Periodo ovulatorio: acme della secrezione di estradiolo a cui succedono il picco dell LH e il picco più piccolo del FSH.

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1 Ciclo mestruale Ciclo mestruale: tempo che intercorre tra il primo giorno di sanguinamento uterino mestruale ed il primo giorno del ciclo successivo, che in condizioni fisiologiche dura circa 28 giorni. È suddivisibile in due periodi: Periodo follicolare: caratterizzato dalla crescita iniziale con successiva caduta del FSH ed aumento progressivo dell estradiolo. In questo periodo avvengono la crescita e la maturazione del follicolo ooforo che si prepara ad ovulare. Periodo ovulatorio: acme della secrezione di estradiolo a cui succedono il picco dell LH e il picco più piccolo del FSH. Periodo luteinico: dominato dalla funzione del corpo luteo, che si forma dalla coalescenza dei residui del follicolo dopo l ovulazione e produce quantità via via crescenti di progesterone fino all 8, 9 giorno dell ovulazione. Modificazioni cicliche indotte dagli steroidi ovarici nell apparato genitale 1. Endometrio L endometrio è un epitelio composto da diversi strati. Andando dall interno verso l esterno si ritrovano: Strato basale; non ormono sensibile, sottile, rimane anche dopo lo sfaldamento mestruale e da qui riparte la proliferazione dello strato funzionale. Strato superficiale o funzionale; costituito dall epitelio superficiale, dalle ghiandole e da un abbondante tessuto stromale. Risente dello stimolo degli steroidi, per i quali contiene recettori specifici. È suddivisibile a sua volta in uno strato compatto superficiale e in uno strato spugnoso profondo, contenente gli sfondati ghiandolari. Il ciclo endometriale attraversa quattro fasi: Fase rigenerativa: nei primissimi giorni del ciclo, subito dopo la fase desquamativa del ciclo precedente. Consiste nella iniziale ma incompleta ricostruzione dell epitelio di superficie, e degli sfondati ghiandolari a partire dallo strato basale. Fase ormono-indipendente. Fase proliferativa: aumento progressivo dei recettori per gli estrogeni, indotti dagli estrogeni medesimi, con acme verso la fine del periodo, vicino all ovulazione. È a sua volta suddivisibile in: Fase proliferativa iniziale (gg 4-7) le cellule ghiandolari proliferano assumendo una forma cubico-cilindrica. Lo stroma è ancora rudimentale con poche arterie spirali. La riepitelizzazione è completa verso il 5 giorno. Fase proliferativa intermedia (gg 8-12) cellule ghiandolari cilindriche pluristritificate. Stroma edematoso con abbondanti arterie spirali Fase proliferativa avanzata (gg 13-14) cellule epiteliali e ghiandolari cilindriche più alte, contenenti granuli di glicogeno nel citoplasma. Ghiandole tortuose con calibro più ampio, che contengono nel loro lume proteine e mucopolisaccaridi. Le arterie spirali, più abbondanti, raggiungono l epitelio di superficie. Nelle cellule aumentano i recettori per il progesterone.

2 Fase secretiva: caratterizzata dall azione del progesterone, per il quale si ha aumento progressivo dei recettori. L azione di questo steroide riduce i recettori per gli estrogeni. È suddivisibile a sua volta in 3 fasi: Fase secretiva iniziale (gg 15-18) inizia due giorni dopo l ovulazione. Scomparsa dell aumento di volume e tortuosità delle ghiandole, con acquisizione da parte delle cellule ghiandolari dei tipici vacuoli subnucleari. Fase secretiva intermedia (gg 19-23); i lumi ghiandolari sono dilatati e ripieni di materiale eosinofilo; le cellule divengono cubiche con i nuclei in posizione basale. Fase secretiva terminale (gg 24-27); l endometrio assume aspetto deciduale: le ghiandole sono festonate e sempre più dilatate. Le arterie spirali sono differenziate completamente e circondate da cellule stromali specializzate con citoplasma ampio e ricco di glicogeno. Le cellule epiteliali sono basse con nucleo in posizione basale. Le cellule stromali si differenziano in cellule predeciduali con aspetto epitelio ide, forma rotondeggiante e si fanno polinucleate. Fase desquamativa; la caduta degli ormoni sessuali, e la conseguente assenza di estrogeni e progesterone determina degenerazione dell endotelio delle arterie spirali e fuoriuscita di sangue dal letto vascolare. Ci sono alcune ipotesi circa i meccanismi responsabili della sequenza di eventi e la più accreditata vede come primum movens la carenza di ormoni sessuali che determina regressione dell endometrio; quest ultima determinerebbe a sua volta aumento della spiralizzazione delle arterie spirali con conseguente stasi vascolare. Alla stasi seguirebbe la liberazione di PGF 2, e quindi ulteriore vasocostrizione. Si crea dunque un circolo vizioso tra regressione endometriale, stasi vascolare, e vasocostrizione, risultante nello sfaldamento dell endometrio, cui collabora la liberazione di enzimi lisosomiali da parte delle cellule della mucosa uterina. Nel corso del flusso mestruale si instaurano poi meccanismi volti a frenare l intensità del flusso: formazione di trombi di piastrine, vasocostrizione operata soprattutto dalla PGF 2 e dal TX, a cui si oppongono fattori vaso dilatanti come PGE 2, e PCI (equilibrio a favore della vasocostrizione). Il fluido mestruale normale non contiene coaguli, poichè oltre al sangue contiene anche il siero trasudato e il secreto ghiandolare; la presenza di coaguli è patologica. Il sovvertimento dei meccanismo di controllo o l accentuazione dell attività del sistema anticoagulante o la carenza di estrogeni indispensabili per dare il via alla rigenerazione possono essere causa di eccesso di sanguinamento. Il controllo ormonale del ciclo endometriale è affidato soprattutto agli steroidi ovarici: Estrogeni: dominano nella fase proliferativa, dove inducono la proliferazione delle cellule Progesterone: provoca blocco dell attività proliferativa e stimola invece l atteggiamento secretivo, avvalendosi di numerosi mediatori paracrini (progesteron dependent endometrial protein (PEP), insulin like GF binding protein V (IGFBP-V), utero globulina, prolattina).

