SPERMATOGENESI, OOGENESI, FECONDAZIONE,ANNIDAMENTO E PLACENTAZIONE

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1 Lezione di ginecologia del 12/03/03 H Prof. N. Colombo Sbob. Debora Fumagalli SPERMATOGENESI, OOGENESI, FECONDAZIONE,ANNIDAMENTO E PLACENTAZIONE La lezione ha trattato tutti gli argomenti sopra indicati; sono state presentate anche delle immagini, che mi è stato però impossibile riproporre. Lascerò quindi in copisteria alcune immagini viste a lezione, più altre che ho trovato sul libro di ginecologia ( Pescetto) o su quello di embriologia ( Casasco), che possono essere d aiuto nella comprensione di alcuni argomenti. Prima di parlare di fecondazione sarebbe opportuno fare qualche cenno ai processi di spermatogenesi e di oogenesi. Nel maschio adulto normale la produzione di spermatozoi è un processo continuo; inizia al momento della pubertà e continua sino alla senescenza, anche se il processo è meno efficiente negli ultimi anni di vita. Nella donna, invece, non è così in quanto la produzione di ovociti è ciclica ed è limitata alla sola età fertile. Il testicolo fornisce una pronta riserva di spermatozoi che vengono trasportati e conservati nelle strutture accessorie del sistema riproduttivo maschile fino alla eiaculazione. SVILUPPO DELLO SPERMATOZOO FIG 1 Nella fase precoce della differenziazione testicolare le cellule germinali primordiali ( spermatogoni) migrano nei tubuli seminiferi. Qui rimangono quiescenti sino all inizio dell adolescenza, quando gli spermatogoni cominciano a proliferare ed a dividersi per mitosi per diventare spermatociti primari. La meiosi non comincia sino alla pubertà. ( Nella donna, invece, questo processo si arresta e si completa solo al momento dell ovulazione). E importante sottolineare che esiste una differenza tra SPERMATOGENESI e SPERMIOGENESI. La spermiogenesi è infatti il processo di maturazione e differenziazione finale dallo spermatide allo spermatozoo e prevede: _ formazione dell acrosoma _ condensazione del nucleo nella testa dello spermatozoo _ formazione della coda o flagello, importante per il movimento dello spermatozoo. Tutti e 3 questi processi sono essenziali per la fecondazione. Nella FIG 2 si può vedere il processo di maturazione dello spermatozoo in una sezione di un tubulo seminifero. Da uno spermatogonio si forma uno spermatocita primario; da questo due spermatociti secondari e poi quattro spermatidi, che diverranno spermatozoi e saranno rilasciati nel lume del tubulo seminifero. FIG 3 In questa figura si può invece vedere la struttura dello spermatozoo, che è tale da consentire lo svolgersi delle funzioni dello spermatozoo stesso. Si ha una testa, ricoperta dall acrosoma, una parte intermedia e una parte finale, la coda, essenziale per il movimento. FIG 4/5 L acrosoma, che riveste non tutta ma buona parte della testa, è una struttura molto importante in quanto contiene alcuni enzimi assolutamente indispensabili al momento della fecondazione. A livello della testa si possono vedere diverse membrane: la m. nucleare, che riveste il nucleo, la testa dello spermatozoo; le m. acrosomiale interna e acrosomiale esterna, che delimitano la cavità acrosomiale, dove sono contenuti gli enzimi, e la m. plasmatica esternamente.

2 Nella figura si può anche vedere che a livello della parte intermedia si ha la presenza di mitocondri, importanti per dare energia agli spermatozoi. IL RILASCIO DELLO SPERMATOZOO FIG 6/7 A livello della parete dei tubuli seminiferi oltre agli spermatozoi si hanno altre cellule, le cellule di Sertoli, che svolgono un ruolo fondamentale nel rilascio dello spermatozoo nel lume tubulare. Gli spermatozoi sono adagiati sull epitelio delle cellule di Sertoli; poi si muovono verso la superficie della cellula e finalmente vengono rilasciati, lasciando dietro sé alcuni globuli citoplasmatici. Questo movimento verso il lume del tubulo seminifero è sostenuto dalla contrazione del citoplasma all apice della cellula di Sertoli. Altre cellule importanti sono le cellule interstiziali di Leydig, contenute nel tessuto connettivo che supporta i tubuli seminiferi. Sono la principale fonte di ormone androgeno maschile, il testosterone ( hanno quindi funzione endocrina) e agiscono sotto l influenza dell ormone luteinizzante, LH, che nel maschio viene anche chiamato ormone stimolante le cellule interstiziali ( ICSH). ( N.B. Le cellule di Sertoli sono sotto l influenza dell FSH). FIG 8 Una volta rilasciati nel lume dei tubuli seminiferi, gli spermatozoi devono percorrere un lungo tragitto prima all interno dell apparato genitale maschile, poi di quello femminile. I dotti seminiferi sono circa una ventina; sono convoluti e se venissero allungati coprirebbero una distanza di 10 metri. Essi convergono nella rete testis, che è collegata all epididimo mediante i vasi afferenti, che sono 8/12 tubuli che corrono dalla rete testis alla fine prossimale del dotto epididimo. Questo è un dotto singolo, attorcigliato su se stesso, arbitrariamente diviso in tre regioni: la testa, il corpo e la coda. Questa porta ai vasi deferenti, che, a loro volta, si congiungono al dotto delle vescicole seminali per formare il dotto eiaculatore comune alla periferia