GAMETOGENEZA

DEZVOLTAREA OVULULUI ȘI OVULAȚIA

Dezvoltarea ovulului uman și ovulația sunt procese-cheie în reproducerea feminină. Acestea implică maturizarea unui ovul (ovăz) în cadrul ovarului și eliberarea acestuia pentru o potențială fertilizare. Iată o prezentare generală:

I. Dezvoltarea ovulului (oogeneza):

Oogeneza începe în timpul dezvoltării fetale și continuă în etape până la ovulație.

1. Stadiul fetal de la celulele germinale primare la ovocitele primare:

• În ovarele unui făt de sex feminin în dezvoltare, celulele germinale primordiale se multiplică prin mitoză pentru a forma oogonia.

• Până în a 20-a săptămână de gestație, oogoniile se opresc din divizare și încep meioza I. Aceste celule sunt acum ovocite primare.

• Ovocitele primare se opresc în profaza I a meiozei și rămân latente până la pubertate. Fiecare este închis într-un singur strat de celule granuloase aplatizate, formând un folicul primordial.

• O femeie se naște cu 1-2 milioane de ovocite primare, dar multe suferă degenerare (atrezie), rămânând aproximativ 300 000 până la pubertate.

2. Post-pubertate (ciclu menstrual):

Odată cu apariția pubertății, ciclurile hormonale stimulează creșterea și maturarea câtorva ovocite primare în timpul fiecărui ciclu menstrual:

a) Dezvoltarea foliculară:

• Foliculii primordiali: Mai mulți foliculi primordiali încep să crească și să se dezvolte.

• Foliculul primar: Celulele granuloase proliferează, formând o structură multistratificată.

• Folicul secundar: Se formează o cavitate umplută cu lichid (antrum), iar foliculul este numit acum folicul secundar.

• Foliculul Graafian: De obicei, doar un singur folicul devine dominant în fiecare ciclu și se maturizează în foliculul Graafian.

• În fiecare ciclu, mai multe ovocite primare își reiau dezvoltarea sub stimulare hormonală (în principal FSH).

• Acestea sunt înconjurate de celule granuloase, formând foliculii primordiali. Un folicul devine de obicei dominant (foliculul Graafian).

b) Reluarea meiozei:

• Ca răspuns la FSH și LH, oocitul din interiorul foliculului dominant reia meioza I.

• Rezultă două celule inegale:

  • Un oocit secundar mare

  • Un globul polar mic, care degenerează.

• Ovocitul secundar începe meioza II, dar se oprește în metafaza II.

II. Ovulația:

Ovulația este eliberarea unui ovul matur din ovar, declanșată de modificări hormonale.

1. Reglarea hormonală:

• Creșterea nivelului de estrogen din foliculul în dezvoltare determină o creștere a hormonului luteinizant (LH).

• Creșterea LH declanșează ovulația aproximativ la jumătatea ciclului (ziua 14 dintr-un ciclu de 28 de zile).

• Creșterea LH are loc cu aproximativ 24-36 de ore înainte de ovulație.

• Se declanșează:

  • Finalizarea meiozei I în ovocite.

  • Slăbirea peretelui folicular pentru eliberarea ovocitelor.

2. Eliberarea ovulului:

Foliculul Graafian se rupe, eliberând oocitul secundar înconjurat de un strat protector de celule numit corona radiata.

Ovocitul este capturat de fimbriile trompei uterine și transportat către uter.

3. Creșterea estrogenilor:

• Foliculul dominant produce niveluri ridicate de estrogeni, care stimulează hipotalamusul și hipofiza anterioară.

• Acest lucru creează o buclă de feedback pozitiv, ducând la o creștere a hormonului luteinizant (LH).

4. Evoluţia post-ovulație:

a) Dacă este fertilizat:

Atunci când un spermatozoid pătrunde în ovocite, acesta finalizează meioza II, producând:

• Un zigot fertilizat

• Un al doilea globul polar

• Zigotul începe să se dividă și se implantează în uter.

Formarea zigoților:

• Nucleele spermei și ovulului fuzionează pentru a forma un zigot.

• Zigotul începe să se dividă în timp ce se deplasează spre uter pentru implantare.

b) Dacă nu este fertilizat:

• Ovocitul secundar degenerează în trompa uterină.

• Foliculul rupt formează corpul galben, care secretă hormoni (progesteron și estrogen) pentru a menține mucoasa uterină.

• Dacă nu apare nicio sarcină, corpul galben degenerează, ducând la menstruație.

III. Hormoni cheie implicați:

• Hormonul foliculostimulant (FSH): Stimulează creșterea foliculului.

• Hormonul luteinizant (LH): Declanșează ovulația.

• Estrogeni: Promovează creșterea endometrului și reglează ciclul menstrual.

• Progesteron: Stabilizează mucoasa uterină post-ovulație.

• Hipotalamus:

  • Eliberează hormonul de eliberare a gonadotropinei (GnRH) pentru a stimula hipofiza.

• Glanda pituitară:

  • Produce FSH (stimulează creșterea foliculară) și LH (declanșează ovulația).

• Ovar:

  • Foliculii produc estrogeni și progesteron.

SPERMATOGENEZA UMANĂ

Spermatogeneza este procesul de producere a gameților masculini maturi (spermatozoizi) în testicule. Acesta are loc în tubii seminiferi și implică mai multe etape de diferențiere celulară. Acest proces începe la pubertate și continuă pe tot parcursul vieții.

