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LA FECONDAZIONE. Dove si verifica. I Protagonisti della fecondazione: i gameti. Il viaggio degli spermatozoi.
E N D
1. L’INIZIO DELLA VITA UMANA: ASPETTI BIOLOGICI E MEDICIdr Gabriella Bozzo Corso di Formazione per Operatori e Insegnanti dei Metodi Naturali di Conoscenza della Fertilità
LODI
08/11/08
3. Dove si verifica
4. I Protagonisti della fecondazione: i gameti
5. Il viaggio degli spermatozoi ° Meno dell’1% degli spermatozoi eiaculati raggiunge gli ovidotti. Si ha quindi una elevata competizione tra gli spermatozoi
6. Il viaggio degli spermatozoi Nella cavità uterina in genere, la motilità della muscolatura (prostaglandine, movimenti peristaltici, ecc.) favorisce la risalita degli spermatozoi; si tratta pur sempre di un percorso lunghissimo per lo spermatozoo che esaurisce rapidamente le energie disponibili.
Pare che gli spermatozoi non si distribuiscano casualmente tra le due tube, ma che una notevole percentuale si diriga verso la tuba uterina corrispondente all’ovaio in cui si è avuta la maturazione dell’ovocita (fertilizine?).
La giunzione utero-tubarica rappresenta infine un altro passaggio difficile.
Alla fine, meno di 100 spermatozoi raggiungerà l’ovocita (1/5000000).
7. L’ovocita
8. Gli eventi della Fecondazione Una volta che i due gameti si sono incontrati nell’ambiente tubarico, la fecondazione richiede una serie ordinata di eventi:
Capacitazione dello spermatozoo
Penetrazione attraverso le cellule del cumulo ooforo
Legame dello spermatozoo alla zona pellucida
Reazione acrosomiale
Penetrazione nella zona pellucida
Legame alla membrana dell’ovocita
Attivazione dell’ovocita e reazione corticale
Reazione della zona pellucida
Eventi successivi alla fecondazione
10. 1- Capacitazione dello spermatozoo La capacitazione si verifica spontaneamente dopo una permanenza di alcune ore nelle vie genitali femminili.
Si ritiene che dipenda sia dalla rimozione di alcuni gruppi glucidici dalle proteine di membrana, sia dalla rimozione o demolizione di altre proteine, sia dal legame con proteine che destabilizzano la membrana, legandosi ai fosfolipidi e facilitando la sottrazione di colesterolo dalla membrana stessa.
.
11. 2- Penetrazione attraverso le cellule del cumulo ooforo Gli spermatozoi devono farsi strada tra
le cellule della corona radiata,
che sono relativamente poco compattate.
Alcuni spermatozoi hanno una reazione
acrosomiale anticipata, con liberazione
di ialuronidasi, che favorisce la
disaggregazione delle cellule del cumulo
. Tali spermatozoi non riusciranno
però a penetrare nella zona pellucida.
12. 3- Legame dello spermatozoo alla zona pellucida Gli spermatozoi incontrano poi la zona pellucida, costituita da carboidrati. Il legame è mediato da proteine e comporta un riconoscimento specie-specifico.
13. 4- Reazione acrosomiale La proteina della membrana pellucida ZP3, principale proteina riconosciuta dalla membrana dello spermatozoo, stimola la reazione acrosomiale, cioè la fuoriuscita del contenuto (enzimi litici) dell’acrosoma. ZP3 stimola una serie di reazioni mediate da una complessa trasduzione del segnale.
In tal modo gli spermatozoi possono farsi strada nella zona pellucida, trasformando nel contempo la stessa ZP3.
La reazione acrosomiale comporta una fusione tra la membrana plasmatica e quella acrosomiale nella regione anteriore. Si osserva una specie di vescicolazione.
14. lo spermatozoo perde porzioni crescenti di acrosoma e di membrana plasmatica dalla porzione anteriore (vedi animazione). Se la reazione non si è verificata fuori tempo, lo spermatozoo può giungere fino all’oolemma.
la reazione acrosomiale progredisce…
15. 5- Penetrazione nella zona pellucida Per la penetrazione nella zona pellucida lo spermatozoo ricorre a due sue proprietà: il corredo di enzimi litici e la spinta del flagello.
16. 6- Legame alla membrana dell’ovocita Attraversata la membrana pellucida, lo spermatozoo si può legare alla membrana plasmatica dell’ovocita.
