Diapositiva 1 - Medicina Unict

A cura di : Martina Ferrara
Salvatore Di Pasqua
Premessa
E’ un processo in cui lo spermatozoo proveniente
dal padre si fonde con l’uovo materno. Attraverso
questo processo le uova e gli spermatozoi si
salvano; l’uovo è attivato ad iniziare il suo
programma di sviluppo e i nuclei aploidi dei due
gameti si uniscono per formare il genoma
diploide del nuovo organismo.
La fecondazione dei
mammiferi è di tipo interno in
quanto avviene nel tratto
riproduttivo femminile
dell’accoppiamento.
Dei circa 300 000 000 spermatozoi umani eiaculati
durante il coito solo 200 circa raggiungono il sito di
fecondazione dell’ovidotto. Una volta trovato l’uovo,
lo spermatozoo deve migrare attraverso lo strato di
cellule granulose che circondano
l’uovo e quindi legarsi
alla zona pellucida e
attraversarla. Infine, deve
attaccarsi alla
membrana plasmatica
dell’uovo e fondersi con
essa.
LA CAPACITAZIONE
E’ il processo in cui gli spermatozoi devono essere modificati da
determinate caratteristiche del tratto riproduttivo femminile prima di
potersi fondere con la membrana plasmatica dell’uovo.
La capacitazione si completa quando gli spermatozoi arrivano
nell’ovidotto ed è associata a :
 cambiamenti nelle glicoproteine, nei lipidi e nei canali ionici della
membrana plasmatica;
 grande abbassamento verso un valore più negativo del potenziale di
riposo della stessa membrana;
 incremento di pH citosolico;
 fosforilazione in tirosina di diverse proteine degli spermatozoi
 smascheramento dei recettori della superficie cellulare che aiutano
gli spermatozoi ad attaccarsi alla zona pellucida.
 incremento della mobilità del flagello
 capacità di subire la reazione acrosomica da parte dello
spermatozoo
La capacitazione può avvenire in vitro in un mezzo
di coltura che ha bisogno di 3 componenti :


Albumina che aiuta ad estrarre il colesterolo
dalla membrana plasmatica, aumentando la
capacita di questa membrana di fondersi con la
membrana acrosomica durante la reazione
acrosomica;
Ca2+ e HCO3- che entrano nello spermatozoo
ed attivano un adenilico ciclasi solubile nel
citosol che produce AMP ciclico che aiuta ad
iniziare i cambiamenti associati alla
capacitazione.
ZONA PELLUCIDA
 Serve da barriera alla
fecondazione tra le specie
 Composta da tre
glicoproteine prodotte
esclusivamente
dall’oocita in via di crescita:
• ZP2, ZP3 si assemblano
in lunghi filamenti;
• ZP1 collega i filamenti in
una rete tridimensionale.
La zona induce lo
spermatozoo a subire la
reazione acrosomica, in cui il
contenuto dell’acrosoma è
rilasciato per esocotosi
“La reazione acrosomica che avviene
quando uno spermatozzo feconda un
uovo”.
Le 2 proteine della
fecondazione: Izumo e CD9
•Dopo la reazione acrosomica lo spermatozoo, attraversata
la zona pellucida, si attacca alla membrana plasmatica
dell’uovo finché il contenuto dello spermatozoo è aspirato
nell’uovo. Due proteine di membrana sono necessarie per
la fusione:
• Izumo, che viene esposta sulla superficie degli
spermatozoi durante la reazione acrosomica. Gli anticorpi
anti-Izumo bloccano la fusione e gli spermatozoi di topo
privi di Izumo non riescono a fondersi con uova normali.
• CD9, della famiglia delle tetraspanine, così chiamate
perché queste proteine contengono quattro segmenti
che attraversano la membrana.
La fusione degli spermatozoi attiva
l’uovo facendo aumentare il Ca++ nel
citosol
Quando si fonde con la membrana plasmatica dell’uovo, uno
spermatozoo causa un aumento locale di Ca++ citosolico che
diffonde nella cellula come un’onda. Le onde si propagano per
feedback positivo: l’aumento del Ca++ citosolico causa l’apertura dei
canali del Ca++, permettendo l’ingresso del citosol di ulteriore Ca++ Lo
spermatozoo fuso scatena l’onda e le oscillazioni di Ca++ portando un
fattore nel citosol dell’uovo.
Se la concentrazione di Ca++ viene indotta ad aumentare
artificialmente tramite una iniezione di Ca++ le cellule uovo vengono
attivate; viceversa, se si impedisce l’aumento di Ca++ iniettando
EGTA, un chelante del Ca++, si inibisce all’attivazione dell’uovo in
risposta alla fecondazione.
Quest’uovo di stella di mare è stato iniettato con un colorante
fluorescente sensibile al Ca++ prima della fecondazione. Un
onda di Ca++ citosolico, grazie all’aumento di concentrazione
dell’inositolo 1,4,5-trisfosfato (IP3), viene rilasciato del reticolo
endoplasmatico e percorre l’uovo dal sito d’ingresso dello
spermatozoo. Questa onda di Ca++ provoca un cambiamento
nella membrana della cellula uovo, impedendo l’ingresso di
altri spermatozoi, ed inizia anche lo sviluppo embrionale.