della prostata. Una volta l epididimo era considerato un semplice dotto tra il testicolo ed i vasi deferenti; ora si sa invece che svolge un ruolo importante nella maturazione degli spermatozoi. Le sue diverse parti possiedono attività localizzate speciali per la maturazione dello spermatozoo. Il processo di maturazione nell epididimo comprende modificazioni della membrana acrosomiale, consentendo allo spermatozoo importanti funzioni di movimento e di capacità di legare l ovocita e di fertilizzarlo. Gli spermatozoi, a livello della testa dell epididimo, sono immobili o mostrano movimenti anormali, progredendo in maniera circolare. Col passaggio attraverso l epididimo essi sviluppano la capacità di nuotare unidirezionalmente. Quindi, mentre il trasporto dello spermatozoo ai vasi efferenti è facilitato dall azione delle cilia e dalla contrazione della parete dei vasi, il trasporto lungo la testa ed il corpo dell epididimo è ottenuto con un movimento spontaneo, visto che lo spermatozoo matura e acquisisce capacità di movimento proprio lungo il tragitto. La velocità di passaggio nell epididimo varia da uomo a uomo ma è di circa 8/14 giorni. FIG 9 Il liquido seminale non contiene solo spermatozoi; infatti, durante l eiaculazione, gli spermatozoi ricevono liquido dalle VESCICOLE SEMINALI, dalla PROSTATA e dalle GHIANDOLE BULBOURETRALI DI COWPER, che sono i cosiddetti ORGANI ACCESSORI. Le vescicole seminali sono strutture pari localizzate dorsalmente alla vescica, esse riversano un liquido ricco di fruttosio nell uretra attraverso i dotti eiaculatori. La prostata circonda invece la base dell uretra e trasmette la sua secrezione nell uretra durante l eiaculazione attraverso piccoli dotti. La prostata secerne un fluido chiaro con un PH acido ed è ricco di fosfatasi acida, acido citrico, zinco ed un numero di enzimi proteolitici. Le ghiandole del Cowper producono un fluido lubrificante che mantiene umidificata l uretra. Al momento della massima eccitazione ed erezione il loro contenuto può essere rilasciato prima della eiaculazione, a volte portando con sé alcuni spermatozoi. Questo è il motivo per cui metodi contraccettivi come il coito interrotto possono comunque portare a delle gravidanze ( ATTENZIONE!!!).

3 Vediamo ora il trasporto dello spermatozoo in vagina. Lo sperma è eiaculato nel fornice posteriore della vagina, vicino all orificio uterino esterno e gli spermatozoi devono trovare la loro strada dalla vagina all apparato genitale interno. FIG 10 Le regioni anatomiche dell apparato genitale femminile in cui gli spermatozoi sopravvivono e si possono muovere per raggiungere il sito della fertilizzazione sono la VAGINA, la CERVICE, l UTERO e le TUBE DI FALLOPPIO. Queste regioni funzionano come serbatoio degli spermatozoi ma possono anche costituire una barriera. Infatti, gli spermatozoi contenuti in un eiaculato sono circa 200/500 milioni ( circa 12/120 milioni per ml, per un eiaculato di circa 3/5 ml) e in effetti per fecondare un ovulo basta uno spermatozoo; serve quindi qlc che ostacoli questo gran numero di spermatozoi. Lo sperma coagula immediatamente ad opera di proteine prodotte dalle vescicole seminali.; poi, però, entro 5/20 minuti, sotto l influenza degli enzimi fibrinolitici della prostata, avviene la liquefazione e gli spermatozoi vengono rilasciati dal loro contorno di liquido spermatico. E importante sottolineare che la prima parte dell eiaculato, che consiste prevalentemente di liquido prostatico, contiene la più alta concentrazione di spermatozoi mobili ed è quindi la parte più efficiente ai fini della fecondazione. E per questo che viene usata nella fecondazione artificiale proprio la prima parte dell eiaculato. Nella parte finale, costituita dal liquido delle vescicole seminali, gli spermatozoi sono invece meno concentrati; probabilmente questa parte svolge solo una funzione di trasporto. Vediamo come si comportano i vari costituenti dell apparato genitale femminile nei confronti del tragitto degli spermatozoi. La vagina non è un ambiente favorevole per lo spermatozoo, che si deteriora rapidamente nel suo PH acido. Gli spermatozoi che rimangono nella vagina molto presto mostrano un alterata capacità di movimento e diventano immobili dopo 2/6 ore. Quindi gli spermatozoi hanno poco tempo per raggiungere l utero e stabilire un rapporto con il muco cervicale. La cervice ed il suo muco hanno invece molte funzioni nel trasporto dello sperma: _ recettività di penetrazione durante la fase ovulatoria del ciclo con ridotta efficienza negli altri periodi; _ protezione dello sperma dall ambiente ostile della vagina; _ provvigionamento di nutrienti per dare energia agli spermatozoi, _ eliminare gli spermatozoi anomali; _ servire da serbatoio degli spermatozoi; _ esercitare influenza sulla capacitazione degli spermatozoi. Nella fase proliferativa terminale del ciclo mestruale, sotto l influenza degli estrogeni, l orificio cervicale diventa più largo, raggiungendo un diametro massimo di 3 mm al momento dell ovulazione. Inoltre, la quantità di muco cervicale prodotta nelle cripte endocervicali aumenta progressivamente da 2-60 mg/ giorno fino a 700 mg/giorno subito prima dell ovulazione. La viscosità e la