Presentazione di PowerPoint - Dipartimento di Scienze e

RIPRODUZIONE
RIPRODUZIONE ASESSUATA: un frammento
dell’organismo genitore si stacca e dà luogo alla
nascita di un nuovo essere.
(Es. riproduzione per talea nelle
gemmazione o scissione nei Metazoi ).
piante,
RIPRODUZIONE SESSUATA: la formazione del
nuovo individuo avviene mediante un processo che
richiede la presenza dei due sessi, ♀ e ♂, e la
produzione da parte di essi di cellule sessuali
specializzate (gameti).
Incrementa la variabilità genetica.
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GAMETI
Appartengono ad una linea cellulare particolare (linea germinale),
che si può riscontrare precocemente all’inizio dell’ontogenesi.
 Hanno un differenziamento proprio che li porterà alla forma
aploide in seguito alla meiosi.
 Subiscono una citodifferenziazione speciale in cellule ♀♀ o ♂♂
la cui taglia e le cui strutture differiscono profondamente secondo
il sesso.
 Il loro destino finale è la fecondazione che realizza la fusione di
due gameti differenti, ristabilendo così la condizione diploide.
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TIPI DI GAMETOGENESI
CONTINUA o COSTANTE
Senza sosta, dopo la maturità sessuale.
Es. uomo, gallo.
CONTINUO - CICLICA
Alternanza di attività maggiore e minore.
PERIODICA
Periodi di stasi gametogenetica e di attività gametica.
Es. le ♀♀ di molti mammiferi, quasi tutti gli uccelli, i
rettili, molti anfibi e pesci.
Esistono cicli stagionali regolari controllati dagli ormoni
ipofisari e dall’ipotalamo.
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GAMETOGENESI
SPERMATOGENESI
OVOGENESI
Processi che portano alla maturazione dei gameti ♂♂ e ♀♀
In ambedue i casi il numero diploide (2n) dei cromosomi dei
gonociti viene ridotto al numero aploide (n) proprio dei
gameti per meiosi.
Nel caso della linea maschile avviene anche una
citodifferenziazione (spermiogenesi), che manca nella linea
femminile.
La spermatogenesi si svolge rapidamente e senza
interruzioni; l’ovogenesi avviene piu lentamente, con periodi
di arresto piuttosto lunghi
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DIFFERENZE TRA
OVOGENESI E SPERMATOGENESI
 La meiosi termina nei gameti ♂♂ prima della
spermiogenesi; l’ovocita I inizia la meiosi che però resta
in genere bloccata sino alla fecondazione.
 Lo spermatide elimina gran parte del citoplasma e si
trasforma nello spermatozoo, altamente differenziato;
l’uovo conserva il citoplasma e si arricchisce di tuorlo.
 Più di un elemento maschile si sviluppa su di una sola
cellula nutrice (cellula del Sertoli); il gamete ♀ è in
relazione con più cellule (cellule follicolari), che derivano
dall’epitelio germinativo dell’ovario e che giocano un ruolo
importante nell’accrescimento dell’ovocita, secernendo
sostanze che vengono assunte dall’ovocita stesso.
 Attorno all’uovo si formano membrane accessorie mentre
lo spermatozoo ne è sprovvisto.
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Formazione delle cellule
germinali primordiali
La formazione dei gameti sia
femminili (ovogenesi) che
maschili (spermatogenesi)
inizia nell’embrione con la
formazione delle cellule
germinali primordiali
(primordial germ cells,
PGCs), i precursori dei
gameti, nel periodo
immediatamente precedente
alla gastrulazione, al di fuori
delle gonadi, quando queste
non si sono ancora
abbozzate.
creste gonadiche
o genitali
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
Sebbene l’origine embrionale
extragonadica dei gameti fosse
stata descritta in embrioni umani
già nei primi anni del ‘900, solo
negli ultimi quindici anni sono stati
chiariti alcuni fondamentali aspetti
della loro formazione
principalmente nel topo. Oggi
sappiamo che i precursori delle
PGC murine originano, a seguito di
un processo d’induzione da parte di
fattori di crescita, dall’epiblasto,
che è in grado di generare, oltre ai
precursori delle PGC, i tre foglietti
embrionali elementari, ectoderma,
mesoderma e endoderma.
Le PGC di topo si
originano dall’epiblasto
creste gonadiche
o genitali
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
Nell’embrione di topo, i precursori
delle PGC (cinque-sei cellule), sono
specificati (ovvero indotti a
diventare PGC, ma ancora in
maniera modificabile), nella regione
posteriore dell’epiblasto a forma di
coppa, intorno al 6° giorno di
sviluppo, da una combinazioni di
fattori di crescita, tra cui
fondamentale il BMP4 (bone
morphogenic protein 4), secreti da
tessuti vicini. La determinazione dei
precursori (ovvero la loro induzione
irreversibile) in PGC avviene circa
ventiquattro ore dopo nel
mesoderma extraembrionale
formatesi all’angolo tra l’allantoide e
il sacco vitellino
creste gonadiche
o genitali
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
Tra l’8° e il 9° giorno, le PGC
(circa cinquanta), si spostano
all’interno dell’embrione
nell’endoderma dell’intestino
posteriore all’altezza delle creste
gonadiche in formazione nella
parete della cavità celomatica (la
cavità del corpo dell’embrione). Le
PGC quindi migrano nelle creste e
ne completano la colonizzazione
(10°-11°giorno). Le prime
descrizioni della presenza di PGC
nella parete del sacco vitellino e
della loro migrazione negli abbozzi
delle gonadi in embrioni umani
tra la IV e la VI settimana di
sviluppo, risalgono ai primi anni
del ‘900.
creste gonadiche
o genitali
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
In entrambi i sessi, verso la fine della
III settimana di sviluppo, in una
regione al di fuori del corpo
dell’embrione sita nell’angolo tra
l’allantoide e il sacco vitellino, è
possibile riconoscere per alcune
caratteristiche morfologiche
(dimensioni maggiori delle cellule
circostanti, presenza di numerose
granulazioni nel citoplasma),
citochimiche (positività alla
colorazione PAS per i glucidi e a
quella per l’enzima fosfatasi acida) e
molecolari rilevabili con specifici
anticorpi l’espressione di alcune
catene oligosaccaridiche sul
plasmalemma e di specifici fattori di
trascrizione nel nucleo, ad esempio
OCT4), un piccolo gruppo di 50-100
PGC.
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
Tuttavia, per ovvie ragioni, si conosce
ancora poco sui meccanismi che
presiedono alla loro
specificazione/determinazione. Solo
recentemente, a seguito di esperimenti
volti alla produzione di PGC da cellule
staminali in coltura, alcuni meccanismi
che presiedono alla loro formazione
cominciano a essere svelati, palesando
importanti analogie, ma anche alcune
differenze con le PGC murine. Ad
esempio il fatto che PGC umane non
esprimano o esprimano a livelli molto
bassi due geni quali SOX2 e PRMD12,
che svolgono un ruolo importante nella
formazione delle PGC murine. Al
contrario, l’espressione del gene
SOX17, non rilevabile nelle PGC
murine, è necessaria per lo sviluppo
delle PGC umane.
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
Conclusione:
Le PGC sono specificate a
seguito di induzione da parte di
BMP, presumibilmente
nell’epiblasto di forma
discoidale, prima dell’inizio
della gastrulazione, verso la
fine della II e l’inizio della III
settimana, e determinate nella
parete del sacco vitellino
intorno alla fine della III
settimana. Durante le due-tre
settimane seguenti, esse
proliferano spostandosi nelle
gonadi in via di formazione
(abbozzi gonadici) nella parete
del celoma nella regione
posteriore dell’embrione.
intestino
posteriore
dotto
vitellino
somiti
mesentere
arteria
vitellina
PGC
abbozzo
gonade
Lucia Rocco
Ovogenesi
SPERMATOGENESI
APPARATO GENITALE MASCHILE DEI
VERTEBRATI