3 Cervice Uterina La mucosa endocervicale si modifica nel corso del ciclo mestruale. Nel periodo follicolare le cellule delle cripte cervicali divengono alte, a palizzata, con citoplasma pieno di muco; la produzione di muco, risulta più abbondante in corrispondenza del picco dell estradiolo, intorno al gg di ciclo. L effetto degli estrogeni si esplica anche sulle fibrocellule muscolari della cervice, che di distendono, con apertura dell orifizio uterino esterno per facilitare la penetrazione degli spermatozoi. Nel periodo luteinico il volume delle ghiandole si restringe, le cellule sono prive di muco; prevale l effetto del progesterone che induce solidificazione del muco e contrazione delle fibrocellule muscolari lisce con ostacolo alla penetrazione degli spermatozoi. 2. Miometrio Periodo follicolare: gli estrogeni aumentano la sintesi di miosina e la formazione di gap junctions fra le cellule con conseguente aumento della capacità contrattile del medesimo. Periodo luteinico: effetto contrario con diminuzione del tono muscolare del miometrio. Periodo mestruale: risalita temporanea del tono del miometrio, con comparsa di attività contrattile mediata dall azione del PGF 2 ; l attività contrattile quando raggiunge livelli intensi è responsabile del dolore mestruale dismenorrea. 3. Vagina Periodo follicolare: intensa attività proliferativa a livello basale e parabasale, con aumento della coesione fra le cellule per la sintesi di desmosomi. Le cellule degli strati intermedio e superficiale invece, aumentano di volume, si riempiono di glicogeno e perdono coesione. Nel periodo pre-ovulatorio le cellule superficiali cominciano a desquamarsi, mentre le cellule basali divengono piene di lipidi. Periodo luteinico: il progesterone blocca la differenziazione delle cellule vaginali. Mentre prima si aveva un progressivo passaggio stato profondo strato superficiale, con la maturazione delle cellule, in questo periodo, con il blocco della differenziazione, le cellule più superficiali divengono le intermedie. 4. Salpingi Periodo follicolare: gli estrogeni stimolano lo sviluppo dell epitelio delle tube, che diviene alto e secretivo. Le ciglia vibratili si allungano e cominciano a muoversi in modo sincrono. La muscolatura si contrae in senso antiperistaltico e dalla periferia al centro. Periodo luteinico: le cellule ritornano piatte riversando tutto il loro contenuto nel lume. Periodo mestruale: cellule basse, ma contrazioni della muscolatura intense.

4 Ormoni coinvolti nel controllo della funzione riproduttiva La riproduzione è controllata dal sistema nervoso e dal sistema endocrino, con integrazione dunque degli stimoli ambientali e dell omeostasi interna all individuo; la riproduzione può avvenire solamente quando il soggetto si trova in condizioni di tranquillità fisica e psichica. L ipotalamo medio basale è la struttura che funge da trasduttore tra il segnale nervoso ed il segnale endocrino, attraverso la sintesi di gonadotropin releasing hormone (GnRh), neuro-ormone deputato al controllo della secrezione delle gonadotropine; il GnRh viene secreto in modo pulsatile ogni minuti da una unità relativamente ristretta di neuroni che prende il nome di GnRh pulse generator, ed è influenzata dall azione di diversi neuro-trasmettitori, provenienti dalla regione ipotalamica stessa, così come da altre aree del SNC. Le strutture cerebrali che condizionano la secrezione di GnRh sono: Sistema limbico: in particolare ippocampo con effetti stimolanti la sintesi di gonadotropine e amigdala con effetti inibenti la sintesi di gonadotropine Corteccia cerebrale: influenza la secrezione di GnRh in modo mediato dal sistema limbico Tronco cerebrale: dalla sostanza reticolare del tronco cerebrale hanno partenza fasci noradrenergici e dal rafe mesencefalico hanno partenza fasci serotoninergici; entrambi sono diretti all ipotalamo e stimolano la secrezione di GnRh. Epifisi: i prodotti dell epifisi ed in particolare la melatonina influenzano la funzione riproduttiva modulandola sul ciclo luce-buio. La melatonina viene prodotta come stimolo di un arco riflesso scatenato dall oscurità ed ha azione anti-riproduttiva, con significato fisiologico soprattutto negli anni che precedono la pubertà. Numerosi sono i neurotrasmettitori ed i neuro