cellularità DIMINUISCONO mentre AUMENTA la fluidità. Il muco cervicale è composto di micelle ( bande di mucina) che nella fase ovulatoria sono disposte in parallelo. Questa disposizione facilita l entrata dello spermatozoo in utero e nelle cripte cervicali dove vengono preservati. La penetrazione avviene più efficientemente in questo muco poiché gli spermatozoi sono orientati unidirezionalmente. FIG11 Riprendendo un po quanto visto, si può dire che gli spermatozoi eiaculati nel fornice vaginale posteriore si trovano in un ambiente poco favorevole alla loro sopravvivenza. Solo una parte di essi riesce a raggiungere il muco cervicale e ad indovarsi nelle cripte del canale cervicale( vedi ). Queste sono strutture molto importanti perché in esse gli spermatozoi possono rimanere per ben 4 giorni e da qui diversi gruppi di s. partono in tempi successivi verso le parti alte delle vie genitali femminili. Tutto ciò ha il significato di dilatare il tempo nel quale gli spermatozoi hanno la possibilità di incontrare l ovocita maturo e dar luogo alla fecondazione ( vedi dopo).

4 Vediamo ora cosa succede a livello dell utero. Il trasporto di spermatozoi nell utero è influenzato da numerosi fattori, incluso la intrinseca motilità dello spermatozoo, la contrattilità dell apparato genitale ed il movimento ciliare lungo la superficie dell endometrio. La motilità spermatica non è tuttavia un fattore critico dal momento che anche sostanze inerti possono raggiungere le tube. E da notare che molti leucociti compaiono nella cavità uterina 10/24 h dopo l entrata degli spermatozoi ed essi rimuovono l eccesso di spermatozoi. Vi è poi la giunzione utero-tubarica, importante per il passaggio dello spermatozoo nella tuba. Questa regione apparentemente agisce come una barriera selettiva che non lascia passare gli spermatozoi privi di motilità. Passano quindi solo gli spermatozoi più veloci, mobili, agili. Lo spermatozoo può passare dall orificio uterino esterno alla parte terminale della tuba ed alla cavità addominale in 5 minuti. Spermatozoi mobili sono stati osservati nella porzione ampollare della tuba e nella cavità addominale fino ad 85 ore dopo il coito. E stato ipotizzato che l istmo funzioni come reservoir di spermatozoi e che solo pochi spermatozoi alla volta passano lungo le tube al sito della possibile fecondazione. Lo spermatozoo è quindi arrivato nella tuba ma così come è stato eiaculato non è in grado di fecondare l ovocita. Deve quindi subire due importanti modificazioni: la CAPACITAZIONE e la REAZIONE ACROSOMIALE. La capacitazione è il processo attraverso il quale lo spermatozoo acquisisce la capacità di penetrare i vari strati che circondano l ovocita. Questo processo viene anche considerato come la parte finale della maturazione dello spermatozoo. Il processo consiste nella fuga dagli elementi del plasma seminale acquisiti durante l eiaculazione e da sostanze che rivestono lo spermatozoo durante il suo trasporto nei dotti maschili, che vanno a formare uno sperm coat che impedisce la fecondazione. Il tempo richiesto per la capacitazione nell uomo è di circa 5/6 h. Gli spermatozoi capacitati vanno incontro ad un riarrangiamento della membrana plasmatica che diventa più permeabile e fluida e sono quindi in grado di legarsi alla zona pellucida dell ovocita. La capacitazione è anche associata ad una iperattivazione della motilità spermatica, che facilita la penetrazione dello spermatozoo nell ovocita. LA CAPACITAZIONE è UN PREREQUISITO PER LA PERDITA DELLA MEMBRANA ACROSOMIALE CHE A SUA VOLTA E NECESSARIA PER IL RILASCIO DI ENZIMI PROTEOLITICI IMPORTANTI DURANTE LA PENETRAZIONE DELLO SPERMA. Gli spermatozoi capacitati raggiungono in alcune ore l ampolla tubarica ove avrà luogo la fecondazione. Nel tratto distale della tuba sono presenti, oltre al liquido tubarico, un quantitativo rilevante dei fluidi peritoneale e follicolare. Quest ultimo in modo particolare contiene sostanze come l albumina e il progesterone, capaci di stimolare la reazione acrosomiale e di indurre un attivazione della motilità spermatica. Gli stessi effetti vengono esercitati anche dalle secrezioni delle cellule del cumolo ooforo che circondano l ovocita. In modo particolare una glicoproteina della zona pellucida, denominata zp3, è capace di indurre la reazione acrosomiale e di stabilire un legame stabile con lo spermatozoo. La reazione acrosomiale comporta un massiccio afflusso di calcio extracellulare all interno dello spermatozoo; lo ione attiva una serie di processi biochimici che producono come effetto finale la frammentazione della membrana acrosomiale esterna con liberazione degli enzimi contenuti nell acrosoma. La reazione acrosomiale comporta ( FIG 12 ): _ fusione della membrana plasmatica e della membrana acrosomiale esterna con rigonfiamento della porzione anteriore dell acrosoma; _ comparsa di punti di rottura nelle due membrane fuse; _ formazione di vescicole con emissione nel mezzo circostante del contenuto acrosomiale. Gli enzimi emessi durante la reazione acrosomiale comprendono: ACROSINA, IALURONIDASI, NEURAMINIDASI, CATEPSINA D, FOSFOLIPASIA. Come vedremo, questi enzimi sono fondamentali per far sì che avvenga la fecondazione.