Il legame avviene nella regione postero-laterale della testa dello spermatozoo, in una zona dove non era presente l’acrosoma
17. 7- Attivazione dell’ovocita e reazione corticale Appena lo spermatozoo si è legato alla membrana dell’ovocita, questo subisce una serie di rapide reazioni.
Attivazione metabolica
Completamento della II divisione meiotica con espulsione del II globulo polare
Reazione corticale
TUTTI QUESTI FENOMENI SONO SCATENATI DALL’INFLUSSO DI CALCIO DOVUTO ALLA PENETRAZIONE DELLO SPERMATOZOO. SI DETERMINA COSÌ DEPOLARIZZAZIONE DELLA MEMBRANA E CONSEGUENTE APERTURA DI CANALI DEL CALCIO.
18. L’INFLUSSO DI CALCIO
19. 8 - La reazione corticale La reazione corticale consiste in una massiccia esocitosi dei granuli corticali successiva all’attivazione dell’ovocita. I granuli corticali contengono una miscela di enzimi, tra cui diverse proteasi, che diffondono nella zona pellucida, inducendo la reazione zonale. Queste proteasi alterano la struttura della zona pellucida, rendendola impenetrabile da ulteriori spermatozoi. Anche alcune proteine della membrana plasmatica vengono alterate e gli spermatozoi circostanti vengono distrutti.
20. - Reazione della zona pellucida La reazione della zona pellucida determina il blocco della polispermia. Infatti si attuano i seguenti cambiamenti:
indurimento (nessuno spermatozoo riuscirà più a penetrarvi)
distruzione dei recettori (alterazione di ZP3)
21. 9 - Eventi successivi alla fecondazione In seguito al legame con la membrana plasmatica, lo spermatozoo penetra nell’ovocita. In particolare, la sua testa viene incorporata nel citoplasma. La membrana nucleare si disperde e il nucleo comincia a scambiare le protammine con degli istoni di origine materna, decondensandosi rapidamente. Un nuovo involucro nucleare circonda quindi il nucleo maschile.
Con lo spermatozoo, nella specie umana, entra anche il flagello, che fornisce il centrosoma dello zigote. I microtubuli dello spermatozoo si mescolano con quelli dell’ovocita, mentre i mitocondri vengono di norma distrutti.
Intanto il nucleo dell’ovocita ha completato la II divisione meiotica, con l’espulsione del II globulo polare..
22. L’ANFIMISSI I due nuclei aploidi, ora indistinguibili e denominati PRONUCLEI, vanno contemporaneamente ma indipendentemente in fase S, attraversano la fase G2 ed entrano in mitosi.
L’unione dei due patrimoni genetici (anfimissi) ha luogo in metafase, dove i cromosomi dei due partners si mescolano, ricostituendo il patrimonio diploide.
Lo zigote, dividendosi, va a formare due blastomeri, poi quattro….
23. L’EMBRIONE Dal momento della fusione dei gameti gli elementi di origine paterna e materna contribuiscono, grazie ad un completo e coordinato scambio, all’attività del nuovo organismo allo stadio unicellulare : un intenso lavoro di auto-organizzazione del nuovo sistema per iniziare nella direzione giusta tutto il necessario sviluppo
( PMA “ L‘Embrione Umano nella Fase Preimpianto” Ed Vaticana)
24. L’EMBRIONE Costituzione degli assi dello sviluppo
- non cumulo indistinto di cellule
- totipotenza = grande capacità di compensazione di un ev. danno e non indipendenza
( posizione del globulo polare/punto di entrata dello spermatozoo/forma dell’ovocita fecondato)
Seconda divisone cellulare importante per il destino delle cellule : 1- massa cellulare interna
2- annessi embrionari
25. L’EMBRIONE I un periodo di 5 giorni l’embrione procede secondo divisione cellulari regolate da numerosi geni –segmentazione – mentre viene spinto dalla tuba nell’utero
Le cellule sono via via più piccole – blastomeri- che si organizzano in una morula.
Allo stadio di 8/16 cellule si ha una compattazione di queste con la formazione di tight junctions fra le cellule esterne e di gap junctions fra le cellule interne , entrambe hanno funzione di scambio di molecole per regolare e coordinare le divisioni cellulari.
26. L’EMBRIONE Le cellule più esterne formano il trofoblasto
- chorion
Le cellule più interne formano la massa cellulare interna
- embrione (cell stam)
- sacco vitellino
- amnios
- allantoide
27. L’EMBRIONE Al 4° giorno di sviluppo la morula si trasforma in blastocisti che presenta una cavità interna detta blastocele che contiene liquido filtrato grazie alla presenza di una pompa sodio/potassio nelle cellule esterne che trasporta ioni sodio e quindi acqua nella cavità centrale .