1.

GONADI
(TESTICOLI )
2.
ORGANI
ACCESSORI
GHIANDOLE ANNESSE ALLE
VIE SPERMATICHE
DOTTI ESCRETORI
CONDOTTI
(EFFERENTE E
DEFERENTE)
EPIDIDIMO
PROSTATA
VESCICHETTE
SEMINALI
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ORGANIZZAZIONE TESTICOLARE
Nei Vertebrati troviamo tre diversi tipi di organizzazione
testicolare:
AMPOLLARE
TUBULARE
CISTICA
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AMPOLLARE
Il testicolo presenta diverse ampolle all’interno delle quali le
cellule germinali sono sincronizzate allo stesso stadio della
spermatogenesi. Caratteristica di alcuni pesci Teleostei e di
tutti gli Anfibi Urodeli
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TUBULARE
All’interno dello stesso tubulo si trovano tutti gli stadi della
spermatogenesi, da spermatogoni a spermi. Caratteristica degli
Amnioti
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a
Fig. 10
b
CISTICO
Si confonde spesso con quello tubulare, ma differisce da
questo per la presenza, all’interno dei tubuli, di cisti a
diverso stadio della spermatogenesi. Tuttavia all’interno della
stessa cisti le cellule germinali sono sincronizzate allo stesso
stadio. Caratteristica di Anfibi Anuri e di qualche Teleosteo
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TESTICOLO (MAMMIFERI)

ghiandola tubulare fibrosa suddivisa in lobuli

(DOTTI CONVOLUTI)
TUBULI SEMINIFERI

EPITELIO SEMINIFERO
(CELLULE GERMINALI E
CELLULE DEL SERTOLI)

TONACA CONNETTIVALE
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Tra i tubuli seminiferi c’è un tessuto connettivo lasso
contenente le cellule interstiziali endocrine (CELLULE
DI LEYDIG) che secernono l’ormone sessuale maschile
(TESTOSTERONE),
responsabile
dei
caratteri
sessuali secondari.
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CELLULE DEL SERTOLI