5 Quindi: dal momento della sua formazione iniziale nel testicolo, attraverso il suo trasporto e le modificazioni nell apparato genitale femminile, lo spermatozoo è in uno stato di continuo cambiamento. Inizialmente è modificato dal sistema di trasporto nel tratto genitale maschile (epididimo ); dopo l eiaculazione è esposto al plasma seminale; deve poi attraversare ambienti diversi come la vagina, la cervice, l utero e la tuba, dove avviene la capacitazione. SOLO UNO SPERMATOZOO TRA MILIONI SOPRAVVIVERA E RAGGIUNGERA LO STADIO NECESSARIO PER UNA FERTILIZZAZIONE DI SUCCESSO. Gli altri moriranno e saranno fagocitati. Parliamo ora invece dell OVOCITA. Le cellule germinali femminili, a differenza delle maschili, hanno un numero fisso alla nascita e sono bloccate alla profase della prima divisione meiotica. 36 ore prima dell ovulazione il nucleo è largo e rotondo e viene chiamato vescicolare. Subito prima della ovulazione si completa la prima divisione meiotica e si ha il rilascio del primo globulo polare, che viene estromesso dall ovocita con i suoi cromosomi, che vengono quindi eliminati. La seconda divisione meiotica si avrà invece solo se l ovocita verrà fecondato e a quel punto si avrà anche l espulsione del secondo globulo polare. Ecco com è l ovocita pronto per la fecondazione ( FIG 13 ): microns di diametro Circondato dalla zona pellucida (coperta proteica) spessa 20 microns Sovrastato dal cumulo ooforo, costituito da strati di cellule follicolari Le cellule follicolari più vicine alla zona pellucida formano la corona radiata. Vediamo ora il percorso dell ovocita; iniziamo dal pick up dalle tube di Falloppio. Le tube svolgono funzioni essenziali nella riproduzione: Trasferimento dell ovocita nel lume tubarico Mantenimento dell ovocita e dello spermatozoo Sede della fecondazione Sede di numerose divisioni cellulari nei primi stadi della vita umana O Infine si occupa anche del trasferimento dell uovo fecondato nell utero dopo un intervallo esatto di 3 giorni. Le tube sono opportunamente disegnate per le loro funzioni Al loro estremo distale presentano delle fimbrie, proiezioni simili alle dita O Le fimbrie presentano in superficie della cilia che si muovono in direzione del lume tubarico dirigendo ogni fluido e ogni particella nella direzione della cavità uterina. L ovocita appena rilasciato, insieme alla sua nuvola di cellule del cumulo, giunge in diretto contatto con le cilia delle fimbrie che lo trasportano verso il lume tubarico La relazione tra le fimbrie e l ovaio è inoltre modificata da una struttura che dall ostio tubarico va verso la superficie ovarica: il legamento tubo-ovarico o fimbria ovarica Questo contiene elementi muscolari che possono contrarsi durante l ovulazione determinando l allineamento dell ostio tubarico con la superficie ovarica Un altro meccanismo del pick up dell ovocita coinvolge la corrente di fluido che normalmente corre lungo il lume tubarico Le cellule ciliate non sono solo nelle fimbrie ma lungo tutto il percorso delle tube Il battito delle cilia crea una corrente nel lume tubarico:

6 E stato dimostrato che particelle poste nel cavo del Douglas possono essere trasportate dalla cavità peritoneale nell utero ed arrivare alla cervice. E probabile che, attraverso lo stesso meccanismo, un ovocita depositato nel cavo del Douglas possa essere trasportato dalla cavità peritoneale all interno della tuba Questo può spiegare le gravidanze che possono occorrere in pazienti sottoposte a chirurgia, in cui rimane una sola tuba controlaterale all unico ovaio residuo La muscolatura tubarica può svolgere un ruolo nel trasporto dell ovocita all interno del suo lume La caduta di estrogeni che si verifica subito dopo l ovulazione coincide con un aumento della contrattilità tubarica Anche le prostaglandine sono state implicate nella contrattilità tubarica: soprattutto la PGF2a compare ad alte concentrazioni nel lume tubarico a cavallo dell ovulazione Tutti questi cambiamenti sono volti a facilitare il procedere dell ovocita nella tuba e potrarlo all incontro con lo spermatozoo. L ovocita è trattenuto temporaneamente nell ampolla, vicino alla giunzione tra ampolla e istmo. Verrà rilasciato nella cavità uterina 3 giorni dopo l ovulazione. Ricordo che invece gli spermatozoi rimangono 4 giorni nella cervice, a livello delle cripte; questo, associato al fatto che gli ovociti debbano aspettare 3 giorni per essere rilasciati nell utero, fa sì che la fecondazione possa avvenire in un arco di tempo di 7 giorni! Un altra importante funzione della tuba è quella di produrre un ambiente idoneo allo spermatozoo ed all ovocita Le cellule secretorie della tuba si modificano durante il ciclo mestruale: sono basse ed inattive all inizio del ciclo e diventano alte e colonnari in prossimità dell ovulazione sotto l influenza degli estrogeni Dopo aver visto la struttura e la preparazione dello spermatozoo e dell ovocita al loro incontro vediamo ora come avviene della FECONDAZIONE. FIG 14 Il processo della fecondazione inizia quando lo spermatozoo capacitato viene in contatto con l ovocita e il cumulo di cellule che lo circondano e va incontro alla reazione acrosomiale. Lo spermatozoo, però, prima di raggiungere l ovocita deve penetrare attraverso il cumulo ooforo, la corona radiata e la zona pellucida Le cellule del cumulo sono immerse in una matrice spessa e ricca di acido ialuronico. L acrosoma, situato sulla testa dello spermatozoo, contiene, come visto, l enzima ialuronidasi, capace di depolimerizzare l acido ialuronico La ialuronidasi separa le cellule del cumulo ooforo e le disperde. La dispersione è completata dalle cilia della

