A cura di : Martina Ferrara Salvatore Di Pasqua

E’ un processo in cui lo spermatozoo proveniente dal padre si fonde con l’uovo materno. Attraverso questo processo le uova e gli spermatozoi si salvano; l’uovo è attivato ad iniziare il suo programma di sviluppo e i nuclei aploidi dei due gameti si uniscono per formare il genomadiploide del nuovo

organismo.La fecondazione dei mammiferi è di tipo interno in quanto avviene nel tratto riproduttivo femminile dell’accoppiamento.

Premessa

Dei circa 300 000 000 spermatozoi umani eiaculati durante il coito solo 200 circa raggiungono il sito di fecondazione dell’ovidotto. Una volta trovato l’uovo, lo spermatozoo deve migrare attraverso lo strato di cellule granulose che circondanol’uovo e quindi

legarsi alla zona pellucida e

attraversarla. Infine, deve attaccarsi alla

membrana plasmatica dell’uovo e fondersi con essa.

LA CAPACITAZIONE

E’ il processo in cui gli spermatozoi devono essere modificati E’ il processo in cui gli spermatozoi devono essere modificati da determinate caratteristiche del tratto riproduttivo da determinate caratteristiche del tratto riproduttivo femminile prima di potersi fondere con la membrana femminile prima di potersi fondere con la membrana plasmatica dell’uovo.plasmatica dell’uovo.La capacitazione si completa quando gli spermatozoi arrivano La capacitazione si completa quando gli spermatozoi arrivano nell’ovidotto ed è associata a :nell’ovidotto ed è associata a :

cambiamenti nelle glicoproteine, nei lipidi e nei canali ionici cambiamenti nelle glicoproteine, nei lipidi e nei canali ionici della membrana plasmatica;della membrana plasmatica; grande abbassamento verso un valore più negativo del grande abbassamento verso un valore più negativo del potenziale di riposo della stessa membrana;potenziale di riposo della stessa membrana; incremento di pH citosolico;incremento di pH citosolico; fosforilazione in tirosina di diverse proteine degli fosforilazione in tirosina di diverse proteine degli spermatozoispermatozoi smascheramento dei recettori della superficie cellulare che smascheramento dei recettori della superficie cellulare che aiutano gli spermatozoi ad attaccarsi alla zona pellucida. aiutano gli spermatozoi ad attaccarsi alla zona pellucida. incremento della incremento della mobilità del flagello mobilità del flagello capacità di subire la reazione acrosomica da parte dello capacità di subire la reazione acrosomica da parte dello spermatozoospermatozoo

La capacitazione può avvenire in vitro in un mezzo di coltura che ha bisogno di 3 componenti :

Albumina che aiuta ad estrarre il colesterolo dalla membrana plasmatica, aumentando la capacita di questa membrana di fondersi con la membrana acrosomica durante la reazione acrosomica;

Ca2+ e HCO3- che entrano nello spermatozoo ed attivano un adenilico ciclasi solubile nel citosol che produce AMP ciclico che aiuta ad iniziare i cambiamenti associati alla capacitazione.

ZONA PELLUCIDA

Serve da barriera alla fecondazione tra le specie Composta da tre glicoproteine prodotte esclusivamente dall’oocita in via di crescita:

• ZP2, ZP3 si assemblano in lunghi filamenti;• ZP1 collega i filamenti in una rete tridimensionale.

La zona induce lo spermatozoo a subire la reazione acrosomica, in cui il contenuto dell’acrosoma è rilasciato per esocotosi

““La reazione acrosomica che La reazione acrosomica che avviene quando uno spermatozzo avviene quando uno spermatozzo

feconda un uovo”.feconda un uovo”.

Le 2 proteine della fecondazione: Izumo e CD9

•Dopo la reazione acrosomica lo spermatozoo, attraversata la zona pellucida, si attacca alla membrana plasmatica dell’uovo finché il contenuto dello spermatozoo è aspirato nell’uovo. Due proteine di membrana sono necessarie per la fusione:

• Izumo, che viene esposta sulla superficie degli spermatozoi durante la reazione acrosomica. Gli anticorpi anti-Izumo bloccano la fusione e gli spermatozoi di topo privi di Izumo non riescono a fondersi con uova normali.

• CD9, della famiglia delle tetraspanine, così chiamate perché queste proteine contengono quattro segmenti che attraversano la membrana.

Quando si fonde con la membrana plasmatica dell’uovo, uno spermatozoo causa un aumento locale di Ca++ citosolico che diffonde nella cellula come un’onda. Le onde si propagano per feedback positivo: l’aumento del Ca++ citosolico causa l’apertura dei canali del Ca++, permettendo l’ingresso del citosol di ulteriore Ca++ Lo spermatozoo fuso scatena l’onda e le oscillazioni di Ca++ portando un fattore nel citosol dell’uovo.

Se la concentrazione di Ca++ viene indotta ad aumentare artificialmente tramite una iniezione di Ca++ le cellule uovo vengono attivate; viceversa, se si impedisce l’aumento di Ca++ iniettando EGTA, un chelante del Ca++, si inibisce all’attivazione dell’uovo in risposta alla fecondazione.