GRANDI CELLULE DI FORMA TRIANGOLARE

BASE POSTA SULLA MEMBRANA BASALE

APICE VERSO IL LUME DEL TUBULO

NON SI DIVIDONO NELL’ADULTO
FUNZIONI
1)
Sostegno meccanico alle cellule germinali in sviluppo.
2)
Implicate nella liberazione degli spermatozoi maturi nel lume
del tubulo.
3)
Regolano la spermatogenesi influendo sulle varie fasi.
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CELLULE DEL SERTOLI
Sono in comunicazione con gli spermatociti attraverso parziali e temporanee
fusioni delle membrane plasmatiche (passaggio di RNA o di ribosomi – gli
spermatociti non sintetizzano RNA ribosomale).
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NELLA SPERMATOGENESI DISTINGUIAMO 3 FASI :
 FASE MITOTICA: moltiplicazione per mitosi e maturazione degli
spermatogoni
 FASE MEIOTICA: interessa gli spermatociti e comprende le due
divisioni meiotiche che terminano con la produzione di spermatidi.
 FASE
SPERMIOGENETICA:
trasformazione
degli
spermatidi
in
spermatozoi.
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SPERMATOGONI
- Presenti nella vita fetale
- Ogni spermatogonio subisce mediamente sei divisioni mitotiche.
- Le cellule figlie mostrano differenze nella struttura nucleare, oggi
facilmente distinguibili con tecniche di biologia molecolare.
4 generazioni di tipo A (A1, A 2, A 3, A 4)
1 di tipo intermedio
1 di tipo B
- Una delle cellule figlie del clone (tipo A4) non prosegue nello sviluppo e
mantiene le caratteristiche di spermatogonio in fase di quiescenza. In
questo modo è assicurato un numero costante di cellule staminali di
riserva e con esso la continuità dell’epitelio germinale
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SPERMATOCITI e SPERMATIDI
SPERMATOGONI MATURI
MITOSI
SPERMATOCITI I
MEIOSI
(I DIVISIONE)
SPERMATOCITI II
MEIOSI
(II DIVISIONE)
SPERMATIDI
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SPERMATOGONI, SPERMATOCITI e SPERMATIDI stabiliscono tra
loro una continuità mediante ponti citoplasmatici.
Si ritiene che questi ponti abbiano un significato funzionale e che
attraverso questi avvenga il passaggio di macromolecole, assicurando
contemporaneamente la sincronia dello sviluppo.
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STRUTTURA DELLO SPERMATOZOO
o RIVESTITO DALLA
MEMBRANA
PLASMATICA
o GLICOCALICE: I GLUCIDI
POSSEGGONO I
RECETTORI
RESPONSABILI DELLE
INTERAZIONI TRA
GAMETI
TESTA
CODA
NUCLEO
ACROSOMA
FLAGELLO
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ACROSOMA CONTIENE VARI
ENZIMI IDROLITICI (LISOSOMI).
COOPERA ALLA PENETRAZIONE
NELL’UOVO ATTRAVERSO LE SUE
MEMBRANE ACCESSORIE.
NUCLEO
CROMATINA
CONDENSATA
ALTAMENTE
FLAGELLO COSTITUITO DA DUE
MICROTUBULI CENTRALI CIRCONDATI
DA NOVE COPPIE DI MICROTUBULI
PERIFERICI (ASSONEMA).
STRUTTURA 9+2
I tubuli sono costituiti da
PROTOFILAMENTI di
TUBULINA. Le coppie
periferiche sono collegate
da bracci di DINEINA,
proteina con attività
ATPasica responsabile della
conversione dell’energia
chimica in movimento
meccanico.
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SPERMIOGENESI
Al completamento della meiosi gli spermatidi si differenziano in spermatozoi.
Gli eventi principali di questo processo sono:
CONDENSAZIONE DELLA
CROMATINA
1) MODIFICAZIONE DEL NUCLEO
ACQUISIZIONE DELLA
MORFOLOGIA NUCLEARE
CARATTERISTICA DELLA
SPECIE
2) FORMAZIONE DI ORGANI
SPECIALIZZATI CHE DEBBONO
FUNZIONARE DURANTE IL
TRASFERIMENTO DELLO SPERMATOZOO
E LA FECONDAZIONE
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MODIFICAZIONI NUCLEARI: CONDENSAZIONE DELLA CROMATINA
 permette una notevole riduzione del volume nucleare
 aiuta a dare una forma affusolata alla cellula e a rendere più facile
la locomozione
 Il DNA risulta meno soggetto a danni fisici e a mutazioni
La condensazione può derivare:
1) DALLA RIMOZIONE DELLE PROTEINE ASSOCIATE ALLA
CROMATINA
2) DALLA FORMAZIONE DI COMPLESSI
DNA-PROTEINA
SPECIALI
DI
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RIMOZIONE DELLE PROTEINE ASSOCIATE ALLA CROMATINA
VENGONO SOSTITUITI GLI ISTONI SOMATICI PREESISTENTI CON
FORMAZIONE DI CROMATINA + PROTEINE SPECIALIZZATE
Le proteine che formano la cromatina altamente condensata dello spermatozoo
rientrano in 3 categorie:
1.
PROTAMMINE (salmoni, trote, pollo)
COMPLESSO DNA-PROTAMMINA: CONFIGURAZIONE DIVERSA DA QUELLA
A NUCLEOSOMI DELLA CROMATINA SOMATICA
GLI ISTONI VENGONO MODIFICATI ENZIMATICAMENTE. QUESTO
CAMBIAMENTO DESTABILIZZA IL COMPLESSO DNA-ISTONE E
PERMETTE CHE LE PROTAMMINE SOSTITUISCANO GLI ISTONI
2.
ISTONI (carpe, rane)
3.
ALTRE PROTEINE BASICHE SPECIFICHE (molti mammiferi, Anfibi, pesci)
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Il DNA risulta:
– SOLIDAMENTE IMPACCHETTATO
– GENETICAMENTE INATTIVO
Da questo momento in poi, poiché il DNA non trascrive, la sintesi delle
proteine, essenziale per il completamento della spermiogenesi, usa
molecole di mRNA accumulato (Es. di regolazione genica posttrascrizionale).
MODIFICAZIONE NUCLEARI: ACQUISIZIONE DELLA MORFOLOGIA
NUCLEARE CARATTERISTICA DELLA SPECIE
I cambiamenti morfologici avvengono in contemporanea alla
condensazione della cromatina.
TEORIE DIVERSE:
A)
Le forme nucleari particolari derivano dal tipo di interazione DNAproteina durante la condensazione
B)
La forma del nucleo è prodotta
dalla pressione esercitata da
microtubuli all’esterno del nucleo (dimostrato in Drosophila; non c’è
una prova simile per altre specie)
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FORMAZIONE DEGLI ORGANULI DELLO SPERMATOZOO
La presenza quasi universale dell’ACROSOMA sulla testa dello spermatozoo è un
esempio notevole di conservazione evolutiva
ACROSOMA = LISOSOMA MODIFICATO (per la presenza di enzimi litici)
GRANULI PROACROSOMICI (APP. DEL GOLGI)