1. Localizare

• Tubulii seminiferi: Structuri foarte spiralate din testicule în care are loc spermatogeneza.

• Celulele Sertoli: Oferă suport structural și nutrițional pentru sperma în curs de dezvoltare.

• Celulele Leydig: Produce testosteron, esențial pentru reglarea spermatogenezei.

2. Etapele spermatogenezei

A. Spermatocitogeneza (mitoza)

1. Spermatogonia:

   • Situat lângă lamina bazală a tubilor seminiferi.

   • Tipuri:

     • Tipul A (închis): Celule stem de rezervă care se divid rar.

     • Tipul A (palid): Celule stem cu diviziune activă care dau naștere spermatogoniilor de tip B.

     • Tipul B: Celule progenitoare diferențiate care vor intra în meioză.

   • Fiecare diviziune are ca rezultat o celulă fiică care continuă să prolifereze și una care trece la stadiul următor.

B. Meioza

Spermatocite primare:

• Derivate din spermatogonia de tip B.

• Ele sunt celule diploide (2n) care intră în meioza I.

• Fiecare spermatocit primar se divide pentru a forma două spermatocite secundare.

Spermatocite secundare:

• Celule haploide (n) formate după meioza I.

• Trece prin meioza II pentru a produce patru spermatozoizi.

• Această fază asigură înjumătățirea numărului de cromozomi pentru diversitatea genetică.

C. Spermiogeneza (maturizarea spermatidei)

Modificările morfologice și biochimice transformă spermatidele în spermatozoizi:

• Formarea acrosomului:

  • Derivat din aparatul Golgi.

  • Conține enzime hidrolitice (de exemplu, hialuronidază, acrozină) necesare pentru penetrarea zonei pellucida a oului.

• Dezvoltarea flagelului:

  • Centriolii se alungesc pentru a forma coada, permițând motilitatea.

• Condensarea nucleară:

  • Cromatina devine foarte compactă pentru a proteja ADN-ul.

• Eliminarea citoplasmei:

  • Citoplasma reziduală este fagocitată de celulele Sertoli.

• Reorganizarea mitocondrială:

  • Mitocondriile se aliniază în piesa mediană pentru furnizarea de energie.

3. Durată

• Procesul complet durează aproximativ 64-74 de zile la om.

• După spermiogeneză, spermatozoizii au nevoie de încă 12-14 zile pentru a se maturiza complet în epididim.

4. Celule de susținere

Celulele Sertoli:

• Aliniază tubulii seminiferi.

• Funcții:

  • Oferă suport structural celulelor germinale în dezvoltare.

  • Hrănește celulele spermatogene.

  • Secretă proteina de legare a androgenilor (ABP) pentru a menține concentrația ridicată de testosteron.

  • Formează bariera sânge-testis pentru a proteja sperma în dezvoltare de sistemul imunitar.

  • Produce inhibină pentru a regla nivelul FSH.

• Celulele Leydig:

  • Situat în spațiul interstițial dintre tubuli.

  • Produce testosteron, esențial pentru spermatogeneză și caracteristicile sexuale secundare.

5. Reglarea hormonală

GnRH:

• Secretat de hipotalamus în mod pulsatil.

• Stimulează hipofiza anterioară pentru a elibera FSH și LH.

FSH:

• Acționează asupra celulelor Sertoli.

• Promovează spermatogeneza și producția de ABP.

LH:

• Stimulează celulele Leydig să producă testosteron.

Testosteron:

• Esențial pentru menținerea spermatogenezei.

• Inhibă secreția de GnRH și LH prin feedback negativ.

Inhibina:

• Produs de celulele Sertoli.

• Oferă feedback negativ pentru a inhiba producția de FSH.

6. Structura tubilor seminiferi

• Membrana bazală: Separă tubulii de țesutul interstițial.

• Lumen: Locul în care sunt eliberate spermatozoizii maturi.

• Straturi de celule germinale în dezvoltare:

  • Spermatogonia (stratul bazal).

  • Spermatocite primare.

  • Spermatocite secundare.

  • Spermatozoizi (mai aproape de lumen).

  • Spermatozoizi maturi (eliberați în lumen).

7. Anatomia spermatozoonului matur

1. Cap:

   • Conține:

     • Nucleu cu cromatină condensată.

     • Acrosom: Capac umplut cu enzime care facilitează penetrarea ovulului.

2. Piesă centrală:

   • Conține mitocondrii strânse dispuse elicoidal în jurul axonemului.

   • Furnizează ATP pentru mișcarea flagelară.

3. Coadă:

   • Compus din microtubuli în aranjament 9+2.

   • Generează motilitate pentru propulsarea spermei.

7. Relevanță clinică

1. Infertilitatea masculină:

   • Cauze:

     • Dezechilibre hormonale (de exemplu, FSH, LH sau testosteron scăzut).

     • Defecte genetice (de exemplu, sindromul Klinefelter, microdeleții ale cromozomului Y).

     • Factori de mediu (de exemplu, căldură, toxine, radiații).

2. Analiza materialului seminal:

   • Evaluează:

     • Număr de spermatozoizi: Normal ≥ 15 milioane/mL.

     • Motilitate: Procentul de spermatozoizi care înoată activ.

     • Morfologie: Proporția de spermatozoizi de formă normală.

3. Tehnologii de reproducere asistată (ART):

   • Include fertilizarea in vitro (FIV) și injectarea intracitoplasmatică a spermei (ICSI).