Insegnamento di Fisiologia 4. Il comportamento riproduttivo

1. Insegnamento di Fisiologia 4.Il comportamento riproduttivo Claudio Babiloni Dipartimento di Fisiologia Umana e Farmacologia Università di Roma “La Sapienza”

2. Introduzione all’evoluzione biologica, al sistema endocrino e ai comportamenti riproduttivi • L’evoluzione biologica: la maggioranza delle specie non sopravvivrebbe nel corso di tale evoluzione senza un efficiente sviluppo di organi riproduttivi e di comportamenti che permettano, nelle diverse condizioni sociali e ambientali in cui le varie specie operano, di far avvenire l’incontro delle cellule riproduttive e di dare vita alla prole. La pressione evolutiva ha fatto sparire nel corso del tempo i membri delle specie incapaci per questioni organiche o comportamentali di concepire e allevare la prole compiutamente. Al contrario, la pressione evolutiva ha premiato i membri in grado di farlo efficacemente. Gli esseri viventi di oggi delle specie che si riproducono per via sessuale possono quindi essere considerati come il frutto di una severa pressione evolutiva sulla funzione riproduttiva. Va sottolineato che il bisogno istintuale di riprodursi è cosi forte che in molti casi da luogo a comportamenti riproduttivi che espongono l’organismo a severi rischi di malattia, traumi e morte. In altre parole,l’istinto di sopravvivenza della specie può avere il sopravvento su quello di sopravvivenza dell’individuo (omeostasi) • I comportamenti riproduttivi:includono il corteggiamento, l’accoppiamento, la cura della prole e la maggior parte delle forme di comportamento aggressivo. I suddetti comportamenti rappresentano le categorie più tipiche dei comportamenti sessualmente dimorfici, cioè che differiscono a seconda del genere di appartenenza al genere sessuale maschile o femminile • Il sistema endocrino: gli ormoni presenti sia prima sia dopo la nascita giocano un ruolo cruciale nello sviluppo fisico delle caratteristiche sessuali e nel controllo dei comportamenti riproduttivi. Per questa ragione questa lezione tratterà prima il sistema endocrino in generale, poi il sistema riproduttivo in particolare e, infine, le basi neurofisiologiche dei comportamenti riproduttivi

3. Meccanismi di base del sistema endocrino Generalità: il Sistema endocrino regola le funzioni cellulari mediante “messaggeri molecolari od ormoni”secreti da ghiandole endocrine o cellule ghiandolari di vari tessuti (es. nervoso, gastrointestinale).I meccanismi di interazione ormonale possono essere “endocrini” (via sangue su cellule bersaglio lontane), “paracrini” (diretto su cellule bersaglio vicine), “autocrini” (su propri recettori cellulari). Principali ghiandole endocrine: ipotalamo, ipofisi, tiroide, paratiroide, surrene, pancreas,rene,gonadi (testicoli, ovaie-corpo luteo), placenta. Le ghiandole esocrine secernono sudore, saliva o succhi digestivi nell’ambiente esterno (cute, bocca o tubo digerente). Il sistema nervoso controlla quello endocrino: tramite meccanismi neuroumorali ipotalamici (via assoni neurali o nel sangue) e innervazione del sistema nervoso autonomo (midollare surrenale). Meccanismi di regolazione degli ormoni: meccanismi a feed-back negativo (es. circuito breve o lungo sull’asse ipotalamo-ipofisi) e feed-back positivo (effetto amplificatorio dell’estrogeno sull’ipofisi che causa l’ovulazione). Tali meccanismi sono innescati dalla concentrazione di ormoni e di altre molecole (es. glucosio) o ioni (es. Ca2+). Regolazione dei recettori ormonali: relazione dose-risposta, sensibilità del recettore, desensibilizzazione/sensibilizzazione mediante variazioni del numero e dell’affinità dei recettori ormonali. Natura molecolare dei tre tipi di ormoni: proteica (peptidi, polipeptidi e glicoproteine), lipidica (stereoidei derivati dal colesterolo e derivazione di acidi grassi), aminoacidica (tirosina e triptofano). Sintesi e trasporto degli ormoni: derivati di proteine: sintesi di proormoni nei ribosomi, soluzione nell’acqua e circolazione libera nel plasma; derivati lipidici: accumulo di colesterolo nel citoplasma e diffusione nel plasma con equilibrio della piccola frazione “attiva” libera e della “riserva” legata a proteine plasmatiche (es. albumina); derivati di tirosina/triptofano: accumulo nel citoplasma e circolazione legata a proteine plasmatiche.