UNIONE DI PIU’ GRANULI

VESCICOLA ACROSOMICA CHE CONTIENE
UNO SPESSO GRANULO ACROSOMICO
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REGOLAZIONE ORMONALE DELLA SPERMATOGENESI
La differenziazione della cellule germinali avviene sotto lo stimolo
dell’ormone steroideo TESTOSTERONE prodotto dalle cellule del Leydig.
Produzione di TESTOSTERONE regolata da un’ormone gonadotropo
prodotto dall’ipofisi, l’ormone LUTEINIZZANTE (LH) o ICSH
(Interstitial Cell Stimulating Hormon)
L’altro
ormone
gonadotropo,
l’FSH
(ORMONE
FOLLICOLO
STIMOLANTE) ha come cellule bersaglio le CELLULE DEL SERTOLI
EFFETTO: nei Mammiferi stimola il rilascio di una proteina (ABP) che
lega gli androgeni. Questa proteina ha un’alta affinità per il
testosterone ed ha la funzione di trattenere lo steroide all’interno dei
tubuli seminiferi e rafforzare i suoi effetti sulla spermatogenesi.
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MOLECOLE IMPLICATE NELLA REGOLAZIONE DELLA SPERMATOGENESI
(MAMMIFERI)
ANDROGENI: (TESTOSTERONE) – secreto dalle cellule del LEYDIG
LH o ICSH, FSH – secreti dall’adenoipofisi sotto il controllo di GnRH di
provenienza ipotalamica
ABP (Androgen – Binding Protein) – secreta dalle cellule del Sertoli. Lega il
testosterone e lo trattiene nei tubuli seminiferi
FATTORI DI CRESCITA (Growth Factor) – proteine che si legano ai recettori
di superficie delle cellule bersaglio e possono:
1) STIMOLARE LA DIVISIONE CELLULARE
2) ALTERARE IL DESTINO CELLULARE
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FATTORI DI CRESCITA
SGF (SEMINIFEROUS GROWTH FACTOR)
Stimola la proliferazione della cellule somatiche e la produzione di vasi sanguigni
nel testicolo durante lo sviluppo fetale e post-natale
Nell’adulto le cellule del Sertoli producono la SGP-2 (SULFATED GLYCOPROTEIN2) nota come CLASTERINA o APOLIPOPROTEINA J in risposta alla propria
produzione di SGF (Es. di INTERAZIONE AUTOCRINA)
SGP-2 è il prodotto maggiore di secrezione delle cellule del Sertoli adulte.
E’ comunque anche un esempio di INTERAZIONE PARACRINA perché si lega alle
membrane degli spermatozoi.
Sembra coinvolta nel proteggere le cellule dalla morte cellulare (apoptosi).
INTERAZIONI PARACRINE = Segnali che provengono da cellule vicine.
INTERAZIONI ENDOCRINE = Segnali che si originano a distanza e sono distribuiti via ematica (ormoni).
INTERAZIONI AUTOCRINE = Segnali che provengono dalla cellula stessa.
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INIBINA = fattore di crescita rilasciato dalle cellule del Sertoli che inibisce la
secrezione di FSH adenoipofisario. Fa parte della superfamiglia delle TGF-B. E’
composta da due differenti polipeptidi (una catena α e una β). Stimola la
produzione di testosterone.
ATTIVINA = fattore di crescita rilasciato anch’esso dalle cellule del Sertoli.
Attiva la secrezione di ormoni adenoipofisari. Formata da due catene β. Inibisce
la secrezione di testosterone.
BMP-8b (Bone Morphogenetic Protein) = agisce sulla spermatogenesi. La sua
presenza è stata dimostrata con la tecnica del knock-out genico. Su topi mutanti
ha dimostrato due effetti distinti:
1) Durante l’età puberale le cellule germinali mostrano una perdita o una ridotta
capacità di proliferare e perdono la capacità di differenziarsi.
2) Nell’adulto gli spermatociti hanno un’elevata incidenza di apoptosi che conduce
alla sterilità.
BMP-8 è quindi indispensabile per la proliferazione delle cellule germinali nella
pubertà e per il mantenimento delle cellule germinali nell’adulto.
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STH (ORMONE SOMATOTROPO)

