3^ sett. SPERMATOGENESI. Cellule germinali primordiali (PGC)

Transcript

1 LA

2 Cellule germinali primordiali (PGC) Migrazione dalla 4^ alla 6^ settimana 3^ sett. Le PGC compaiono alla fine della 3^ settimana e migrano verso le creste genitali dalla 4^ alla 6^.

3 Eventi differenziativi nei testicoli: Creste genitali: sono ispessimenti sul mesonefro 1) All arrivo delle PGC nelle creste genitali, si formano i cordoni sessuali primitivi che circondano le cellule germinali. 2) dalle PGC si differenziano spermatogoni che non proliferano e non entrano in meiosi* fino alla pubertà (blocco mitotico e meiotico ad opera delle cellule pre-sertoli); *RA prodotto dal mesonefro viene degradato dall enzima citoplasm. sertoliano CYP26B1 (è un citocromo P450) che, perciò, è il fattore di inibizione della meiosi nelle gonadi embrionali maschili (cfr. OMI delle cellule follicolari)

4 Eventi differenziativi nei testicoli: 3) nei cordoni sessuali primitivi differenziano cellule pre-sertoli 4) nello stroma differenziano cellule interstiziali (precursori delle cell. del Leydig) e producono testosterone

5 Gli ormoni testicolari sono secreti anche nel feto (picco massimo al 4 mese) per poi diminuire fino alla nascita. Nel neonato, la steroidogenesi testicolare raggiunge livelli elevati a 2-3 mesi dopo il parto e poi diminuisce. Alla pubertà la secrezione aumenta in modo massiccio con crescita dei testicoli e sviluppo dei caratteri sessuali secondari. Cambiamenti puberali dei testicoli Si formano tubuli seminiferi dai cordoni solidi Dalle cellule interstiziali si formano le cellule di Leydig Le cellule pre-sertoli si differenziano in cellule di Sertoli Gli spermatogoni ricominciano a dividersi e diventano spermatogoni di tipo A (scuri o Ad) Il testicolo è suddiviso in lobuli ad opera di setti connettivali della tunica albuginea

6 Struttura del testicolo La spermatogenesi avviene normalmente solo intorno a C epididimo testicolo dotto deferente

7 Struttura del testicolo Ant. Post. Per testicolo ci sono lobuli Ogni lobulo contiene 1-4 tubuli seminiferi Ogni tubulo seminifero è lungo 80 cm 1. Tubulo retto; 2. rete testis; 3. condottini efferenti; 4. epididimo; 5. dotto deferente

8 Tubuli seminiferi in sezione trasversale. Ogni tubulo seminifero è spesso 150 µm e lungo 80 cm

9 Cellule di Leydig: le cellule produttrici di androgeni nel testicolo REL Gocce lipidiche Mitocondri con creste tubulari

10 Ruolo delle cellule di Leydig -Esprimono recettori per LH dopo stimolazione da parte dell ipofisi (prolattina). - Sintetizzano testosterone e altri ormoni androgeni sotto il controllo dell ipofisi (LH). Il testosterone mantiene la spermatogenesi, la libido maschile, la funzione delle ghiandole accessorie maschili come la prostata e le vescichette seminali.

11 L epitelio della parete contiene 2 distinte popolazioni: 1-cellule somatiche (Sertoli); cellule mioidi Dette anche peritubulari: sono responsabili dell attività contrattile che spinge gli spermatozoi verso la rete testis Sezione schematica di alcuni tubuli seminiferi. Nel testicolo, i 3 compartimenti (basale, adluminale e interstiziale) sono separati dalla barriera emato-testicolare e dalla parete del tubulo. 2-cellule spermatogeniche (spermatogoni, spermatociti, spermatidi, spermatozoi) Nell interstizio ci sono le cellule di Leydig

12 Cellule di Sertoli Formano la barriera ematotesticolare che Sp.zoi G. occl. Sp.tidi Sert. Sp.citi 1. separa i 2 ambienti in cui avvengono mitosi e meiosi.e 2. impedisce che l organismo scateni una risposta immunitaria contro le proteine prodotte dagli spermatociti, spermatidi e spermatozoi che hanno subìto il crossing-over (proteine nonself). Se la barriera si interrompe, le risposta immunitaria produce sterilità autoimmunitaria. 3. Gli spermatogoni poggiano sulla lamina basale, gli spermatociti no. Lamina basale Sp.goni

13 Epitelio seminifero nell uomo L epitelio seminifero Cellule di Sertoli: sono cilindriche e poggiano sulla m. basale. Il nucleo ha forma irregolare e nucleolo prominente. Gocciole lipidiche sono visibili nel citoplasma.

14

15 I molteplici ruoli delle cellule di Sertoli (esprimono recettori per FSH) contributo determinante al differenziamento della gonade repressione pre-puberale della meiosi (cfr. le cell. follicolari ed OMI) nutrizione/protezione delle cellule germinali (gap junctions- giunz. occludenti) regolazione della proliferazione e del differenziamento delle cellule germinali (azione paracrina, giunzioni aderenti e comunicanti) regolazione dell apoptosi degli spermatogoni produzione di inibina ed attivina (membri della famiglia di TGFβ; la prima inibisce la seconda stimola sintesi e secrezione ipofisaria di FSH). concentrazione degli androgeni (Androgen Binding Protein e Steroid Hormone Binding Globulin) nel compartimento basale e nell epididimo. trasformazione del testosterone in diidro-testosterone separazione del compartimento basale da quello luminale (barriera ematotesticolare) e spostamento delle cellule germinali differenzianti verso il lume fagocitosi di corpi estranei/batteri e della goccia citoplasmatica secrezione del fluido tubolare