Ora le cellule sono 64/128 distinte in 3 tipi istologicamente differenti
28. IL DIALOGO MATERNO – EMBRIONALE : comunicazione biochimica, ormonale , immunologica L’embrione possiede fattori di crescita e di autoregolazione fino dalle ore successive alla fecondazione che gli permettono anche di guidare l’impianto nell’utero materno.
Esiste un cross-talk ( dialogo reciproco) che inizia già nella tuba attraverso la zona pellucida
La tuba secerne sotto lo stimolo degli estrogeni ovarici fattori di crescita che agiscono sugli spermatozoi prima e sull’embrione poi.
L’epitelio dell’utero produce fattori che modulano il numero delle cellule della massa interna
29. L’IMPIANTO NELL’UTERO:apposizione/ adesione/penetrazione Fra il 3° e il4° giorno dalla fecondazione l’ embrione allo stadio di blastocisti raggiunge la cavità uterina e al 5° si libera della zona pellucida – hatching– che lo proteggeva dall’aderire alle pareti materne.
L’utero sostenuto dagli ormoni ovarici ha una finestra di impianto di tempo limitato in cui secerne proteine e molecole che facilitano l’adesione e l’annidamento dell’embrione .
L’embrione produce BHCG che “avvisa” l’organismo materno ed il PAF che modifica le reazioni immunitarie materne.
Le integrine, recettori transmembrana espressi sia dalla madre che dall’embrione guidano l’interazione fra i villi coriali e e l’epitelio deciduale dell’utero.
30. DALLA BLASTOCISTI AL DISCO EMBRIONALE All’8 giorno dalla fecondazione, appare la cavità amniotica e le cellule della massa cell interna assumono la forma di un disco bilaminare detto disco embrionale composto da due tipi cellulari
( ectoderma ed endoderma )
Al 14°giorno compare presso la regione caudale del disco un gruppo di cellule istologicamente differenti , detto stria primitiva chiamato mesoderma : da questi 3 strati derivano tutti i tessuti e gli organi.
37. L’EMBRIONE “LA COSTRUZIONE DELL’EMBRIONE E’ AUTONOMA, GUIDATA DA UNA LEGGE INTRINSECA SECONDO UN PROGRAMMA BEN DEFINITO DAL PRIMO ISTANTE DELLA SUA COMPARSA.”
( A.Serra “ L’uomo-embrione”Ed Cantagalli)
“Ciò che è chiaro è che i biologi dello sviluppo non considerano più gli embrioni precoci di mammiferi come informi mucchi di cellule .”
( H.Pearson.” Your destiny from day one” Nature 2002)
38. L’embrione umano
39. L’EMBRIONE OGGETTO DI STUDIO E DI RICERCA CELLULE STAMINALI EMBRIONALI
CLONAZIONE
EMBRIONI IBRIDI
TECNICHE DI FECONDAZIONE ASSISTITA
DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO
CONGELAMENTO DEGLI EMBRIONI
RIDUZIONE EMBRIONALE
DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO
INTERRUZIONE VOLONTARIA DI GRAVIDANZA
40. IL RAPPORTO WARNOCK
41. LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI Cellule staminali sono non specializzate, cioè non ancora differenziate in uno specifico tipo di tessuto, che si dividono dando origine a:
una cellula uguale staminale
una cellula precursore di una linea cellulare matura, di uno specifico stipite ,
in grado di riprodursi
42. LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI C.S. EMBRIONALI
derivano dalla regione interna dell’embrione detta Massa Cellulare Interna, deputata alla formazione propria dell’embrione e sono totipotenti.
cellule staminali che possono dare origine a tutti i tipi di tessuto
43. LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI.QUALI FONTI ? 1) embrioni “ sovrannumerari “ prodotti nelle tecniche di FIVET allo stadio di blastocisti, prima del 14° giorno
2) embrioni prodotti a scopo di ricerca allo stadio di blastocisti o allo stadio di morula o blastocisti precoce.
44. LE CELLULE STAMINALI EMBRIONALI. QUALI FONTI 3) clonazione “ terapeutica”
a - nucleotransfer di una cellula del soggetto in un ovocita umano enucleato : blastocisti –massa cellulare interna-cellule staminali embrionali
b - nucleotransfer di una cellula di un dato soggetto in un oocita enucleato di un altro soggetto
c - riprogrammazione del nucleo di una cellula di un dato soggetto nel citoplasma di cellule ES dando luogo a cybrids
46. LA DIAGNOSI PRENATALE Metodi di diagnosi che prima della nascita hanno lo scopo di valutare il benessere fetale e permettono di identificare patologie nell’embrione e nel feto.