CELLULE DEL SERTOLI

Promuovono ed assistono il processo di differenziamento e
maturazione dello spermatozoo rilasciando:
1)
2)
3)
SOMATOMEDINE (GF)
SUBSTRATI ENERGETICI
FATTORI NUTRITIVI
e sintetizzando:
4)
PROTEINE DI TRASPORTO PER IONI RAMEICI O FERRICI
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OVOGENESI
L’OVOGENESI è un processo
che
si
con
periodi
volte
mitotica
svolge
lentamente,
di
arresto
lunghi.
L’attività
degli
Vertebrati
a
ovogoni
superiori
genere
limitata
iniziale
dello
al
è
nei
in
periodo
sviluppo
(nel
pulcino termina 4 gg. prima
della schiusa, nel coniglio non
supera il decimo giorno dello
sviluppo embrionale, nell’uomo
termina
verso
la
15a
settimana di vita fetale)
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STRUTTURA DELL’OVARIO
Varietà di struttura e di organizzazione in relazione al tipo di uovo
maturato ed alla fisiologia della riproduzione.
Nei Vertebrati troviamo ovari CAVI (Anfibi) e ovari PIENI (Mammiferi)
ANFIBI
-OVARI POSTI AL RIDOSSO DEL MESONEFRO
-EMETTONO LE UOVA NEL CELOMA
-DA QUI RAGGIUNGONO GLI OVIDUTTI
-VENGONO TRASPORTATE SINO ALLA CLOACA
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Gli OVOCITI I si circondano di cellule nutrici somatiche con funzione di
cellule follicolari e costituiscono il FOLLICOLO OVARICO
Intorno all’ovario l’epitelio peritoneale costituisce la TECA ESTERNA, al di
sotto del quale vi è un altro strato cellulare, la TECA INTERNA.
Le CELLULE FOLLICOLARI, poste su uno o più strati, restano a contatto
diretto con l’ovocita per tutto lo sviluppo elaborando attorno ad esso un sottile
strato che contribuisce alla formazione della membrana vitellina. Durante
l’accrescimento dell’ovocita, le cellule nutritive follicolari proliferano formando
uno strato più o meno spesso, la GRANULOSA.
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MAMMIFERI
L’ovario è ricoperto da una capsula fibrosa a sua volta
ricoperto da un epitelio con la funzione di trasporto
di fluidi, lipidi ed altre sostanze.
Distinguiamo due parti:
- CORTICALE (più esterna): contiene le cellule
germinali, racchiuse dentro i follicoli.
- MIDOLLARE (più interna): tessuto connettivo
riccamente vascolarizzato.
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IL FOLLICOLO OVARICO
FOLLICOLO PRIMORDIALE l’ovocita è circondato da un singolo strato di cellule follicolari
appiattite
FOLLICOLO PRIMARIO l’epitelio follicolare diventa cilindrico e tra esso e l’ovocita si
comincia a formare la ZONA PELLUCIDA
FOLLICOLO SECONDARIO completamento della
diventa pluristratificato (M. GRANULOSA)
zona pellucida. L’epitelio follicolare
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FOLLICOLO TERZIARIO o DI GRAAF
Fra le cellule della granulosa compaiono
spazi contenenti liquido che confluiscono in
un’unica cavità (ANTRO FOLLICOLARE).
A questo punto l’ovocita è in posizione
eccentrica, inglobato da un cumulo di
cellule follicolari (CUMULO OOFORO) ed
è
circondato
da
due
membrane:
MEMBRANA PELLUCIDA (si forma tra
ovocita e cellule follicolari) e CORONA
RADIATA (cellule più interne del cumulo
ooforo a disposizione radiata). Le cellule
connettivali che delimitano il follicolo
costituiscono la TECA INTERNA, strato
di cellule ghiandolari da cui verranno
prodotti gli estrogeni.
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INVOLUCRI OVULARI
Due funzioni principali:
Nutritiva
Protettiva
Si distinguono a seconda della LORO ORIGINE in:
1)
INVOLUCRI PRIMARI – MEMBRANA VITELLINA prodotti
dall’uovo stesso
2)
INVOLUCRI SECONDARI – CORION prodotti dalle cellule
follicolari
3)
INVOLUCRI TERZIARI–ALBUME, MEMBRANA TESTACEA,
GUSCIO CALCAREO prodotti dalle vie genitali femminili
durante il passaggio delle uova attraverso esse.
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MEMBRANA VITELLINA
Subito al di sopra della membrana plasmatica. Nei Mammiferi
prende il nome di ZONA PELLUCIDA.
Avvenuta la fecondazione si trasforma in MEMBRANA DI
FECONDAZIONE grazie all’espulsione di materiale contenuto nei
GRANULI CORTICALI situati nel cortex dell’uovo.
CORION
Studiato con la microscopia elettronica.
Nella formazione del corion si osserva il sollevamento della
superficie dell’ovocita in tanti microvilli rivolti verso l’epitelio
follicolare e il deposito di una sostanza omogenea elettrondensa
nello spazio situato tra la superficie dell’ovocita e l’epitelio
follicolare (ZONA RADIATA).
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OVOGONI