modulatori in grado di influenzare la secrezione di GnRh: Noradrenalina: i fasci noradrenergici provengono dal tronco encefalico ed possono agire su due tipi di recettori presenti sulla membrana dei neuroni ipotalamici che producono GnRh: α1, con azione stimolante la secrezione, α2, con azione inibitoria. In definitiva i neurotrasmettitori noradrenergici sembrerebbero però determinare l attivazione intermittente della secrezione di GnRh (secrezione pulsatile) Dopamina: vi sono due principali fasci dopaminergici. Un fascio rostrale stimolante l attività del GnRh pulse generator ed un fascio periferico detto anche fascio tubero infundibolare dopaminergico (TIDA), che sembrerebbe agire impedendo meccanicamente l ingresso del GnRh nel circolo portale Serotonina: origina nella sostanza grigia mesencefalica e pontina e si proietta in due aree distinte probabilmente con funzione antitetica; prevale però la funzione di feedback positivo sulla secrezione di GnRh. Acido gamma-amminobutirrico (GABA): partecipa ai meccanismi di feedback negativo riducendo in modo decisivo le concentrazione di LH Neuropeptide Y: sintetizzato principalmente a livello ipotalamico, stimola la secrezione di GnRh e potenzia la risposta dell ipofisi al GnRh

5 Melatonina: azione antiriproduttiva, soprattutto nei periodi di oscurità Oppioidi endogeni: sono le endorfine, le encefaline e le dinorfine e sono così chiamati per la capacità di legarsi ai medesimi recettori a cui si lega la morfina ed i derivati dell oppio, con medesime risposte. In termini di funzione riproduttiva sembra che essi rallentino l attività del GnRh pulse generator. Leptina: ormone proteico prodotto principalmente dal tessuto adiposo e sembra modulare positivamente l attività dei neuroni che producono GnRh sia direttamente, che indirettamente. Il GnRh è un deca peptide i cui recettori sono presenti in numerosi tessuti, ma soprattutto a livello delle cellule gonadotrope dell ipofisi ; il complesso GnRh-recettore a livello ipofisario mette in azione diversi secondi messaggeri: Sistema del fosfatidil-inositolo con produzione di inositolo trifosfato (IP3) e diacilglicerolo (DAG): stimolano la costituzione della riserva ipofisaria di LH e FSH e dunque aumentano la sintesi delle gonadotropine. Sistema dell acido arachidonico: con produzione in particolare di leucotrieni che inducono la sintesi delle gonadotropine Sistema calcio-calmodulina: aumento dell ingresso del calcio extracellulare dentro la cellula con legame dello stesso alla calmodulina. I complessi calcio-calmodulina inducono l attivazione di una proteina-chinasi che produce fosforilazione dell actina. Questo sistema di secondi messaggeri sembra invece essere diretto alla secrezione delle gonadotropine, provocando la contrazione delle fibre di actina e dunque l esocitosi. Il GnRh ha anche azione di stimolo dei suoi medesimi recettori self priming, con amplificazione della risposta ormonale. Il GnRh viene secreto in modo pulsatile e questa modalità è fondamentale, poiché una secrezione continua provocherebbe desensibilizzazione e down-regulation dei recettori ipofisari. La secrezione pulsatile è differente nelle diverse fasi del ciclo mestruale e questo si può misurare con la variazione dei livelli di LH: Fase follicolare iniziale: secrezione di bassa frequenza (1:90 min) e bassa ampiezza. Fase follicolare intermedia: aumento della frequenza (1:60 min)e riduzione dell ampiezza. Fase follicolare tardiva: frequenza sempre 1:60 min ma aumento dell ampiezza. Fase luteinica iniziale: rallentamento della frequenza per l aumento dei livelli di progesterone; ampiezza che assume andamento bimodale intercalando secrezioni ampie e non in rapporto 1:1. Fase luteinica intermedia: stesse caratteristiche ma accentuate; ulteriore riduzione della frequenza e ampiezza sempre più bimodale, in rapporto alla secrezione pulsatile del progesterone i cui picchi corrispondono alle secrezioni di minor ampiezza e dunque danno l impressione di essere indotti dalle pulsazioni di maggiore ampiezza. Fase luteinica tardiva: frequenza sempre più bassa (2:24 ore); dopo la dissoluzione del corpo luteo entro 24h si ha ritorno al pattern follicolare iniziale. L FSH ha comportamento analogo a quello dell LH, ma le fluttuazioni di ampiezza sono minori.