Malattie genetiche
Anomalie comosomiche
Malformazioni
Danni da infezioni
Danni da teratogeni
47. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO “Procedure che possono eliminare embrioni umani portatori di difetti genetici prima che abbiano la possibilità di iniziare una gravidanza”.
Richieste in genere da coppie preoccupate di trasmettere ai loro figli una malattia o un disordine su base genetica di cui siano ( uno o entrambi ) portatori.
48. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO Prime applicazioni negli anni 80 in GB in pazienti portatori di malattie genetiche legate al cromosoma x( sex-linked)
Deteminato il sesso degli embrioni furono trasportati embrioni di sesso femminile ed eliminati i maschili a rischio di malattia nel 50% dei casi.
49. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO Biopsia di un embrione allo stadio di 6 – 8 cellule / analisi dei Globuli Polari dell’ovocita
Vengono rimosse per “suzione” una o due cellule
La cellula viene posta in provetta in una soluzione che permette la lisi e la liberazione del DNA che viene amplificato attraverso una Polymerase Chain Reaction nella regione del gene che interessa
Il tratto di DNA amplificato viene sottoposto ad analisi della mutazione specifica presente nella coppia.
La procedura viene completata entro 24 ore dalla fecondazione per trasferire gli embrioni entro il 4°/5° giorno.
50. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO Portatori di malattie monogeniche (es.Fibrosi cistica / Bthalassemia)
Portatori di mal genetica curabile con trapianto di cellule staminali da CO
Portatori di una mutazione che predispone a tumori ( retinoblastomi/ca seno)
Portatori di mal ad insorgenza tardiva(Alzheimer/ Corea )
Coppie con abortività ripetuta/infertili o subfertili
51. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO
54. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO Efficacia nella diagnosi : 93-95% (non 100%)
Eventuale contaminazione con materiale cellulare esterno
Fenomeno ADO ( Allele Drop Out) 5-10%
Non si esclude la presenza di malattie cromosomiche non ricercate.
Si consiglia conferma della diagnosi con Villocentesi / Amniocentesi
55. LA DIAGNOSI PRENATALE PRE-IMPIANTO Tecnica FISH : Ibridazione Fluorescente in Situ ( errore : 7%)
Cellule fissate su vetrino mescolate ad una soluzione con un cocktail di sonde di DNA marcate con fluorocromi colorati che si legano alle zone di DNA omologhe ed emettono luce se sollecitate con lampade a diversa lunghezza d’onda
56. CONGELAMENTO DEGLI EMBRIONI Sono destinati al congelamento gli embrioni “sovrannumerari” prodotti in eccesso rispetto all’impianto /ciclo .
Non chiaro dopo quanti anni di congelamento possano essere ancora utilizzati
Tasso di gravidanza più basso degli embrioni freschi
La produzione obbedisce a criteri funzionali alle tecniche , ma in alcuni paesi è definita dalla legislazione
Il numero degli embrioni trasferiti si è ridotto negli anni : oggi da 1 a 3/ transfer
57. CONGELAMENTO DEGLI EMBRIONI Istituzione della BIOBANCA:
- 6 contenitori di azoto liquido per crioconservazione degli embrioni abbandonati alla data di fine marzo 2006:
- a - effettiva rinuncia scritta per un futuro utilizzo per un progetto familiare della coppia
- b – dopo un anno di ricerca senza esito dei genitori
( ISS)
58. GLI EMBRIONI “ABBANDONATI” Censimento in Italia
88 centri censiti : 2527 da 603 coppie in 53 centri
68 centri ancora in attesa di risposta
(ISS)
59. GLI EMBRIONI CONGELATI: CHI SONO E DI CHI SONO? Tutela giuridica dell’embrione umano
Problemi giuridici delle “nuove relazioni parentali”
Gestione degli embrioni congelati “abbandonati” o non più destinati alla PMA
60. PMA: RISULTATICDC – USA – 2001 Utilizzo di embrioni congelati( 14% ) Embrioni freschi
Nati vivi/transfer
33,4%
Nati vivi singoli/transfer
21,4%
+ costi /+ invasività
Embrioni congelati
Nati vivi/transfer
23,4%
Nati vivi singoli/ transfer
17,2%
-costi / - invasività
61. LA FETO-RIDUZIONE SELETTIVA tecnica abortiva comune nei centri PMA proposta in due casi:
malformazione di uno o più embrioni/feti in gravidanza multipla
riduzione del numero di feti in gravidanza multipla (3 o 4 feti o più), a gravidanza gemellare o trigemina