4. Meccanismi di interazione ormonale endocrini, paracrini e autocrini • Il Sistema endocrinoregola le funzioni cellulari mediante “messaggeri molecolari od ormoni”secreti da ghiandole endocrine o cellule ghiandolari di vari tessuti (es. nervoso, gastrointestinale) • I meccanismi di interazione ormonale possono essere “endocrini” (via sangue su cellule bersaglio lontane), “paracrini” (diretto su cellule bersaglio vicine), “autocrini” (su propri recettori cellulari). Fig. 7.1 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

5. Le ghiandole endocrine • Principali ghiandole endocrine:ipotalamo, ipofisi, tiroide, paratiroide, surrene, pancreas,rene,gonadi (testicoli, ovaie), corpo luteo, placenta • Il sistema nervoso controlla quello endocrino attraverso meccanismi neuroumorali ipotalamici (via assoni neurali o nel sangue) e innervazione del sistema nervoso autonomo (midollare surrenale) Tabella. 9-2a,b di Costanzo, Fisiologia umana, EdiSES, 1998

6. La regolazione degli ormoni mediante meccanismi a feed-back negativo e positivo • Meccanismi di regolazione degli ormoni: i principali sono meccanismi a feed-back negativo (es. circuito breve o lungo sull’asse ipotalamo-ipofisi) e feed-back positivo (effetto amplificatorio dell’estrogeno sull’ipofisi che causa l’ovulazione) • Innesco della regolazione: tali meccanismi sono innescati dalla concentrazione di ormoni e di altre molecole (es. glucosio) o ioni (es. Ca2+) Fig. 9.4 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

7. Natura molecolare (proteine, lipidi e aminoacidi), sintesi e trasporto degli ormoni • Derivati di proteine (peptidi, polipeptidi e glicoproteine):sintesi di proormoni nei ribosomi, soluzione nell’acqua e circolazione libera nel plasma • Derivati lipidici (stereoidei derivati dal colesterolo, derivazione di acidi grassi): accumulo di colesterolo nel citoplasma e diffusione nel plasma con equilibrio della piccola frazione “attiva” libera e della “riserva” legata a proteine plasmatiche (es. albumina) • Derivati aminoacidici (tirosina/triptofano): accumulo nel citoplasma e circolazione legata a proteine plasmatiche Tabella. 5.2 di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003