6 Ormoni ipofisari Gonadotropine: le gonadotropine sono l ormone luteinizzante LH e l ormone follicolo-stimolante (FSH), entrambe di origine ipofisaria, e la gonadotropina corionica umana HCG, di origine placentare. Sono glicoproteine composte di due sub unità: la sub unità α è comune a tutte e tre, mentre la sub unità β è ormono-specifica. La produzione delle gonadotropine consta di 2 fasi: la costruzione della catena peptidica (le catene α vengono sintetizzate in quantità molto maggiori delle catene β, la cui sintesi è dunque la tappa limitante) e l aggiunta dei residui oligo-saccaridici. Le gonadotropine vengono secrete secondo un pattern pulsatile circadiano, con pulsazioni dell LH caratteristicamente più ampie di quelle del FSH, ma spesso sincrone con queste. La frequenza e l ampiezza delle secrezioni dell LH cambiano con la fase del ciclo, come già descritto (frequenza >> in fase follicolare vs luteinica), mentre l ampiezza è in genere inversamente proporzionale alla frequenza. Le gonadotropine sono dosabili nel sangue con metodi radioimmunologici, immunoradiometrici, immunofluorimetrico e infine con metodo biologico, che utilizza cellule bersaglio in vitro e da un indice anche dell attività dell ormone medesimo. Le concentrazioni plasmatiche così misurate variano notevolmente nel corso della vita. Nella vita fetale i livelli di FSH e LH sono molto elevati, con apice verso la ventesima settimana (5 mese); alla nascita l HCG diviene rapidamente indosabile, mentre LH ed FSH si elevano sia pure transitoriamente per poi ridiscendere (LH il 4 mese, FSH il 4 anno di vita) e rimanere molto basse durante tutta l età infantile. Alla pubertà l attività secernente delle cellule gonadotrope riprende, e nella vita riproduttiva si ha caratteristica oscillazione dei livelli delle gonadotropine con picco pre-ovulatorio. In menopausa aumentano notevolmente, con aumento maggiore di FSH vs LH. Le gonadotropine agiscono legandosi ai loro specifici recettori ed attivando la via dell AMPciclico o del calciocalmodulina (quest ultima in causa soprattutto nella steroidogenesi). Prolattina: la prolattina è prodotta principalmente a livello di due sedi; ipofisi, dove viene prodotta dalle cellule lattotrope soprattutto in corso di gravidanza ed allattamento, e decidua, dove viene prodotta sia nel ciclo mestruale normale che nella gravidanza. Il rilascio di PRL dall endometrio umano inizia al 22 giorno del ciclo e se si instaura una gravidanza aumenta nel corso della ventesima settimana per poi diminuire nella seconda metà della gestazione; la secrezione sembra indotta prevalentemente dal progesterone. Il significato biologico della PRL sembra legato al mantenimento del corpo luteo, con modulazione della risposta immunitaria deciduale all impianto dell uovo. La produzione di PRL presenta diverse periodicità: presenta un ritmo pulsatile, sincrono a quello dell LH, presenta un ritmo circadiano con livelli minimi al mattino e a mezzogiorno e picco nelle ore notturne, presenta un ritmo circatrigintano, con livelli in fase luteinica maggiore vs fase follicolare. La secrezione di PRL è infine influenzata dall ambiente esterno con aumento in seguito all assunzione di un pasto, all espletamento di un rapporto sessuale, all esercizio fisico, allo stress. La secrezione di PRL è aumentata anche in alcune situazioni patologiche: oltre ai tumori ipofisari prolattina-secernenti, bisogna ricordare alcuni casi di sindrome dell ovaio policistico, di iperandrogenismo, la cirrosi epatica, l IRC. Il ruolo del PRL si esplica soprattutto a livello di ovaio e mammella. Ovaio: importante fattore di controllo della steroidogenesi soprattutto durante il periodo luteinico, dove esercita effetto luteotropo mantenendo l espressione dei recettori per LH sulle cellule luteiniche. L iperprolattinemia però paradossalmente esercita azione deleteria sulla funzione ovarica e sulla steroidogenesi: inizialmente blocca la sintesi di progesterone, con conseguente ipoluteismo; quindi in concentrazioni maggiori interferisce con lo stimolo dell FSH sulle cellule della granulosa ed in particolare inibisce la steroidogenesi prevenendo l ovulazione; infine porta all amenorrea. L iperprolattinemia esercita anche effetti sull asse ipotalamo-ipofisario, attraverso attivazione del sistema dopaminergico che inibisce l ingresso in circolo del GnRh.

7 Mammella: in gravidanza i livelli di PRL aumentano notevolmente; dopo il parto la caduta degli ormoni sessuali scatena la montata lattea. Fino a 2-3 mesi dopo il parto i livelli di PRL rimangono più elevati innalzandosi minuti dopo la suzione. Dal 3-4 mese i livelli dell ormone si abbassano e la suzione non li modifica. Neurosteroidi: steroidi sintetizzati nel SNC a partire dal colesterolo, la cui azione è di modulazione dell attività dei neuroni. Ormoni ovarici Nella donna la principale cellula endocrina deputata alla sintesi di steroidi sessuali è l ovaio, che utilizza per questo scopo le cellule della granulosa, della teca interna e le cellule interstiziali. Dall ovaio vengono sintetizzati estrogeni, androgeni e progestinici che condividono la struttura comune dell anello ciclo pentano-peridro-fenantrene e si differenziano principalmente per il numero di atomi di carbonio presenti nella struttura. Il substrato principale per la sintesi di tutti gli steroidi sessuali è il colesterolo plasmatico, veicolato principalmente dalle LDL; il colesterolo viene convertito dalle cellule ovariche in pregnenolone, il primo steroide sessuale, il quale può seguire due distinte vie dando luogo a testosterone ed androstenedione. Questi due prodotti finali possono essere convertiti in estrogeni attraverso il processo dell aromatizzazione. La sintesi degli steroidi sessuali può essere attuata anche in sedi