OVOCITA I
MITOSI, ACCRESCIMENTO
con cellule follicolari appiattite
FOLLICOLO PRIMORDIALE
Gli ovogoni, a differenza di
quanto
accade
nella
linea
germinale maschile, completano
la loro divisione mitotica prima
della nascita
Alla pubertà nella donna
sopravvivono
400.000
ovociti primari
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ACCRESCIMENTO E MATURAZIONE
DELL’UOVO
-MODIFICAZIONI A CARICO
DEL
NUCLEO
(riduzione
meiotica e intensi fenomeni
di sintesi di materiale che
passa nell’ovoplasma)
-MODIFICAZIONI A CARICO
DELL’OVOPLASMA STESSO
(accumulo di nuovo citoplasma
e di tuorlo, acquisizione
dell’assetto specifico per lo
sviluppo del nuovo essere)
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ACCRESCIMENTO E MATURAZIONE DELL’UOVO:
MODIFICAZIONI A CARICO DEL NUCLEO
CROMOSOMI A SPAZZOLA
Durante l’AUXOCITOSI II aumenta il volume del nucleo e i cromosomi
si modificano profondamente (CROMOSOMI A SPAZZOLA).
Costituiti da un filamento centrale dal quale si dipartono numerose anse
a coppie simmetriche che sono dei ripiegamenti dei filamenti cromatinici
 ATTIVA SINTESI DI RNA
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RNA ribosomico
Durante tutta l’ovogenesi il nucleolo svolge intensa sintesi di ribosomi
necessari per le continue sintesi proteiche. All’inizio dello sviluppo dell’ovocita
vi sono 2-4 nucleoli; successivamente possono diventare più numerosi.
L’RNA ribosomico maggiore (cioè
componente dell’RNA dell’ovocita.
ribosomico è facilitata, in molti
meccanismo presente solo negli
DELL’RNA RIBOSOMICO.
RNA 18S, 28S e 5,8S) è il maggior
La sintesi di grandi quantità di RNA
organismi (Anfibi, Pesci, Insetti) da un
ovociti: l’AMPLIFICAZIONE DEI GENI
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Il nucleo dell’ovocita di Xenopus contiene centinaia di piccoli nucleoli che si
staccano dai cromosomi e vanno a localizzarsi principalmente alla periferia a
rivestire la superficie interna dell’involucro nucleare. Il processo di
amplificazione può essere facilmente rivelato mediante l’incorporazione di
timidina marcata con 3H nel DNA dell’ovocita; TUTTA L’INCORPORAZIONE
DELLA TIMIDINA E’ DOVUTA ALLA DUPLICAZIONE DEL DNA
NUCLEOLARE (negli ovociti non avviene alcuna altra sintesi di DNA).
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RNA 5S
- Sintesi molto rapida durante i primi stadi dell’ovogenesi, prima
del periodo della maggior sintesi di RNA 18S e 28S e delle
proteine ribosomiche
- Viene incorporato nei ribosomi dopo essere immagazzinato nelle
particelle di RNP
- Rappresenta il 45% dell’RNA totale di questi ovociti.
- Il genoma aploide di Xenopus contiene 20.000 geni per l’RNA
5S divisi in GENI SOMATICI e GENI DELL’OVOCITA, che
differiscono nella sequenza nucleotidica.
- L’RNA 5S prodotto dai geni somatici si degrada dopo la
sintesi, mentre quello prodotto dall’ovocita si accumula nelle
particelle RNP dove viene trattenuto per poter essere
assemblato nei ribosomi.
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MODALITA’ DEL TIPO “CERCHIO ROTANTE”
CIRCLE) NELL’AMPLIFICAZIONE DEGLI rDNA
(ROLLING
IN XENOPUS DALLE COPIE DI NUCLEOLO ESISTENTI
VENGONO PRODOTTE CIRCA 250 COPIE (per 4 nucleoli =
1000 segmenti)
Ciascuna di queste copie di rDNA si stacca dal filamento di
DNA che le ha codificate, si avvolge a cerchio e si aggrega a
proteine. Si originano così 1000 nucleoli che contengono a loro
volta 450 copie dei tre geni ribosomici maggiori.
In assenza di amplificazione genica a Xenopus
necessari 500 anni invece di pochi mesi.
sarebbero
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mRNA: sintesi e accumulo
- LA PRODUZIONE DI mRNA DURANTE L’OVOGENESI
AUMENTA CONSIDEREVOLMENTE.
- LA MAGGIOR PARTE DI QUESTI RNA VIENE
IMMAGAZZINATA NELLE RNP CITOPLASMATICHE.
- COSTITUISCE PARTE DEL POOL DI INFORMAZIONI
CON CUI LO ZIGOTE COMINCIA IL SUO SVILUPPO.
RNA transfer
Produzione parallela a quella dell’RNA 5S e, come questo,
viene accumulato nella stessa RNP in cui si trova l’RNA 5S.
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ACCRESCIMENTO E MATURAZIONE
DELL’UOVO:MODIFICAZIONI A CARICO
DELL’OVOPLASMA
a) L’ovogonio diventa ovocita I, inizia il
periodo
di
piccolo
accrescimento
(AUXOCITOSI I) con l’aumento della
massa citoplasmatica
b) L’ovocita I svolge la profase meiotica
che resta bloccata in diplotene; continua
il lento accrescimento dell’ovocita.
Segue il periodo di accrescimento medio
(AUXOCITOSI II) che coincide con la
fase di PREVITELLOGENESI.
Inizia
il
grande
accrescimento
(AUXOCITOSI III) durante il quale si
svolge la VITELLOGENESI
Inizia
la
MATURAZIONE
(completamento della I divisione meiotica
OVOCITA I – OVOCITA II + il primo
globulo polare o polocita)
c) L’ovocita II effettua la seconda divisione
meiotica e diviene uovo maturo. Viene
espulso il secondo globulo polare
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PREVITELLOGENESI