7 Tuba. Lo spermatozoo è quindi penetrato nel cumulo ooforo. Si trova ora davanti allo strato interno delle cellule che circondano l ovocita, la corona radiata, che presenta un aspetto più denso La parte più interna della corona radiata invia delle propaggini verso ed attraverso la zona pellucida Questo loro aggancio alla zona e tra di loro viene perso sotto l influenza del bicarbonato, contenuto nel fluido tubarico Forse anche un enzima dell acrosoma contribuisce a questo processo. Quindi, lo spermatozoo ha superato anche la corona radiata. Il legame tra questa e la zona pellucida è stato interrotto e ora lo spermatozoo si trova davanti proprio alla zona pellucida, un denso strato proteico. La penetrazione di questa zona avviene attraverso il rilascio dell enzima acrosomiale chiamato acrosina L acrosina dissolve la zona pellucida mentre lo spermatozoo la attraversa Avendo superato la zona pellucida lo spermatozoo si trova nello spazio perivitellino A questo punto avviene l aggancio alla membrana dell ovocita La membrana contiene una speciale sostanza che funziona da recettore per lo spermatozoo Una volta che lo spermatozoo si è attaccato alla membrana, avvengono delle modificazioni elettriche rapide che prevengono la penetrazione di altri spermatozoi. Quando lo spermatozoo è penetrato, vengono rilasciati i granuli corticali I granuli corticali sono delle particelle intracellulari localizzate alla periferia dell ovocita e contengono enzimi proteolitici anch essi deputati a prevenire l adesione di altri spermatozoi alla membrana Le modificazioni elettriche precedono il rilascio dei granuli Lo spermatozoo è ora interamente penetrato con la testa e la coda nel citoplasma dell ovocita; il suo corredo cromosomico, addensato, a contatto con l ooplasma si svolge e la testa dello spermatozoo dà origine a quello che si chiama PRONUCLEO MASCHILE, che contiene un numero aploide di cromosomi. Sempre nell ooplasma si trova il nucleo dell ovocita, che dà luogo al PRONUCLEO FEMMINILE, anch esso con contenuto aploide di cromosomi. Questi due pronuclei gradatamente aumentano di volume, migrano al centro della cellula e si fondono. Con la fusione del pronucleo maschile e femminile la cellula ricostituisce il suo corredo cromosomico diploide. Questo è lo ZIGOTE. Avviene quindi la prima divisione mitotica con la costituzione del PREEMBRIONE allo stadio di due cellule. Il clivaggio del preembrione avviene nella tuba, è attivamente sostenuto dalle secrezioni tubariche e porta alla formazione di un preembrione formato da numerose cellule chiamate blastomeri. FIG 15 Quindi: subito dopo la fecondazione, lo zigote va incontro ad una serie di divisioni mitotiche, una ogni circa 12 ore, e le cellule figlie, dette blastomeri, restano sempre contenute nella membrana pellucida

8 Man mano che aumentano di numero diminuiscono di dimensione e fino allo stadio di 4-8 sono totipotenti L insieme dei blastomeri ha un aspetto di mora e viene chiamato MORULA. La morula entra nell utero al quarto-quinto giorno dopo la fecondazione. Durante i 2-3 giorni successivi giace libera nella cavità uterina ed è bagnata dalle secrezioni uterine che sciolgono la membrana pellucida. A partire dallo stadio di 16 cellule gli spazi intercellulari confluiscono a formare una cavità centrale e la morula diviene BLASTOCISTI. La blastocisti ha una cavità interna,detta CAVITA BLASTOCISTICA, in cui si isola un gruppo di cellule che vengono chiamate MASSA CELLULARE INTERNA, da cui deriverà l embrione Le sue dimensioni non sono molto più grandi dell ovocita. Esternamente appare come uno strato di cellule strettamente unite. La blastocisti rimane libera nella cavità uterina per 2-3 giorni prima di iniziare l annidamento E ancora circondata dalla zona pellucida, ma presto ne fuoriesce ( fenomeno dell estrusione) La parte esterna della blastocisti si differenzia in TROFOBLASTO, tessuto dotato di attività proteolitica, atto a penetrare attraverso la decidua uterina per consentire l impianto. FIG16 L IMPIANTO o ANNIDAMENTO e il processo mediante cui il trofoblasto aderisce alla parete uterina e vi penetra sino a raggiungere l apparato circolatorio materno In circa due terzi dei casi avviene sulla parete posteriore del corpo dell utero, sulla linea mediana; in un terzo sulla parete anteriore. L annidamento esige una serie di risposte