extra-ghiandolari, come avviene nel periodo post-menopausale. I tessuti più coinvolti sono: tessuto adiposo (conversione precursori in estrogeni), cute, SNC, fegato (produzione ed inattivazione degli estrogeni). Essendo ormoni liposolubili tutti gli steroidi sessuali possono penetrare nelle cellule bersaglio tramite diffusione passiva e dunque migrare dentro il nucleo dove agiscono legandosi a recettori nucleari, e trasformando questi ultimi in modo tale da favorire il legame del complesso ormone-recettore con elementi di risposta a livello del DNA, influenzando l espressione di determinati geni. Per quanto riguarda gli estrogeni, esistono due tipi di recettori per gli estrogeni; recettori α presenti soprattutto a livello di utero, ipofisi, mammella e recettori β presenti nell ovaio, nel polmone, nella vescica e nell osso. La scoperta di questa espressione differenziata da parte dei diversi tessuti ha provocato la nascita dei SERM (selective esctrogen receptor modulators), farmaci attualmente utilizzati nella prevenzione dell osteoporosi. Per quanto riguarda i recettori per il progesterone essi sono formati da due subunità la cui dissociazione costituisce un passaggio fondamentale nella trasduzione del segnale progestinico. Estrogeni: gli estrogeni sono a loro volta suddivisibili in estradiolo, estrone ed estriolo. L estradiolo è il principale estrogeno sintetizzato dall ovaio; le cellule tecali sono responsabili della sintesi dei precursori androgenici ed agiscono in associazione alle cellule della granulosa che sono invece responsabili dell aromatizzazione. Questo ormone raggiunge un picco in fase pre-ovulatoria, mentre i livelli più bassi si hanno in fase follicolare precoce. Gli effetti dell estradiolo sulle cellule bersaglio sono metabolici e proliferativi. L estrone invece è il principale estrogeno prodotto durante la menopausa, proprio perché la sua sintesi può avvenire anche in sede extra ghiandolare. L estriolo infine, oltre ad essere l estrogeno presente in maggiore quantità nelle urine (può essere prodotto per metabolismo degli altri estrogeni) è l estrogeno maggiormente prodotto in gravidanza, attraverso una via biosintetica specifica che inizia nel surrene fetale, con produzione dei precursori androgenici, per concludere con aromatizzazione nel fegato fetale medesimo. L attività biologica dell estriolo è limitata dalla breve durata del legame estriolorecettore.

8 Tutti gli estrogeni sono catabolizzati ed inattivati nel fegato tramite glucuronazione Progesterone: è secreto da ovaio e corteccia surrenale durante tutto il ciclo, ma la sua concentrazione plasmatica rimane bassa fino al momento dell ovulazione; poco prima dell ovulazione si verifica infatti aumento del progesterone, che risulta essere necessario per il picco dell LH e dunque per l ovulazione medesima. Successivamente nel periodo luteinico la produzione dell ormone aumenta, e le cellule della granulosa si luteinizzano, cioè si trasformano in elementi deputati alla produzione di progesterone. Androgeni: il testosterone è il principale ormone androgeno, prodotto nelle donne principalmente per conversione dell androstenediolo nei tessuti periferici (50%), quindi da ovaio (25%) e surrene (25%). Il testosterone per essere attivo necessita di essere trasformato in di-idrotestosterone, presente in quantità molto ridotta nel plasma in quanto prodotto direttamente negli organi bersaglio. Il testosterone può essere dosato sia come ormone libero, sia come ormone totale, poiché esso è legato per l 80% alla sex hormone binding proteine e per il 19% all albumina. Dunque solo l 1% è disponibile per entrare nelle cellule bersaglio svolgendo l attività androgenica. L androstenedione è invece prodotto in uguale misura dal compartimento ovarico e da quello surrenalico, con rapporto variabile a seconda della fase del ciclo. Dopo la menopausa la produzione diminuisce; l ovaio della donna in menopausa produce principalmente testosterone. Infine il deidro-epi-androsterone (DEA) è lo steroide più rappresentato nel plasma umano, ed è prodotto principalmente da surrene; riveste importanza nelle forme di pseudoermafroditismo femminile e di pseudo pubertà precoce, dovute ad iperplasia surrenale. Il metabolita principale del DEA compete con l estradiolo per i recettori estrogenici, e provoca su di essi effetti estrogeno-specifici. Controllo endocrino della secrezione delle gonadotropine I meccanismi di controllo sono piuttosto complessi e basati su una serie di feedback, con finalità bloccanti o di potenziamento della secrezione delle gonadotropine. Il feedback ultracorto rappresenta il meccanismo di autocontrollo del GnRh e si basa sull esistenza di connessioni multiple tra i vari neuroni che producono GnRh. Molecole analoghe al GnRh con attività potenziata provocano riduzione della frequenza di scarica dei neuroni producesti GnRh, fino all azzeramento della sua produzione Il feedback corto è quello esercitato dagli ormoni ipofisari che sembra possano inibire la produzione ipofisaria stessa e la produzione ipotalamica di GnRh. Vi sono infine diversi meccanismi di feedback lunghi cioè di feedback mediati da estradiolo e progesterone, i due principali ormoni di produzione ovarica; Feedback negativo degli estrogeni: l estradiolo ha meccanismo di feedback negativo sia a livello ipofisario che ipotalamico; durante la fase follicolare l aumento progressivo dei livelli di estrogeni si accompagna alla riduzione dell ampiezza della produzione delle gonadotropine, ma la frequenza di scarica delle stesse resta invariata, aumentando addirittura nel periodo pre-ovulatorio; questo suggerisce che nella prima fase del ciclo gli estrogeni non agiscano direttamente al livello del GnRh pulse generator quanto piuttosto blocchino la secrezione ipofisaria.