“Il modo in cui si
pensa che la
reazione corticale
di un uovo
impedisca ad
ulteriori spermatozoi
di entrare nell’uovo
(polispermia),
evitando la
formazione di fusi
mitotici multipolari e
di cellule
aneuplodi”.
La fusione con uno spermatozoo attiva l’uovo, inducendo i
granuli corticali a rilasciare il loro contenuto per esocitosi
(reazione corticale).
La meiosi, arrestata in metafase II, riprende producendo un
secondo corpo polare e uno zigote.
Solo uno spermatozoo riesce a legarsi all’uovo in quanto
quest’ultimo, grazie al contenuto della vescicola corticale,
rilascia diversi enzimi che cambiano la struttura della zona
pellucida
Lo spermatozoo fornisce i centrioli e il
proprio genoma allo zigote
 I 2 pronuclei non si
fondono direttamente
 I pronuclei migrano
verso il centro
dell’uovo e, quando si
uniscono, i loro
involucri nucleari si
interdigitano.
Lo spermatozoo, oltre al suo genoma, dona anche
i suoi centrioli, non presenti nelle uova umane non
fecondate.
“I cromosomi dell’uovo e dello spermatozoo si
allineano su un singolo piano equatoriale
metafasico”
I centrosomi si
duplicano, gli
involucri nucleari
vengono
degradadati e i
cromosomi di
entrambi i gameti
sono, alla fine,
integrati in un solo
fuso mitotico, che
organizza la prima
divisione di
clivaggio dello
zigote.
“Micrografia a
immunofluorescenza
di pronuclei umani
di spermatozoo e di
uovo che si
uniscono dopo la
fecondazione in
vitro”
Premessa
L'acronimo FIVET (Fertilizzazione In Vitro con Embryo
Transfer) è utilizzato per definire una tecnica
di procreazione assistita tra le più comuni: si tratta di
una fecondazione in vitro dell'ovulo con successivo
trasferimento dell’embrione così formato nell’utero
della donna.
Procedimento
1. Alla donna vengono somministrati ormoni per
stimolare la maturazione di oociti multipli.
2. Prima del loro rilascio le uova vengono raccolte
dall’ovaio e fecondati in una piastra di Petri con
spermatozoi prelevati dall’uomo.
3. Dopo qualche giorno 2-3 embrioni prematuri sono
trasferiti con un catetere nell’utero della donna con la
speranza che si annidi nell’endometrio e possa
ricevere nutrimento ed energie dalla madre per il suo
sviluppo.
Successo
Le percentuali di successo sono influenzate da molti
fattori:
a. la risposta da parte della donna alle terapie: in molti
casi non viene prodotto un numero sufficiente di
follicoli ed è quindi necessario ripetere la terapia con
dosaggi diversi;
b. la presenza di ovociti nel liquido follicolare: in alcuni
casi gli ovociti non sono maturi e fecondabili o sono
assenti;
c. il grado di maturazione degli ovociti prelevati;
la fertilità della paziente, che è molto influenzata
dall’età
ICSI
Nel 1992 si ebbe un avanzamento fondamentale per
risolvere il problema dell’infertilità nell’uomo. In questa
variante, chiamata iniezione intracitoplasmatica dello
spermatozoo (ICSI), un uovo viene fecondato iniettando
al suo interno un solo spermatozoo.
Questa strategia elimina la necessità di numerosi
spermatozoi mobili ed evita molti degli ostacoli che uno
spermatozoo deve superare per fecondare un uovo.
L’ICSI ha una percentuale di successo superiore del 50%
e ha permesso la nascita di più di 100 000 bambini.
La clonazione riproduttiva
Da non confondere con la clonazione terapeutica ha
reso possibile la creazione di cloni di molte specie
animali trasferendo il nucleo di una cellula somatica
dell’animale da clonare ad un uovo non fecondato dal
quale è stato rimosso il nucleo.
Non è una tecnica
semplice, la
percentuale di
successo è bassa e
non si sa ancora se un
uomo potrebbe essere
clonato nello stesso
modo.
Conclusioni di carattere etico
La fecondazione in vitro ha dato origine ad un ampio dibattito
sul suo utilizzo e su alcuni aspetti etici. Tra i punti che vengono
messi in discussione vi sono:
l'alto numero di embrioni scartati, e distrutti;
il possibile utilizzo per fini diversi, quali la ricerca scientifica, da
quello procreativo degli embrioni congelati;
• la possibilità di effettuare a priori una selezione degli embrioni
per fini diversi da quelli strettamente legati alle condizioni di
salute dell'embrione stesso; questa diagnosi pre-impianto è
stata assimilata, da alcuni avversari di questo metodo, ad una
sorta di "selezione della razza perfetta";
• "la dissociazione della procreazione” dal contesto integralmente
personale dell’atto coniugale.
•
•
Cosa dice la legge?
Nel 2004 in Italia è stata introdotta la legge 40/2004, che,
ha limitato diversi aspetti della FIVET. In particolare viene
consentita la produzioni di embrioni in numero non
superiore a quello strettamente necessario ad un unico e
contemporaneo impianto, e comunque non superiore a
tre. È inoltre vietata la crioconservazione, la soppressione
di embrioni, la diagnosi pre-impianto dell'embrione e
la fecondazione eterologa.