hanno una struttura tipica e producono ormoni steroidei, ovvero testosterone. La secrezione del testosterone è promossa dalla godanotropina LH, chiamato anche ormone stimolante delle cellule di Leydig, ICSH. Sono ghiandole unicellulari.

Vie Seminali

Gli spermatozoi maturi lasciano i testicoli attraverso diverse vie seminali:

• TUBULI RETTI, sono molto corti trasportano gli spermatozoi dal tubulo seminifero alla rete testis. Qui troviamo le cellule del Sertoli all'inizio e poi un epitelio cubico con microvilli.
• RETE TESTIS, un sistema di spazi labirintiti formato da un epitelio cubico con microvilli.
• DOTTULI EFFERENTI, portano gli spermatozoi dalla rete testis all'epidimio, si occupa del riassorbimento delle secrezioni delle cellule del Sertoli.

Epididimo

È un tubulo molto convoluto ed è appoggiato lungo il lato del testicolo, qui inizia la capacitazione degli spermatozoi che li rende mobili, questa struttura è divisibile in:

• TESTA, formato da diversi dottuli efferenti.
• CORPO, con morfologia simile alla testa.
• CODA, continua nel dotto deferente.

È presente esternamente della muscolatura liscia, che serve per creare peristalsi per permettere agli spermatozoi di fuoriuscire attraverso il dotto deferente.

L'epitelio è pseudostratificato e presenta delle stereociglia. Producono glicerofosfocolina, che inibisce la capacitazione da parte delle cellule principali che lo compongono.

Dotto deferente Dotti efferenti Epididimo

Dotto Deferente

Va dall'epididimo verso l'uretra, conducendo gli spermatozoi verso l'esterno. Ha una parete muscolare molto spessa:

• Muscolatura LISCIA CIRCOLARE, internamente.
• Muscolatura LISCIA LONGITUDINALE, esternamente.

Si contrae durante l'eiaculazione ed è formato da un epitelio pseudostratificato.

Sperma

È composto da spermatozoi e fluido seminale, il quale è presente in maggior parte ed è prodotto dalle ghiandole sessuali accessorie, come la prostata. Il fluido seminale ha funzione di nutrire e proteggere gli spermatozoi.

Quindi gli spermatozoi sono trasportati nelle vie spermatiche e poi nelle vie genitali femminili, all'interno della quale avviene:

• Capacitazione.
• Attivazione.
• Penetrazione.

Capacitazione

Inizia a livello dell'epididimo ma si completa nelle vie genitali femminili, specialmente a livello dell'utero e delle tube di Faloppio. Permette di esprimere la capacità di fecondare, ovvero di perforare la membrana dell'ovocita e di unire i due gameti, quindi consiste nella rimozione delle glicoproteine assunte durante il passaggio nell'epididimo.

Attivazione

Consiste nel rigonfiamento dell'acrosoma, permette il movimento tramite modificazioni della membrana plastica che diventa capace di fondersi con la membrana dell'uovo. Tutto ciò avviene in prossimità dell'uovo.

Penetrazione

Lo spermatozoo supera le barriere che lo separano dalla membrana plasmatica dell'uovo con il quale si fonde. In particolare viene fusa la zona pellucida, che riveste l'ovocita e che deve essere penetrata affinché i due gameti si fondano. Per superare queste barriere gli enzimi idrolitici presenti nella testa dello spermatozoo vengono rilasciati.