9 Feedback positivo degli estrogeni: l aumento della secrezione di estradiolo nel periodo follicolare giunge fino alla produzione di un picco: quando questo mantiene valori superiori a pg/ml per almeno 36 ore, si inverte la tendenza inibente dello steroide l estradiolo stimola la secrezione pre-ovulatoria di FSH e LH, con conseguente ovulazione Feedback negativo del progesterone: nel periodo luteinico, quando il progesterone raggiunge concentrazioni plasmatiche di rilievo, esso inibisce la secrezione di LH attraverso l azione sull ipofisi e inibisce il GnRh pulse generator ipotalamico con riduzione della frequenza di scarica delle gonadotropine. Feedback positivo del progesterone: nella donna le cellule della granulosa luteinizzate iniziano a produrre progesterone circa 24 ore prima il picco dell LH; il meccanismo d azione del progesterone è di tipo ipofisario determinando aumento dell ampiezza delle pulsazioni delle gonadotropine, ma non modificazione della frequenza. Quindi il progesterone ha effetti duplici sulla funzione riproduttiva: piccole quantità di progesterone per un periodo limitato di tempo (fase pre-ovulatoria) hanno azione a feedback positivo, potenziando il feedback positivo degli estrogeni, mentre la secrezione costante della fase luteinica comporta feedback negativo, con crollo della produzione di LH e regime pulsatile a bassa frequenza. Il picco dell LH pre-ovulatorio dipende da numerosi fattori: abbiamo già visto l azione di feedback positivo di estradiolo e di progesterone, che inducono la liberazione di gonadotropine che si sono precedentemente accumulate per l azione a feedback negativo dei medesimi steroidi ovarici. Altrettanto importante è il GnRh che esercita azione triplice sulle gonadotropine: stimola la sintesi delle gonadotropine, ne induce la secrezione con meccanismo calcio-dipendente e aumenta la responsività dell ipofisi nei confronti di sé stessa (self priming) con azione sinergica con quella degli steroidi gonadici. Stimolata dall estradiolo, dal progesterone e dal GnRh, l ipofisi secerne le gonadotropine, rispettando la pulsatilità, ma in concentrazione decisamente aumentate, soprattutto per quanto riguarda l LH, per il quale si viene a creare un vero e proprio picco. Il raggiungimento di questo picco è fondamentale permettendo l ovulazione, la fertilizzazione e anche per la maturazione ovocitaria e la gravidanza. Una delle problematiche più interessanti è quella della differenza di comportamento tra LH e FHS, pur provenendo dalle medesime cellule ipofisarie ed essendo controllate dai medesimi fattori. Il rapporto FSH/LH è vicino all unità nel periodo follicolare, si abbassa in fase pre-ovulatoria e rimane basso nel periodo luteinico. I livelli di LH sono molto alti nell ovaio policistico, mentre al contrario il rapporto FSH/LH risulta alto, prima e durante la pubertà, nel post-partum, nel post-menopausa. Il principale responsabile della differenza di comportamento tra le due gonadotropine è l inibina, proteina glicosilata formata da una catena α e da una catena β: a sua volta esistono due forme della catena β, che concorrono a costituire due diverse strutture di inbine, l inibina A e l inibina B. L inibina è prodotta dalle cellule della granulosa dell ovaio e la sua produzione è stimolata dall FSH nel periodo follicolare; nel periodo luteinico è prodotta dalle cellule della granulosa luteinizzate e la sua produzione è stimolata dall LH. L azione dell inibina consiste principalmente nel blocco selettivo della secrezione di FSH, che si opera attraverso il legame dell inibina a recettori sulle cellule gonadotrope. Agisce anche sull ovaio in modo paracrino inibendo la produzione di estrogeni a favore degli androgeni.

10 Secrezione delle gonadotropine dalla vita fetale alla pubertà Il patrimonio ovocitico della donna è predeterminato durante la vita fetale e tende a ridursi nell arco della vita riproduttiva della donna, per esaurirsi dunque in menopausa. Ovaio durante la vita fetale Intorno alla 5 settimana di gestazione si ha già lo sviluppo delle gonadi indifferenziate, compoata da cellule germinali primordiali frammiste a cellule celomatiche: le cellule germinali costituiscono i precursori degli ovociti, mentre le cellule epiteliali celomatiche daranno origine alle cellule della granulosa, e le cellule mesenchimali allo stroma ovarico. A 6-8 settimane di vita intrauterina ha inizio la moltiplicazione per mitosi delle cellule germinali ( a questo stadio oogoni), con raggiungimento alla 18 settimana di circa 7 milioni di cellule: da questo momento la gonade andrà incontro a una deplezione di oogoni fino all esaurimento completo del pool di oociti post-menopausale. Intorno alla 12 settimana una parte degli oogoni formatasi comincia il processo di differenziazione in ovociti primari attraverso l inizio della prima divisione meiotica, in particolare della profase: al termine della stessa queste cellule entrano in fase di quiescenza dove rimarranno per lungo tempo. Sempre verso il quinto mese di vita fetale si verificano delle modificazioni a carico degli oogoni e delle strutture adiacenti; la corticale della gonade fetale viene invasa da vasi provenienti dalla zona midollare e viene suddivisa in segmenti sempre più piccoli fino ad assumere un aspetto cordoni forme (cordoni sessuali secondari). Intorno ai vasi sanguigni vi sono cellule periva scolari di origine epiteliale e mesenchimale: queste cellule si