La fusione degli spermatozoi attiva l’uovo facendo aumentare il Ca++ nel

citosol

Quest’uovo di stella di mare è stato iniettato con un colorante fluorescente sensibile al Ca++ prima della fecondazione. Un onda di Ca++ citosolico, grazie all’aumento di concentrazione dell’inositolo 1,4,5-trisfosfato (IP3), viene rilasciato del reticolo endoplasmatico e percorre l’uovo dal sito d’ingresso dello spermatozoo. Questa onda di Ca++ provoca un cambiamento nella membrana della cellula uovo, impedendo l’ingresso di altri spermatozoi, ed inizia anche lo sviluppo embrionale.

““Il modo in cui si Il modo in cui si pensa che la pensa che la

reazione reazione corticale di un corticale di un

uovo impedisca uovo impedisca ad ulteriori ad ulteriori

spermatozoi di spermatozoi di entrare nell’uovo entrare nell’uovo

(polispermia), (polispermia), evitando la evitando la

formazione di formazione di fusi mitotici fusi mitotici

multipolari e di multipolari e di cellule cellule

aneuplodi”.aneuplodi”.

La fusione con uno spermatozoo attiva l’uovo, La fusione con uno spermatozoo attiva l’uovo, inducendo i granuli corticali a rilasciare il loro inducendo i granuli corticali a rilasciare il loro contenuto per esocitosi (contenuto per esocitosi (reazione corticale).reazione corticale).

La meiosi, arrestata in metafase II, riprende La meiosi, arrestata in metafase II, riprende producendo un secondo producendo un secondo corpo polare corpo polare e uno e uno zigote.zigote.

Solo Solo unouno spermatozoo riesce a legarsi all’uovo in spermatozoo riesce a legarsi all’uovo in quanto quest’ultimo, grazie al contenuto della quanto quest’ultimo, grazie al contenuto della vescicola corticale, rilascia diversi enzimi che vescicola corticale, rilascia diversi enzimi che cambiano la struttura della zona pellucidacambiano la struttura della zona pellucida

Lo spermatozoo fornisce i centrioli e il proprio genoma allo zigote

I 2 pronuclei non I 2 pronuclei non si fondono si fondono direttamentedirettamente

I pronuclei I pronuclei migrano verso il migrano verso il

centro dell’uovo e, centro dell’uovo e, quando si uniscono, quando si uniscono,

i loro involucri i loro involucri nucleari si nucleari si

interdigitano.interdigitano.

Lo spermatozoo, oltre al suo genoma, dona Lo spermatozoo, oltre al suo genoma, dona anche i suoi centrioli, non presenti nelle anche i suoi centrioli, non presenti nelle

uova umane non fecondate.uova umane non fecondate.

““I cromosomi dell’uovo e dello spermatozoo I cromosomi dell’uovo e dello spermatozoo si allineano su un singolo piano equatoriale si allineano su un singolo piano equatoriale

metafasico”metafasico”

I centrosomi si duplicano, gli

involucri nucleari vengono

degradadati e i cromosomi di

entrambi i gameti sono, alla fine, integrati in un

solo fuso mitotico, che organizza la

prima divisione di clivaggio dello

zigote.

““Micrografia a Micrografia a immunofluoresceimmunofluorescenza di pronuclei nza di pronuclei

umani di umani di spermatozoo e di spermatozoo e di

uovo che si uovo che si uniscono dopo la uniscono dopo la fecondazione in fecondazione in

vitro”vitro”

L'acronimo FIVET (Fertilizzazione In Vitro con L'acronimo FIVET (Fertilizzazione In Vitro con Embryo Transfer) è utilizzato per definire una Embryo Transfer) è utilizzato per definire una

tecnica di procreazione assistita tra le più tecnica di procreazione assistita tra le più comuni: si tratta di una fecondazione in comuni: si tratta di una fecondazione in

vitro dell'ovulo con successivo trasferimento vitro dell'ovulo con successivo trasferimento dell’embrione così formato nell’utero della dell’embrione così formato nell’utero della

donna.donna.

Premessa

Procedimento

1.1. Alla donna vengono somministrati ormoni per Alla donna vengono somministrati ormoni per stimolare la maturazione di oociti multipli.stimolare la maturazione di oociti multipli.

2. Prima del loro rilascio le uova vengono 2. Prima del loro rilascio le uova vengono raccolte dall’ovaio e fecondati in una piastra di raccolte dall’ovaio e fecondati in una piastra di Petri con spermatozoi prelevati dall’uomo.Petri con spermatozoi prelevati dall’uomo.

3. Dopo qualche giorno 2-3 embrioni prematuri 3. Dopo qualche giorno 2-3 embrioni prematuri sono trasferiti con un catetere nell’utero della sono trasferiti con un catetere nell’utero della donna con la speranza che si annidi donna con la speranza che si annidi nell’nell’endometrioendometrio e possa ricevere nutrimento e possa ricevere nutrimento ed energie dalla madre per il suo sviluppo.ed energie dalla madre per il suo sviluppo.