8. L’asse ipotalamo-ipofisi e le ghiandole bersaglio Ipotalamo-ipofisi posteriore: cellule grandi di nuclei ipotalamici sopraottico e paraventricolare producono ormone antidiuretico (riassorbimento renale dell’acqua) e ossitocina (contrazioni uterine nel parto, contrazione mioepiteliale dei dotti galattofori facilitante l’eiezione del latte). Tali ormoni sono depositati e rilasciati dall’ipofisi posteriore. Reti di piccole cellule ipotalamiche producono ormoni che, attraverso un sistema vascolare portale, inducono (liberine) o inibiscono (somatostatina, dopamina come fattore inibente la liberazione della prolattina) il rilascio di ormoni dell’ipofisi anteriore. Le cellule ipotalamiche sono regolate da afferenze del sistema nervoso e dalla concentrazione di nutrienti-elettroliti-acqua e di ormoni “eccitatori o inibitori”. Ipofisi anteriore: tropine quali l’ormone somatotropo (crescita di tessuti corporei), prolattina (sviluppo mammario e lattogenesi; in alte dosi inibisce ciclo mestruale/fertilità femminile e libido maschile), ormone adrenocorticotropo (rilascio steroidi corticosurrenali ed espansione dei melanofori cutanei/mucosi durante stress psico-fisici e risposte di “attacco-fuga”), ormone tireotropo (rilascio di ormone tiroideo implicato nella crescita e nel metabolismo), gonadotropine (ormone follicolo-stimolante e l’ormone luteinizzante per lo sviluppo di cellule germinali e la produzione di ormoni sessuali in testicoli/ovaie), tropine (melatonina nell’epifisi per i ritmi circadiani sincronizzati su giorno-notte). Tiroide: l’unità funzionale (follicolo) produce, immagazzina e rilascia ormone tiroideo (T3, T4) che influisce sullo sviluppo psico-fisico dell’organismo, sul comportamento (attenzione, reattività) e sul metabolismo di tutte le cellule. La tiroide secerne anche calcitonica che regola la concentrazione plasmatica di calcio. Corticale surrenale: la corticoliberina ipotalamica induce la sintesi e la secrezione dell’ ACTH ipofisario, il quale induce la sintesi e la secrezione degli ormoini stereodei corticosurrenalici (feed-back negativo). Il precursore degli ormoni stereoidei (colesterolo) e’ rifornito principalmente dal sangue. Gli ormoni mineralcorticoidi (aldosterone) della zona glomerulosa surrenale sono regolati dal sistema renina-angiotensina-aldosterone e dal livello ematico di K+, per il riassorbimento renale di Na+ e la secrezione di K+ e H+ (controllo del liquido extracellulare-volume d’acqua totale corporea).Gli ormoniglucocorticoidi (cortisolo) della zona fascicolata surrenale sono regolati dall’asse ipotalamo-ipofisario per gluconeogenesi (mobilita glucosio), sensibilità vascolare all’adrenalina-noradrenalina, soppressione dei processi immunitari (funzione “anti-rigetto”) e infiammatori (inibisce precursori delle prostaglandine che inducono l’infiammazione), modulazione del sistema nervoso con riflessi sull’attività cognitiva (aumento della veglia, risposte integrate di “attacco-difesa-fuga” in situazioni stressanti). Gli ormoniandrogeni della zona reticolare surrenale sono secondari a quelli testicolari nell’uomo ma sono unici nella donna. Essi sono regolati dall’asse ipotalamo-ipofisario per la spermatogenesi, le caratteristiche secondarie del sesso maschile (anche nelle donne: peli pubici e ascellari) e l’attrazione sessuale (processi collegati alla riproduzione).

9. Il sistema ipotalamo-ipofisi • La cellule grandi di nuclei ipotalamici sopraottico e paraventricolare: producono ormone antidiuretico ADH (riassorbimento renale dell’acqua) e ossitocina (contrazioni uterine nel parto, contrazione mioepiteliale dei dotti galattofori facilitante l’eiezione del latte). Tali ormoni sono depositati e rilasciati dall’ipofisi posteriore • Reti di piccole cellule ipotalamiche producono ormoni che, attraverso un sistema vascolare portale, inducono (liberine) o inibiscono (somatostatina, fattore inibente la liberazione della prolattina/dopamina) il rilascio di ormoni dell’ipofisi anteriore • Regolazione dell’ìpotalamo endocrino: le cellule ipotalamiche sono regolate da afferenze del sistema nervoso e dalla concentrazione di nutrienti-elettroliti-acqua e di ormoni “eccitatori o inibitori” Fig. 9-8 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Fig. 9-12 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

10. Ipofisi anteriore • Ormone somatotropo: crescita di vari tessuti corporei • Prolattina: sviluppo mammario e lattogenesi; in alte dosi inibisce ciclo mestruale/fertilità femminile e libido maschile • Ormone adreno-corticotropo: rilascio steroidi corticosurrenali ed espansione dei melanofori cutanei/mucosi durante stress psico-fisici e risposte di “attacco-fuga” • Ormone tireotropo: rilascio di ormone tiroideo implicato nel metabolismo e nello sviluppo • Gonadotropine: ormone follicolo-stimolante e ormone luteinizzante per lo sviluppo di cellule germinali e la produzione di ormoni sessuali nelle gonadi Fig. 7.4 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

11. Tiroide • Struttura:l’unità funzionale della Tiroide è il follicolo, che produce, immagazzina e rilascia ormone tiroideo (T3, T4). • Funzioni: l’ormone tiroideo influisce sullo sviluppo psico-fisico dell’organismo, sul comportamento (attenzione, reattività mentale), sulla gittata cardiaca e sul metabolismo di tutte le cellule • Regolazione: l’ormone ipotalamico THR stimola nel follicolo tiroideo la produzione e la secrezione di T3 e T4, che riversati nel circolo sanguineo inibiscono a loro volta l’effetto dell’ormone ipotalamico THR sull’ipofisi anteriore (autoregolazione a feed-back negativo) Fig. 9-15 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Fig. 9-18 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