dispongono a circondare gli oociti primari, in singolo strato, venendo a formare quello che è chiamato follicolo primordiale. Le cellule di rivestimento sono dette cellule follicolari epiteliali e si andranno trasformando successivamente in cellule della granulosa. Il mesenchima residuo si dispone invece tra i follicoli dando luogo allo stroma ovarico primitivo. Gli ovociti non incorporati nei follicoli andranno incontro a degenerazione prima della nascita. Durante la vita fetale non si ha mai la completa maturazione dei follicoli, che sarà invece espressa dall ovulazione; infatti la sintesi di estrogeni durante la vita fetale è praticamente assente e l ovaio fetlae sviluppa recettori per le gonadotropine solo nella seconda metà della gravidanza, cioè nella fase in cui si ha lo sviluppo dei follicoli. Anche nell ultima parte della vita fetale, nonostante il circolo ipotalamo-ipofisario potrebbe entrare in azione, l azione prevalente rimane bloccante, in modo mediato dal sistema nervoso centrale, che blocca direttamente la secrezione di GnRh. Ovaio alla nascita Alla nascita il contenuto di ovociti è già sceso a quota circa 1 milione come risultato della deplezione di cellule germinali verificatasi nelle ultime 20 settimane di gravidanza. La scomparsa della secrezione da parte della placenta di estrogeni determina aumento dei livelli di FSH le cui concentrazioni divengono maggiori di quelle rilevabili in un ciclo ovarico in età adulta e simili a quelle puberali; il rialzo di FSH si associa a quello dell estradiolo, mentre l LH è presente in quantità minori. A queste variazioni delle concentrazioni delle gonadotropine si accompagnano bassi livelli di inibina, come nella fase follicolare del ciclo mestruale. Dopo l incremento post-natale della loro concentrazione i livelli di gonadotropine ritornano a valori minimi, mostrando ancora un lieve aumento tra i 5 e i 10 anni

11 Ovaio durante l infanzia Bassi livelli ematici di gonadotropine per controllo da parte del SNC della secrezione di GnRh. L ovaio non è però del tutto quiescente; mentre numerosi follicoli vanno incontro ad atresia, con aumento del volume stromale e del peso dell ovaio, una parte dei follicoli può cominciare a maturare raggiungendo addirittura lo stadio di follicolo antrale, senza mai raggiungere la piena maturazione perché evidentemente manca il supporto ormonale gonadotropinico. Pubertà e vita adulta L età dello sviluppo puberale è variabile; la pubertà è preceduta dall adrenarca che è l avvio della produzione di androgeni da parte del surrene, di solito intorno agli 8 anni, ed è preceduta da un avvio della secrezione pulsatile del GnRh, con rilascio ipofisario di LH. Successivamente si ha aumento della risposta ipofisaria al GnRh con raggiungimento di valori di gonadotropine molto elevato (gonadarca). La maturazione della capacità riproduttiva si acquisisce solo dopo i primi cicli mestruali, in conseguenza della capacità di ipofisi ed ipotalamo di rispondere al feedback positivo degli estrogeni. All inizio del periodo puberale le cellule germinali sono circa , all interno dei follicoli primordiali; nei successivi anni di vita circa oociti vengono selezionati ad ogni ciclo mestruale per arrivare all ovulazione. Per ogni follicolo che matura circa 1000 vanno incontro a crescita abortiva e atresia per apoptosi. Nei anni che precedono la menopausa si assiste ad un accelerazione della perdita di follicoli, correlata ad aumento della sintesi di FSH e riduzione dell inibina B; l aumento dell FHS induce infatti reclutamento più precoce e crescita follicolare più rapida. Crescita e maturazione follicolare Nella donna adulta ad ogni ciclo mestruale viene reclutata una coorte di follicoli candidati all ovulazione:, composta da un certo numero di follicoli primordiali quiescenti reclutato in modo continuo (reclutamento iniziale, che si verifica subito dopo la formazione dei follicoli primordiali, molto prima della pubertà)e un ulteriore gruppo di follicoli antrali, reclutato al momento dell incremento del FSH (reclutamento ciclico; comincia solo dopo la pubertà). Gli oociti contenuti nei follicoli selezionati continuano a maturare e sono pronti a riattivare la meiosi. Il reclutamento follicolare è denunciato in primis dall aumento di volume dell oocita e dalla proliferazione delle cellule della granulosa intorno allo stesso; in risposta all FSH si formano dunque gap-junctions tra le cellule della granulosa e l oocita per permettere interscambi di sostanze nutritive. I follicoli che intraprendono questo processo maturativo divengono follicoli primari. Lo strato della granulosa è separato dallo stroma da una membrana basale, non vascolarizzata; le cellule stromali intorno si dispongono in strati concentrici a formare la teca interna ed esterna. L innalzamento dell FSH nel corso della fase follicolare promuove l ulteriore maturazione di alcuni follicoli che passano allo stadio preantrale, con aumento ulteriore delle dimensioni dell oocita, che viene circondato da una lamina di materiale extracellulare, detta zona pellicida. Le cellule della granulosa continuano a proliferare e le teche si organizzano ulteriormente. Tale crescita dipende dalle gonadotropine: LH che stimola le cellule della teca interna a secernere gli androgeni, convertiti in estrogeni dalle cellule della granulosa, stimolate dall FSH; estrogeni e FSH mediano l aumento dei recettori per l FSH sulle cellule della granulosa.