SINTESI DI CITOPLASMA

INCREMENTO DI ORGANELLI CITOPLASMATICI

SCARSA O NULLA SINTESI DI TUORLO
VITELLOGENESI
VITELLO: sostanza nutritiva per l’embrione (TUORLO)
Quasi tutte le proteine del tuorlo derivano dal fegato, il quale
sintetizza un complesso di lipidi e fosfoprotidi, il VITELLOGENO,
che tramite la via ematica, viene assunto dall’ovocita.
MODALITA’ DI FORMAZIONE DEL VITELLO
A) le sostanze penetrate nell’uovo sono chimicamente semplici
(glucidi, aa.) e il tuorlo viene sintetizzato dalla cellula stessa
(ovogenesi solitaria) INVERTEBRATI
B)
le sostanze, piu’ o meno elaborate, vengono fornite dalle
cellule follicolari (ovogenesi follicolare) VERTEBRATI
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CONTROLLO ORMONALE DELL’OVOGENESI
CICLO OVARICO
1. Accrescimento follicolare obbligato
A partire dalla pubertà si verifica
costantemente che alcuni follicoli
primordiali intraprendano la maturazione
senza stimolazione ormonale.
La cellula uovo aumenta di dimensioni,
l’epitelio follicolare si fa prima cubico,
mantenendosi comunque semplice
(follicolo primario), poi diventa
pluristratificato (follicolo secondario)
Le cellule epiteliali follicolari poggiano
su una membrana basale periferica
mentre in posizione apicale si forma la
zona pellucida. All’interno di questo nido
epiteliale si formano degli spazi
intercellulari che confluiscono tra loro
per dare l’antro follicolare (follicolo
terziario o di Graaf)
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CONTROLLO ORMONALE DELL’OVOGENESI
CICLO OVARICO
2. La sintesi degli ormoni
Sulla superficie delle cellule follicolari
compaiono recettori per l’ormone FSH
(ormone follicolo- stimolante), mentre
sulle cellule interstiziali limitrofe (le
cellule della teca interna) si rendono
disponibili i recettori per l’ormone LH
(ormone luteinizzante).
Il 7o giorno del ciclo mestruale, il
livello
degli
ormoni
gonadotropi
rilasciati
dall’ipofisi
risulta
incrementato.
Sotto l’effetto dell’FSH le cellule
follicolari (cellule della granulosa)
iniziano a produrre PROGESTERONE
(Pr) ed ESTRADIOLO (E2), mentre
l’LH stimola la teca interna a
sintetizzare
E2
(che
deriva
dall’aromatizzazione di androgeni da
parte delle cellule della teca).
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FSH
LH


CELLULE
FOLLICOLARI
DELLA
GRANULOSA
CELLULE
DELLA
TECA
INTERNA



Pr
E2
E2
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CONTROLLO ORMONALE DELL’OVOGENESI
CICLO OVARICO
Inizialmente tutti i follicoli terziari
vengono stimolati e contribuiscono
quindi alla sintesi ormonale. Tutti,
tranne il follicolo principale sono
comunque destinati a degenerare
(atresia follicolare) fra il 7° e il 14°
giorno del ciclo.
Sulle cellule della granulosa del
follicolo sopravvissuto compaiono altri
recettori per l’E2. L’ E2 rilasciato
dalle cellule della teca provoca
un’ulteriore onda di proliferazione
delle cellule della granulosa e quindi un
aumento della produzione di E2 da
parte del follicolo principale (si tratta
di un tipico esempio di autostimolazione)
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CONTROLLO ORMONALE DELL’OVOGENESI
CICLO OVARICO
3. L’ovulazione
L’aumento del livello di E2 provoca un picco nella
concentrazione di LH in circolo (14o giorno del
ciclo).
OVULAZIONE  SCOPPIO DEL FOLLICOLO
Dopo l’ovulazione il follicolo scoppiato si
trasforma in CORPO LUTEO, che è esso stesso
una struttura endocrina: produce infatti Pr e
piccole quantità di E2.
Il tessuto connettivo vascolarizzato della teca
interna attraversa la membrana basale della
granulosa e penetra tra le cellule che la
compongono. Con l’ingresso dei vasi sanguigni si
verifica un aumento improvviso di Pr ed E2.
Se l’uovo non è fecondato, il corpo luteo
degenera da 8 a 10 giorni dopo l’ovulazione
(LUTEOLISI).
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CICLO MESTRUALE
Sovrapposizione di ciclo ovarico e ciclo uterino
L’OVULAZIONE (14o giorno) RAPPRESENTA L’EVENTO
CENTRALE DEL CICLO MESTRUALE (28 gg.)
1 → 14 (circa)
FASE FOLLICOLARE
(preparazione all’ovulazione)
FASE PROLIFERATIVA
(rigenerazione della mucosa uterina)
15 → 28
FASE DEL CORPO LUTEO
FASE SECRETIVA
(preparazione della mucosa uterina
all’impianto dell’uovo fecondato)
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CICLO OVARICO: fase follicolare
 Le cellule della granulosa del follicolo producono Pr che rimane all’interno dell’antro
follicolare e favorisce la maturazione della cellula uovo. La teca interna sintetizza E2
che viene immesso nel ciclo sanguigno. L’E2 ha inizialmente un effetto inibitorio sul
sistema ipotalamo-ipofisario in modo tale da mantenere costanti i livelli di FSH e LH e
la sua stessa concentrazione.
 L’ E2 stesso prodotto dalle cellule della teca interna del follicolo stimola le cellule della
propria granulosa a produrre estrogeni, indipendentemente dall’ipofisi.
 La quantita’ di E2 nel sangue aumenta improvvisamente causando un picco di E2, il quale,
dopo 14 ore innesca nell’ipofisi un rilascio di grandi quantita’ di LH.
 IL PICCO DI LH CHE IN TAL MODO SI DETERMINA PORTA ALL’OVULAZIONE
DOPO 10 ORE
14
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CICLO OVARICO: fase del corpo luteo
Il follicolo scoppiato si trasforma in corpo
luteo e produce elevate quantità di E2 e di
Pr, il quale ultimo induce il differenziamento
della mucosa uterina.
Se non si verifica l’impianto dell’uovo
fecondato nella mucosa uterina, non si ha
formazione
di
HCG
(Human
Chorionic
Gonadotrophin) e nel corpo luteo si forma
l’ormone OSSITOCINA, il quale porta alla
degenerazione il suo stesso organo produttore
(luteolisi).
La mestruazione (emorragia da soppressione)
è causata dalla degenerazione del corpo luteo
e quindi dal calo di E2 e di Pr
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CICLO UTERINO
FASE PROLIFERATIVA
Rigenerazione
della
mucosa
uterina (attività proliferativa
dei
residui
delle
ghiandole
uterine con il contributo di
vene
e
arterie)
(sotto
l’influsso dell’E2)
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CICLO UTERINO
FASE SECRETIVA
dal 14o giorno inizia il differenziamento nei
dotti ghiandolari (sotto l’effetto del Pr).
Nella fase avanzata i tre strati della
mucosa appaiono completamente sviluppati.
Procedendo verso il lume uterino si
distinguono tre zone distinte:
ZONA BASALE: ricca di cellule, contiene le
porzioni
basali
delle
ghiandole
indifferenziate; da questa zona si rigenera,
dopo la mestruazione, l’intera mucosa.
ZONA SPUGNOSA: caratterizzata da
tessuto connettivo lasso e dai dotti
ghiandolari a percorso tortuoso e spesso
allargato.
ZONA COMPATTA: cellule connettivali
stipate,
dotti
ghiandolari
rettilinei
delimitati da un epitelio cubico.
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Nell’endometrio
compaiono
le
CELLULE
GRANULOSE che producono PROLATTINA e
RELASSINA, ormoni ad azione locale che
favoriscono la disgregazione della mucosa uterina
(se non c’è gravidanza) o la trasformazione della
decidua uterina (in caso di impianto dell’uovo
fecondato)
NO impianto dello zigote nella mucosa