integrate tra il sistema endocrino materno, l utero e l embrione: _ devono essere trascorsi 2-3 giorni dall ingresso della blastocisti nell utero _gli enzimi contenuti nell utero devono avere sciolto la zona pellucida _l endometrio deve essere in fase secretiva. FIG 17 Il processo avviene in tre tempi: _apposizione della blastocisti alla superficie dell endometrio _adesione della blastocisti alla superficie dell endometrio _progressiva penetrazione nello spessore della mucosa. Quindi: APPOSIZIONE, ADESIONE, PENETRAZIONE. Avvenuta l adesione, i microvilli del trofoblasto si interdigitano con quelli delle cellule epiteliali e si formano giunzioni di membrana Il trofoblasto produce quindi enzimi che digeriscono la matrice intercellulare, che tiene unite le cellule della superficie endometriale Una volta aperto il varco il trofoblasto penetra tra le cellule e le separa, fagocitando quelle morte Le cellule trofoblastiche più interne si differenziano nel CITOTROFOBLASTO e quelle più esterne nel SINCIZIOTROFOBLASTO, dotato di funzione secretoria determinante per l impianto Il trofoblasto produce proteine e steroidi: la hcg (gonadotropina corionica umana ) è dosabile nel sangue materno già dopo 9 giorni dalla fecondazione e forse anche prima dell impianto. E per questo che nei test di gravidanza si va proprio a valutare la concentrazione dell hcg! Entro 3-5 giorni l embrione è completamente circondato dall epitelio e dallo stroma uterino Entro il giorno dalla fecondazione, le strutture del trofoblasto alla periferia della blastocisti assomigliano ai villi della placenta matura e la massa cellulare interna comincia ad organizzarsi nell embrione proprio FIG 18 Riassunto degli eventi dall ovulazione all impianto: _L ovocita ovulato è trasportato all ampolla tubarica dall azione delle cilia delle fimbrie _La penetrazione dello spermatozoo avviene nella ampolla. Entro 12 ore si formano il pronucleo maschile e femminile

9 _Entro 38 ore dalla penetrazione dello spermatozoo avviene la prima divisione e alla fine del terzo giorno, lo zigote attraverso un serie di successive divisioni ha raggiunto la forma di morula con 8-16 cellule, passa attraverso l istmo ed entra nell utero dove galleggia libero per altri 3-4 giorni mentre continua a svilupparsi _Si forma la blastocisti, composta dalla massa cellulare interna ed un singolo strato di cellule trofoblastiche _Durante il 5-6 giorno le cellule del trofoblasto nella regione della massa cellulare interna cominciano a proliferare ed a formare il cono di attacco. La blastocisti è orientata verso l utero cosicchè il punto di attacco è diretto verso l epitelio uterino e l invasione comincia -Entro il 14 giorno l impianto è completato: l embrione è completamente ricoperto da tessuto endometriale. Ci possono anche essere anomalie dell impianto. Infatti, un embrione che presenta anomalie genetiche più difficilmente si impianta perché probabilmente non è in grado di inviare opportuni segnali all organismo materno. Almeno il 50% degli embrioni non arrivano a termine di gravidanza (non si impiantano o si impiantano fugacemente) e ciò rappresenterebbe, almeno in parte, un fenomeno di selezione naturale che tende ad impedire la nascita di individui con anomalie congenite. Questo fenomeno è molto frequente e spesso è misconosciuto in quanto può presentarsi come una mestruazione un po più abbondante. Quanto detto ci fa capire che in realtà il concepimento è un processo ostacolato da diversi fenomeni a partire dal difficile incontro tra spermatozoo ed ovocita fino ad arrivare alla difficoltà di un impianto corretto. FIG 19/20 Passiamo ora a parlare delle prime fasi dell EMBRIOGENESI. Nella blastocisti umana, dopo circa 11 giorni di sviluppo, la massa cellulare interna si è trasformata in una lamina, il disco embrionario. Questo disco è formato da due strati: 1. Ectoderma o epiblasto rivolto verso il trofoblasto e costituito da cellule prismatiche 2. Endoderma o ipoblasto rivolto verso il blastocele, costituito da cellule cubiche Tra la lamina ECTODERMICA ed il corion è visibile una lacuna, che costituisce l abbozzo della cavità amniotica. Il pavimento è costituito dal disco ectodermico, la restante porzione è costituita dall amnios, una membrana di derivazione trofoblastica: è la CAVITA AMNIOTICA. Anche al di sotto della lamina ENDODERMICA, tra l 11 ed il 13 giorno di sviluppo si delinea una lacuna il cui tetto è costituito dalla lamina endodermica mentre il resto è costituito da tessuto di derivazione trofoblastica: il sacco vitellino primitivo, destinato a regredire. Quindi: dall ectoderma si forma la cavità amniotica mentre dall endoderma si forma il sacco vitellino primitivo. Attorno al 16 giorno tra l ectoderna e l endoderma si differenzia il terzo foglietto embrionale, il MESODERMA. (N.B. Si parla di 11, 13 giorno ecc. a partire dalla FECONDAZIONE!!!) Una ulteriore delaminazione delle cellule trofoblastiche dà origine al mesoderma extraembrionale. ( ATTENZIONE a non confondere il