12. Corticale surrenale: generalità • Precursore dell’ormone:il precursore degli ormoni stereoidei surrenalici (colesterolo) e’ rifornito principalmente dal sangue • Struttura:la corticale surrenale è divisa in zoma reticolare, fascicolta e glomerulosa che producano e liberano diversi ormoni surrenalici • Regolazione:la corticoliberina ipotalamica induce la sintesi e la secrezione dell’ ACTH ipofisario, il quale induce la sintesi e la secrezione degli ormoini stereodei corticosurrenalici (feed-back negativo) Fig. 9-19 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Fig. 9-23 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

13. Corticale surrenale: aldosterone, androgeni, cortisolo • Gli ormoni mineralcorticoidi (aldosterone) della zona glomerulosa surrenale sono regolati dal sistema renina-angiotensina-aldosterone e dal livello ematico di K+, per il riassorbimento renale di Na+ e la secrezione di K+ e H+ (controllo del liquido extracellulare-volume d’acqua totale corporea) • Gli ormoniandrogeni della zona reticolare surrenale sono secondari a quelli testicolari nell’uomo ma sono unici nella donna. Essi sono regolati dall’asse ipotalamo-ipofisario per la spermatogenesi, le caratteristiche secondarie del sesso maschile (anche nelle donne: peli pubici e ascellari) e l’attrazione sessuale (processi collegati alla riproduzione) • Gli ormoniglucocorticoidi (cortisolo) della zona fascicolata surrenale sono regolati dall’asse ipotalamo-ipofisario per gluconeogenesi (mobilita glucosio), sensibilità vascolare all’adrenalina-noradrenalina, soppressione dei processi immunitari (funzione “anti-rigetto”) e infiammatori (inibisce precursori delle prostaglandine che inducono l’infiammazione), modulazione del sistema nervoso con riflessi sull’attività cognitiva (aumento della veglia, risposte integrate di “attacco-difesa-fuga” in situazioni stressanti) Tabella. 9-11 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

14. Il controllo endocrino della crescita corporea La crescita dipende da fattori genetici, ormonali e ambientali (disponibilità di nutrienti e vitamine). Essa è massima nel periodo fetale e 2 anni post-natale (max sviluppo cerebrale) e nel periodo adolescenziale (max sviluppo caratteristiche sessuali) L’ormone somatotropo (ipofisi anteriore) insieme con le somatomedine (fattori insulino-simili del fegato e dei reni) agisce dalla nascita all’adolescenza per aumentare la sintesi e il trasporto proteico e la moltiplicazione cellulare per la crescita lineare delle ossa e la crescita di muscoli e organi interni. Inoltre, l’ormone somatotropo aumenta il livello di glucosio e grassi nel sangue per la crescita L’ormone tiroideo potenzia con azione permissiva gli effetti dell’ormone somatotropo ed e’ cruciale per lo sviluppo del sistema nervoso (deficit nel periodo di sviluppo=cretinismo) Gli androgeni (es. testosterone) dei testicoli e della corticale surrenale (ambo i sessi) e gli estrogeni ovarici promuovono nel periodo dell’adolescenza lo sviluppo generale del corpo, degli organi riproduttivi e di quelli sessuali secondari. Gli androgeni sono cruciali per l’allungamento e il finale arresto delle crescita ossea nel periodo adolescenziale

15. AUTOVALUTAZIONE IL SISTEMA ENDOCRINO: MECCANISMI DI BASE Principali meccanismi di interazione ormonale Principali ghiandole endocrine Meccanismi di regolazione degli ormoni Regolazione dei recettori ormonali Natura molecolare dei tre tipi di ormoni Sintesi e trasporto degli ormoni GHIANDOLE ENDOCRINE PRIMARIE Ormoni dell’asse Ipotalamo-ipofisi posteriore Ormoni dell’Ipofisi anteriore Ormoni dellaTiroide Ormoni dellaCorticale surrenale Il controllo endocrino della crescita corporea