Praticata alla 8°-14° sett
Preceduta spesso da DIA prenatale
Attuata con iniezione di cloruro di potassio nel torace fetale, sotto guida eco
Gravata da rischi di aborto e parto prematuro dei feti residui
62. LA FETO-RIDUZIONE SELETTIVA In realtà ci sono più gravidanze trigemine che non nati da gravidanza trigemina.
Le gravidanze trigemine possono essere ridotte a gravidanze gemellari o singole prima del parto.
Questo può accadere spontaneamente
oppure il medico e la madre possono decidere di procedere alla riduzione embrionale, per ridurre il numero dei feti.
Le informazioni sulle riduzioni embrionarie sono incomplete e comunque non fornite in questa sede.
( ART CDC 2005)
63. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO Negli ultimi 50 anni è aumentata in modo esponenziale la richiesta di indagini che durante la gravidanza permettano il riconoscimento di difetti o malformazioni fetali.(3% pop gen)
Aumentate conoscenze scientifiche su malformazioni e difetti genetici e rischio genetico
Aumentata capacità diagnostica
Riduzione del numero di figli/coppia nel mondo industrializzato
Richiesta esplicita di “figlio sano”
Ricerca tardiva del primo concepimento
Legislazioni su IVG
64. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO 4 gruppi di malattie diagnosticabili:
Anomalie cromosomiche
Malattie geniche
Malformazioni congenite
Infezioni fetali
65. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO
66. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO INVASIVA
PRELIEVO VILLI CORIALI (CVS)
AMNIOCENTESI NON- INVASIVA
ECOGRAFIA
(Soft markers)
TRASLUCENZA NUCALE
BI-TEST
TRI-TEST
OSSO NASALE
RICERCA SANGUE FETALE NEL PLASMA MATERNO
67. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO INVASIVA PRELIEVO VILLI CORIALI:
Prelievo transcervicale o transaddominale di materiale placentare per indagine genetica molecolare/cromosomica
Eseguito fra 10°e 13° settimana di gestazione
Sotto guida ecografica / Nessuna preparazione specifica
Consenso informato
68. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO INVASIVA AMNIOCENTESI:
Prelievo transaddominale di 20 cc di liquido amniotico sotto guida ecografica
Coltura di cellule di cute o mucose fetali per studio cariotipo fetale
Eseguita tra 15° e 17° settimana
Nessuna preparazione specifica
Consenso informato
In Italia prevista dal SSN dai 35 anni della madre
73. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO NON INVASIVA BI-TEST/ DUO-TEST.
Screening biochimico: dosaggio su sangue materno BHCG e PAPP-A + esame ecografico per datazione
Si esegue alla 10°-14° settimana
Aumento HCG e diminuzione PAPP-A aumentato rischio di SDR Down
Attendibilità al 60%
DUO TEST + NT 80%
74. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO NON INVASIVA TRANSLUCENZA NUCALE:
Screening ecografico transaddominale o transvaginale
Si esegue tra la 11° e la 14° settimana
Aumento spessore per accumulo transitorio di liquidi associato ad anomalie del cariotipo e malformazioni cardiache ( SDR Down)
Attendibilità al 70%
DUO-TEST+ NT attendibilità al80-85%
75. LA DIAGNOSI PRENATALE POST-IMPIANTO NON INVASIVA TRI-TEST:
Screening biochimico:dosaggio su sangue materno di alfa fetoproteina+ BHCG+estriolo non coniugato
Associato ad esame ecografico per datazione
AF ridotta (25-30%)+ BHG aumentata+estriolo ridotto aumentato rischio SDR Down
Attendibilità al 60%
77. CHE FARE DOPO LA DIAGNOSI PRENATALE L'esclusione di anomalie congenite fetali, tramite le menzionate tecniche di indagine prenatale, libera la donna da stati d'ansia, consentendole di vivere la gravidanza con serenità. Un'anomalia fetale, diagnosticata in gravidanza, può essere trattata con opportuni provvedimenti terapeutici o interventi mirati. In presenza di un'anomalia grave, tale da determinare un grave pericolo per la salute fisica o psichica della madre, si può ricorrere all'interruzione della gravidanza, entro le 24 settimane compiute, ai sensi della legge 194.
(sismer)