mesoderma extraembrionale con quello embrionale!!! Il mesoderma extraembrionale è quello che, insieme con il cito e il sinciziotrofoblasto va a formare il CORION e fa parte del peduncolo che darà poi vita al cordone ombelicale; il mesoderma embrionale è invece uno dei tre foglietti.) Una porzione di mesoderma extraembrionale compreso tra l amnios e la parete coriale tende a condensarsi formando il PEDUNCOLO EMBRIONALE (futuro cordone ombelicale). Il mesoderma extraembrionale si accresce e si rendono visibili al suo interno degli spazi celomatici isolati, la cui fusione crea il CELOMA EXTRAEMBRIONALE. Questa cavità, piena di liquido circonda l amnios ed il sacco vitellino, salvo dove essi sono attaccati al corion mediante il peduncolo di attacco Con il formarsi del celoma extraembrionale il sacco vitellino diminuisce di dimensione e si sviluppa un sacco vitellino secondario Il celoma extraembrionale suddivide il mesoderma extraembrionale in 2 foglietti _il mesoderma extraembrionale somatico (somatopleura), che riveste il trofoblasto e ricopre l amnios _il mesoderma extraembrionale splancnico (splancnopleura) che circonda il sacco vitellino.

10 Nella sua ulteriore evoluzione l amnios aumenta notevolmente di volume: sovrasta il disco embrionario, poi lo circonda inglobando sia il sacco vitellino sia il peduncolo embrionale. Si origina così il funicolo ombelicale, mentre l embrione viene completamente ad essere immerso nel liquido della cavità amniotica. Nel corso dell uletriore sviluppo dai tre foglietti primitivi del disco embrionario deriveranno i seguenti organi: _Dall ectoderma: cute e sue appendici; sistema nervoso; midollare surrenale; ipofisi; ghiandole salivari _Dall endoderma: tratto gastrointestinale, fegato, pancreas, apparato respiratorio, tiroide, cellule germinali primitive _Dal mesoderma: ossa, muscoli, cartilagini, tessuto connettivo, peritoneo. pleure, sistema cardiovascolare, sistema urogenitale, surrene FIG 21Definiti i concetti fondamentali riguardo l embriogenesi passiamo a vedere cosa succede a livello dell utero, che si prepara all impianto. La blastocisti si impianta sempre con il suo polo embrionale nel punto dove l embrione aderisce al trofoblasto. Ne risulta che la cavità amniotica primitiva sarà rivolta sempre verso il miometrio All invasione trofoblastica l endometrio oppone la cosiddetta reazione DECIDUALE, che inizia nella sede dell impianto è si diffonde a tutto l endometrio in pochi giorni: le cellule dello stroma perivascolare proliferano e si riempiono di vacuoli contenenti glicogeno e lipidi. Il significao biologico è quello di contrastare l invasione del trofoblasto. E importante sottolineare che questa reazione all invasione del trofiblasto è diffusa a tutto l utero, non solo nel punto di impianto, ed è presente anche nel corso delle gravidanze extrauterine! Le cellule della decidua sono grossi elementi di origine stromale, poligonali o rotondeggianti Il quadro strutturale che caratterizza la decidua rappresenta l evoluzione della fase secretiva dell endometrio Esso è determinato dal persistere della secrezione estrogenica e progesteronica da parte del corpo luteo, stimolato dalle HCG prodotte dal trofoblasto. Quindi: il trofoblasto produce l hcg che mantiene in vita il corpo luteo; questo produce estrogeni e progestinici per 2 mesi permettendo lo sviluppo della placenta, le alterazioni dell utero e la reazione deciduale, che si manifesta giorni dopo l ovulazione proprio quando l embrione è in fase di annidamento. La decidua si differenzia in: _Decidua SPONGIOSA: parte profonda ad intelaiatura più bassa, costituita da ghiandole dilatate e piene di secreto _Decidua COMPATTA: parte più superficiale, costituita da cellule deciduali poste le une vicino alle altre Esiste però anche un altra classificazione della decidua: _Decidua basale: posta immediatamente sotto la zona di annidamento _decidua capsulare: ricopre la superficie coriale degli annessi embrionali (la parte del sacco embrionale verso la cavità uterina _decidua parietale. ricopre la rimanente superficie dell utero (verso la settimana la decidua parietale e la capsulare si fondono) Quindi la decidua basale è in corrispondenza della zona di attacco; quella capsulare è verso la cavità uterina, quella parietale è a livello delle altre pareti dell utero. Col crescere dell embrione la decidua parietale e quella capsulare si fondono perché la cavità uterina viene ad essere riempita da quella amniotica. FIG 22 Infine andiamo a parlare dell ultimo argomento della lezione: la PLACENTAZIONE. I capillari dell endometrio, che circondano l embrione ormai impiantato (10 giorno)diventano dapprima dilatati e congesti e formano dei sinusoidi che in seguito vengono erosi dal siciziotrofoblasto. Si formano così delle lacune che rapidamente si riempiono di sangue materno, che fuoriesce dai capillari rotti, e di secrezioni prodotte dalle ghiandole dell endometrio. Il sangue materno fluisce allora direttamente nella rete di lacune.