Le percentuali di successo sono influenzate da Le percentuali di successo sono influenzate da molti fattori:molti fattori:a.a.la risposta da parte della donna alle terapie: la risposta da parte della donna alle terapie: in molti casi non viene prodotto un numero in molti casi non viene prodotto un numero sufficiente di follicoli ed è quindi necessario sufficiente di follicoli ed è quindi necessario ripetere la terapia con dosaggi diversi;ripetere la terapia con dosaggi diversi;b.b.la presenza di ovociti nel liquido follicolare: in la presenza di ovociti nel liquido follicolare: in alcuni casi gli ovociti non sono maturi e alcuni casi gli ovociti non sono maturi e fecondabili o sono assenti;fecondabili o sono assenti;c.c.il grado di maturazione degli ovociti prelevati;il grado di maturazione degli ovociti prelevati; la fertilità della paziente, che è molto la fertilità della paziente, che è molto influenzatainfluenzata dall’etàdall’età

Successo

ICSI

Nel 1992 si ebbe un avanzamento fondamentale Nel 1992 si ebbe un avanzamento fondamentale per risolvere il problema dell’infertilità per risolvere il problema dell’infertilità nell’uomo. In questa variante, chiamata nell’uomo. In questa variante, chiamata iniezione iniezione intracitoplasmaticaintracitoplasmatica dello spermatozoodello spermatozoo (ICSI)(ICSI), un uovo viene fecondato iniettando al , un uovo viene fecondato iniettando al suo interno un solo spermatozoo. suo interno un solo spermatozoo.

Questa strategia elimina la necessità di Questa strategia elimina la necessità di numerosi spermatozoi mobili ed evita molti degli numerosi spermatozoi mobili ed evita molti degli ostacoli che uno spermatozoo deve superare per ostacoli che uno spermatozoo deve superare per fecondare un uovo.fecondare un uovo.

L’ICSI ha una percentuale di successo superiore L’ICSI ha una percentuale di successo superiore del 50% e ha permesso la nascita di più di 100 del 50% e ha permesso la nascita di più di 100 000 bambini.000 bambini.

La clonazione riproduttiva

Da non confondere con la Da non confondere con la clonazione terapeutica clonazione terapeutica ha reso possibile la creazione di cloni di molte ha reso possibile la creazione di cloni di molte specie animali trasferendo il nucleo di una specie animali trasferendo il nucleo di una cellula somatica dell’animale da clonare ad un cellula somatica dell’animale da clonare ad un uovo non fecondato dal quale è stato rimosso il uovo non fecondato dal quale è stato rimosso il nucleo. nucleo. Non è una tecnica Non è una tecnica semplice, la semplice, la percentuale di percentuale di successo è bassa e successo è bassa e non si sa ancora se non si sa ancora se un uomo potrebbe un uomo potrebbe essere clonato nello essere clonato nello stesso modo.stesso modo.

Conclusioni di carattere etico

La fecondazione in vitro ha dato origine ad un ampio La fecondazione in vitro ha dato origine ad un ampio dibattito sul suo utilizzo e su alcuni aspetti etici. Tra i dibattito sul suo utilizzo e su alcuni aspetti etici. Tra i punti che vengono messi in discussione vi sono:punti che vengono messi in discussione vi sono:

• l'alto numero di embrioni scartati, e distrutti;l'alto numero di embrioni scartati, e distrutti;• il possibile utilizzo per fini diversi, quali la ricerca il possibile utilizzo per fini diversi, quali la ricerca scientifica, dascientifica, da quello procreativo degli embrioni congelati;quello procreativo degli embrioni congelati;•la possibilità di effettuare a priori una selezione degli la possibilità di effettuare a priori una selezione degli embrioni per fini diversi da quelli strettamente legati alle embrioni per fini diversi da quelli strettamente legati alle condizioni di salute dell'embrione stesso; condizioni di salute dell'embrione stesso; questa diagnosi pre-impianto è stata assimilata, da questa diagnosi pre-impianto è stata assimilata, da alcuni avversari di questo metodo, ad una sorta di alcuni avversari di questo metodo, ad una sorta di "selezione della razza perfetta";"selezione della razza perfetta";• "la dissociazione della procreazione” dal contesto "la dissociazione della procreazione” dal contesto integralmenteintegralmente personale dell’atto coniugale.personale dell’atto coniugale.

Cosa dice la legge?

Nel 2004 in Italia è stata introdotta la legge Nel 2004 in Italia è stata introdotta la legge

40/2004, che, ha limitato diversi aspetti della 40/2004, che, ha limitato diversi aspetti della

FIVET. In particolare viene consentita la FIVET. In particolare viene consentita la

produzioni di embrioni in numero non superiore a produzioni di embrioni in numero non superiore a

quello strettamente necessario ad un unico e quello strettamente necessario ad un unico e

contemporaneo impianto, e comunque non contemporaneo impianto, e comunque non

superiore a tre. È inoltre vietata la superiore a tre. È inoltre vietata la

crioconservazione, la soppressione di embrioni, la crioconservazione, la soppressione di embrioni, la

diagnosi pre-impianto dell'embrione e diagnosi pre-impianto dell'embrione e

la fecondazione eterologa. la fecondazione eterologa.