12 Sempre per azione di estrogeni e FSH si verifica il progressivo accumulo di liquido trasudato dai vasi sanguigni della teca, intorno all oocita con formazione progressiva di un antro, una cavità. Le cellule della granulosa ora sono divisibili in due tipi: cellule del cumulo che inglobano l oocita e cellule murali che formano la parete interna del follicolo. Nei follicoli antrali i recettori per l LH sono solo sulle cellule tecali, mentre i recettori per l FSH solo sulle cellule della granulosa; come già detto l LH induce nelle cellule tecali, la secrezione di androgeni trasformati in estrogeni dalle cellule della granulosa stimolate dal FSH. Solo i follicoli le cui cellule granulose presentano un numero adeguato di recettori per l FSH potranno produrre quantità sufficienti di estrogeni, altrimenti andranno incontro ad atresia. La selezione del follicolo dominante si compie durante il 5-7 giorno del ciclo, quindi i livelli plasmatici di estradiolo cominciano ad aumentare in modo significativo da questo momento, rispondendo allo stimolo dell FSH. D altro canto gli estrogeni esercitano feedback negativo sull ipofisi con soppressione del rilascio di FSH. In questo modo solo il follicolo che esprime maggiore quantità di recettori per l FSH sopravviverà, poiché estrogeni e FSH aumentano la concentrazione di recettori per L FSH sul follicolo medesimo, con potenziamento dell accrescimento, e allo stesso tempo gli estrogeni diminuiscono la secrezione globale di FSH privando il supporto dell ormone dagli altri follicoli. Il follicolo dominante deve esprimere un numero di recettori tale da essere sensibile anche alle concentrazioni più basse di FSH. A questo punto, selezionati pochi follicoli antrali, sotto lo stimolo dell FSH si verifica espressione dei recettori per l LH sulle cellule murali della granulosa; i livelli di FSH cominciano a diminuire, ma il rialzo in fase follicolare intermedia dell estradiolo esercita azione a feedback + sulla secrezione di LH, i cui valori aumentano nella fase follicolare tardiva. Se la stimolazione gonadotropinica è adeguata un solo follicolo prosegue la sua maturazione verso l ovulazione. Le cellule della granulosa aumentano di volume ed acquisiscono granuli lipidici; nella teca si formano vacuoli ed aumenta la vascolarizzazione. Il picco della secrezione di estrogeni è raggiunto 24 ore prima dell ovulazione ed innesca il picco di LH, dopo circa 10 ore. Nel fornire lo stimolo ovulatorio al follicolo selezionato, l innalzamento dell LH segna il destino dei follicoli senza quantità adeguate di FSH ed estrogeni, aumentandone ulteriormente il contenuto androginico. L LH inoltre promuove la luteinizzazione delle cellule della granulosa, dove dunque inizia la sintesi del progesterone, che a concentrazioni così basse facilità il meccanismo di feedback positivo sulla secrezione di LH. I follicolo che sono andati incontro ad atresia vanno a formare tessuto stromale, che conserva però la capacità di risposta all LH con produzione di androgeni: ne consegue un aumento dei livelli di androgeni, che oltre a portare all atresia tutti i follicoli tranne il dominante, aumenta la libido nel momento più propizio per la fecondazione. Dopo 36 ore dal picco di LH si verifica la rottura del follicolo ovulatorio, con espulsione dell oocita: si ha rottura della membrana basale e i capillari penetrano nella granulosa fino al centro del follicolo che si riempie di sangue (sotto l influenza di fattori angiogenetici sotto il controllo dell LH). L innalzamento dell LH determina la ripresa della meiosi dell oocita che però non si completerà fino alla fertilizzazione da parte dello spermatozoo.

13 Prima della rottura del follicolo e della liberazione dell uovo le cellule della granulosa hanno incominciato ad accumulare nel citoplasma un pigmento giallo, la luteina; subito dopo l espulsione del follicolo anche le cellule luteiniche della teca, si differenziano dalla teca e dallo stroma prendendo parte al corpo luteo. La normale funzione luteale necessita dunque di una sviluppo pre-ovulatorio follicolare ottimale, con adeguata stimolazione da parte dell FSH, che assicura anche un numero sufficiente di recettori per l LH. E con produzione tonica di piccole quantità di LH. L LH provoca innalzamento dei livelli di progesterone, prodotto dal corpo luteo, che agisce sia a livello centrale che locale per sopprimere nuovi accrescimenti follicolari. In quest azione il progesterone agisce in sinergia con i bassi livelli di gonadotropine circolanti, dovuti a feedback esercitato dal progesterone medesimo, dagli estrogeni, dall inibina A. Il corpo luteo deteriora rapidamente dopo 9-11 giorni dall ovulazione, in modo sincrono al decadimento della sintesi del progesterone a meno che non si sia verificata fertilizzazione dell oocita (in tal caso il progesterone è sostituito dall HCG). Alla degenerazione del corpo luteo si accompagna dunque il crollo dei livelli di estrogeni, di progesterone e di inibina A; la caduta di quest ultima in particolare e degli estrogeni rimuove l effetto inibitore sulla sintesi di FSH, ed il calo del progesterone permette l aumento della secrezione pulsatile del GnRh. Ne risulta un aumento maggiore dell FSH rispetto all LH, cruciale per permettere la selezione di una serie di follicoli salvati dall atresia. Il nuovo ciclo mestruale ha inizio.

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