11 A mano a mano che le lacune aumentano di numero e volume esse entrano in comunicazione le une con le altre formando una specie di labirinto di spazi e canali separati da tessuto trofoblastico. Gli spazi costituiscono lo spazio intervilloso, Le colonne costituiscono i VILLI PRIMARI. Quindi: i villi primari sono colonne di trofoblasto che separano le lacune che si vengono a formare. La connessione dei vasi uterini con le lacune del sinciziotrofoblasto rappresenta l inizio della circolazione uteroplacentare: il sangue ossigenato passa dalle arterie spirali nelle lacune, quello deossigenato viene allontanato dalle vene dell utero Verso il 16 giorno di sviluppo cominciano a comparire delle proiezioni trofoblastiche in cui è presente un asse centrale connettivale: VILLI SECONDARI. Quindi: i villi secondari sono i primari con in più un asse centrale connettivale. Verso la fine della 3 settimana, in seno all asse connettivale si differenziano i primi vasi embrionali: VILLI TERZIARI. Quindi i villi terziari sono villi secondari coi in più i vasi. I villi PRIMARI, SECONDARI E TERZIARI non vanno però confusi con quelli di primo, secondo e terzo ordine!!! FIG 23 Villi di primo ordine: tronco centrale Villi di secondo ordine : prima ramificazione Villi di terzo ordine: seconda ramificazione Villi terminali: ramificazione terminale Si parla inoltre di: Villi di ancoraggio o barbicanti: vanno dalla lamina coriale alla decidua basale Villi liberi: fluttuanti nelle lacune Continuiamo con la placentazione: FIG 24 Tra il 14 ed il 21 giorno i villi vengono penetrati da colonne di citotrofoblasto che si spingono sino in contatto con la decidua, dove si estendono in superficie a formare una CAPSULA CITOTROFOBLASTICA.. La formazione della capsula citotrofoblastica è un fenomeno decisivo per consentire la rapida ed armonica crescita in supeficie della placenta. Le cellule del citotrofoblasto penetrano anche profondamente raggiungendo lo strato paradeciduale del miometrio (citotrofoblasto extravilloso interstiziale). Infine, entro le prime settimane, il citotrofoblasto invade la porzione più distale delle arterie spirali, sostituendosi all endotelio, all intima ed a gran parte della tonica media (citotrofoblasto extravilloso intravascolare) Verso la settimana una seconda ondata di invasione intravascolare porta le cellule del trofoblasto a sostituire la parete delle arterie spirali anche nella porzione intramiometriale. Quindi: il citotrofoblasto sostituisce le pareti dei vasi materni! Lo scopo è di trasformare le arterie in vasi a bassa resistenza, tali da far scorrere agevolmente le grandi quantità di sangue richieste. Inizialmente i villi sono disposti in modo uniforme su tutta la superficie della membrana coriale Verso la fine della 3 settimana di sviluppo quelli in contatto con la decidua basale continuano a proliferare (corion frondosum ), mentre quelli a contatto con la decidua capsulare cessano di crescere (corion laeve). Ogni villo di primo ordine con tutte le sue ramificazioni: cotiledone fetale Da ogni villo di secondo ordine deriva una subunità funzionale: lobulo placentare fetale Verso la fine del primo trimestre si formano i cosiddetti setti placentari deciduali costituiti da plicature della decidua basale: dividono lo spazio intervilloso in una serie di concamerazioni comunicanti : cotiledoni materni (18-20) I cotiledoni materni o placentari sono setti deciduali che sepimentano lo spazio e raggruppano i villi. Al termine della gravidanza sono 8/10 e vanno contati al momento del parto per assicurarsi che siano stati espulsi tutti. La circolazione embriotrofoblastica avviene inizialmente tramite:

12 2 arterie ombelicali: nelle quali la corrente è diretta dall embrione verso i villi coriali: contengono quindi SANGUE VENOSO!!!!!! 2 vene ombelicali:corrente sanguigna dai villi all embrione: il tronco venoso destro andrà in atrofia verso la 5 settimana Le arterie e le vene sono contenute nel cordone ombelicale, derivato dal peduncolo embrionale, avvolto dalla membrana amniotica. Quindi, al momento del parto bisognerà accertarsi che nel cordone ombelicale ci siano 2 arterie e 1 vena e assicurasi che non ci siano anomalie. Non mi resta che augurarvi BUON DIVERTIMENTO!!!!!!! Deb