16 Cellule mioidi Sono cellule interposte tra le c. di Sertoli e di Leydig. Sono in grado di contrarsi se stimolate dalla endotelina (21 aa) prodotta dalle c. di Sertoli, facilitando il transito del fluido tubulare e degli spermatozoi verso la rete testis. Inoltre, sembrano modulare l attività sertoliana regolando la risposta delle Sertoli al FSH. o peritubulari SPERMATOGENES

17 Le PGC si trasformano in spermatogoni che restano bloccati in interfase (ad opera delle c. di Sertoli) fino alla pubertà. Alla pubertà, gli spermatogoni primitivi si risvegliano trasformandosi in spermatogoni di tipo A con capacità proliferativa. Sono cellule staminali di aspetto scuro (spermatogoni scuri o Ad, dove d=dark). La spermatogenesi inizia quando dagli spermatogoni scuri originano per mitosi spermatogoni chiari (spermatogoni di tipo Ap, dove p=pale), stadio intermedio tra le vere staminali e le successive generazioni in via di differenziamento. Dallo sp.gonio Ap deriva lo sp.gonio B, diretto precursore dello spermatocito. Nel tubulo seminifero coesistono quindi spermatogoni A e B

18 Esse avvengono tutte nel compartimento basale del tubulo seminifero e si concludono con la produzione di spermatociti primari e di nuovi spermatogoni di tipo Ad. Spermatogenesi (durata: 74 ±5 gg) in 3 fasi FASE 1: la proliferazione Le divisioni mitotiche degli spermatogoni consentono sia l automantenimento della popolazione staminale, sia l avvio verso un programma di differenziamento. (dura 18 gg) entra in meiosi

19 Spermatogenesi (74 ±5 gg) FASE 1: la proliferazio. ne compartimento adluminale Da spermatogonio Ap a B sono necessari 18 gg (forse 6 mitosi) Lo spermatocita I inizia la meiosi nel compartimento basale e la prosegue in quello adluminale. Notare i ponti citoplasmatici tra spermatogoni, spermatociti e oltre.

20

21 Spermatogenesi (74 ±5 gg) FASE 2: la meiosi (durata: gg) Gli spermatociti primari si spostano dal compartimento basale a quello adluminale (turnover delle giunzioni occludenti Sertoli- Sertoli) allo stadio di leptotène -Profase I con crossing over in pachitene =9 gg; -Completamento meiosi I= 23gg -Completamento meiosi II=1 giorno

22 FASE 3 (durata gg) la spermioistogenesi, dallo spermatide allo spermatozoo primitivo ovvero come trasformare una utilitaria in una macchina di F1 Spermatogenesi (74 ±5 gg) Formazione del flagello Formazione dell acrosoma Localizzazione dei mitocondri Assunzione di una forma idrodinamica alleggerimento, con eliminazione di acqua, citoplasma e molecole non strettamente indispensabili

23 Spermatogenesi (74 ±5 gg) FASE 3: la spermioistogenesi (23-24 gg) Nucleo via via eterocromatico che si arricchisce di proteine basiche e poi di protammine (proteine contenenti circa il 50% di Arg); Citoplasma: comparsa di acrosoma, coda, corpo residuo

24 Spermatogenesi (74 ±5 gg) FASE 3: la spermioistogenesi (23-24 gg) Durante la spermioistogenesi si distinguono 4 fasi: Fase del Golgi Fase del cappuccio Fase acrosomiale Fase di maturazione

25 FASE 3: la spermiogenesi (23-24 gg) 1. Fase del Golgi: Compaiono granuli golgiani (granuli proacrosomici) PASpositivi che poi confluiscono in un unico granulo delimitato da una membrana derivante dal Golgi. La coppia di centrioli migra al polo opposto rispetto a quello della vescicola acrosomiale.

26 Spermatide di uomo 2. Fase del cappuccio: Il granulo acrosomiale si ingrandisce e copre i due terzi anteriori del nucleo. Si forma così il cappuccio acrosomiale.

27 Spermatide di uomo * 3. Fase acrosomiale Acrosoma, nucleo e flagello si modificano. Il nucleo si allunga e si sposta alla periferia, diventando eterocromatico. L acrosoma copre gran parte della superficie del nucleo e assume una forma tipica. Il citoplasma si allunga al polo caudale del nucleo e avvolge la parte prossimale del flagello * *Membrane del Sertoli e dello spermatide

28 Spermioistogenesi l acrosoma L acrosoma si forma dall apparato del Golgi Assume una forma a berretto da sci, calato sul nucleo; resta circondato dalla sua membrana. Contiene enzimi di tipo lisosomiale (è di fatto un mega-lisosoma): tra di essi, ialuronidasi, esterasi, neuraminidasi, acrosina (una proteasi simile alla tripsina). L acrosoma serve per penetrare nella zona pellucida che circonda l ovocita

29 4. Fase di maturazione Lo spermatide completa la maturazione e diventa spermatozoo. Spermatidi di uomo

30 Acrosoma Fasi finali della spermiogenesi Perinuclear ring Nucleus FASE 3: la spermiogenesi (dura gg) Microtubules of the manchette

31 Schema di spermatozoo umano (lungo circa µm) e delle sue parti principali: la testa (5-6 µm), il collo, il segmento intermedio, il segmento principale, il segmento terminale. Ci sono circa 100 mln di spermatozoi per cm 3 di sperma (conc. minima fecondante=15-20 mln/ml).

32 A Spermatozoo in sezione longitudinale (A) e trasversale, a vari livelli (B) Segmento intermedio AXNM B

33 Lo spermatozoo umano

34 Il movimento dello spermatozoo

35 Interazioni tra ipotalamo, ipofisi e testicolo (4-10 mg/die)