1.l’altezza della mucosa decresce
2.il corpo luteo degenera
3.la caduta di E2 e Pr dà avvio al flusso mestruale
SI impianto dello zigote nella mucosa

Il trofoblasto (strato epiteliale che
circonda la blastocisti) penetra nella
parete uterina, lisando e fagocitando le
cellule della decidua basale.
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LA REAZIONE DECIDUALE
DECIDUA
Trasformazione della mucosa uterina dopo l’impianto
della blastocisti sotto l’influsso del Pr

Accumulo di glicogeno e lipidi da parte delle cellule
connettivali che diventano poliedriche e si rigonfiano
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IPOTALAMO

GnRH

ADENOIPOFISI
CELLULE FOLLICOLARI
(GRANULOSA)

Pr

PREPARAZIONE DELLA
MUCOSA UTERINA
ALL’IMPIANTO
DELL’UOVO FECONDATO
TECA INTERNA

FSH
LH

FOLLICOLO
OVARICO

picco di E2

14 ore
picco di LH

10 ore
OVULAZIONE

SCOPPIO DEL FOLLICOLO

RIGENERAZIONE DELLA
MUCOSA UTERINA
FORMAZIONE DEL
CORPO LUTEO

Pr
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LA CONTRACCEZIONE ORMONALE FEMMINILE
Introdotta da G. Pincus nel 1956
Prevede
l’assunzione
ANTICONCEZIONALE)
orale
di
estro-progestinici
(PILLOLA
La distruzione operata dal fegato degli steroidi naturali assunti per
via orale ha determinato l’utilizzazione di ormoni artificiali (Es. etinilestradiolo) e di progestativi di sintesi (derivati dal norgestrel)
Il blocco della secrezione gonadotropinica ipofisaria è determinato
principalmente dal progestinico. L’estrogeno viene somministrato
perché la sua produzione è conseguentemente bloccata a livello
ovarico
I due ormoni vengono somministrati ciclicamente per simulare i cicli
fisiologici. Il ciclo ovarico viene soppresso, mentre quello uterino
avviene regolarmente. Il rischio di gravidanza è attualmente  1%
Il rischio di cancerogenesi indotta dalla pillola anticoncezionale
sembra essere molto basso, ma il rischio di malattie cardiovascolari è
abbastanza elevato
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LA PILLOLA DEL GIORNO DOPO
Prevede l’assunzione orale all’indomani di un rapporto sessuale,
del quale si temono le conseguenze, di forti dosi di estrogeni
(etinil-estradiolo 100 g) e di un progestinico (500 g) nel
breve periodo di 12 ore
L’azione di questo mix di steroidi determina modificazioni della
secrezione e della motilità tubarica e comporta alterazioni
endometriali che impediscono l’annidamento della blastocisti. Il
rischio di gravidanza sarebbe di circa 3%
Da qualche anno è stata proposta allo stesso scopo la
somministrazione orale di un farmaco antiprogesterone, il
mifepristone in dose unica. Il rischio di gravidanza sarebbe
prossimo allo 0% se associato alla somministrazione locale di
prostaglandine (CONTRACCEZIONE
LUTEALE
TARDIVA
OCCASIONALE)
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