16. Sistema riproduttivo e sistema endocrino Determinazione del sesso gonadico: è determinato dai cromosomi sessuali XY nei maschi e XX nelle femmine. Sesso gonadico:tra le gonadi maschili e quelle femminili esistono delle differenze in grado di influenzare il sesso fenotipico (caratteristiche fisiche delle vie genitali interne e dei genitali esterni). Secrezione delle gonadotropine (GnRH):varia in funzione dei periodi critici per lo sviluppo dei caratteri sessuali e della riproduzione. L’ormone follico-stimolante (FSH) e’ maggiore di quello luteinizzante (LH) nell’infanzia, nella pubertà e nella senescenza, mentre il rapporto è invertito nel periodo riproduttivo adulto. Testicoli: producono e liberano ormoni sessuali androgeni nel maschio (testosterone) che influiscono sullo sviluppo dell’apparato riproduttivo e sulle caratteristiche sessuali secondarie (peli etc.), sulla libido e e sull’aggressività, mentre le ovaie e la placente producono e liberano nella donna ormoni sessuali femminili (estrogeni e progesterone) che influiscono sullo sviluppo dell’apparato riproduttivo, sulle caratteristiche sessuali secondarie (seno etc.) e sul ciclo ovarico-uterino (ciclo mestruale). Secrezione pulsatile di GnRH, FSH, LH nella donna:caratterizza la pubertà insieme con l’aumento dei livelli di LH e di sensibilità dei recettori ipofisari delle GnRH (quelli che inducono la liberazione di FSH, LH). L’aumento dei livelli di LH e FSH induce una maggiore produzione di ormoni sessuali gonadici (estrogeni nelle donne e testosterone nei maschi) con conseguente sviluppo dei caratteri sessuali secondari (forme femminili e maschili, peli etc.). Le ovaie:a seguito dell’effetto degli ormoni ipotalamo-ipofisari (GnRH, FSH, LH), esse producono e liberano nella donna cellule uovo (oogenesi) e ormoni sessuali femminili (estrogeni-estradiolo e progesterone). Sviluppo dell’oocita da un follicolo primordiale:durante lo sviluppo fetale delle ovaie, le cellule germinali primordiali producono per divisione cellulare mitotica circa 7 milioni di oogoni (fino alla 20-24 settimana). Solo alcuni oogoni entrano (dalla 8-9 settimana fino a 6 mesi post-natali) nello stadio di profase meiotica per diventare oociti primari. Gli altri oogoni degenerano. La prima divisione meiotica degli oociti primari si svolgerà nella ovulazione nella pubertà (400.000 oociti). Se avviene al fecondazione il corpo luteo secerne gli ormoni steroidei e sostiene lo sviluppo della cellula uovo (zigote). Se non avviene la fecondazione, il corpo luteo regredisce e si trasfroma in corpus albicans. Estrogeni e progesterone: le ovaieproducono gli ormoni sessuali femminili (estrogeni-estradiolo e progesterone), che influiscono sullo sviluppo dell’apparato riproduttivo, sulle caratteristiche sessuali secondarie (seno etc.) e sul ciclo ovarico-uterino tipico della donna durante il suo periodo fertilei loroeffetti sono riportati nelle tabelle. Generalmente si facilitano vicendevolmente per lo sviluppo del tratto riproduttivo femminile, eccezionalmente hanno effetti antagonisti (desensibilizzando i recettori per l’atro ormone). Gravidanza: fasi e diagnosi(fecondazione, impianto, secrezione dell’HCG e dell’HCS per il mantenimento del corpo luteo, ormoni placentari, parto). Lattazione.

17. Sistemi fisiologici impegnati nella riproduzione: una visione d’insieme • S. riproduttivo: apparato per l’accoppiamento e la gestazione femminile; sviluppo delle cellule germinali, produzione di ormoni sessuali • S. nervoso di relazione: rappresentazione di mondo esterno, bisogni e aspettative del partner, strategie comportamentali per ricerca del partner, corteggiamento, accoppiamento, parto e cure parentali • . S. nervoso autonomo: controllo dell’attività erettile del pene e dell’eiaculazione • S. neuroendocrino: regolatore degli ormoni sessuali per sviluppo delle cellule germinali, sviluppo e controllo dell’apparato riproduttivo, facilitazione dei circuiti nervosi per ricerca del partner, corteggiamento, accoppiamento, parto e cure parentali Fig. 8.8 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998 Fig. 8.1 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998 Fig. 8.4 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

18. Determinazione del sesso genetico • Sesso genetico: è determinato dai cromosomi sessuali XY nei maschi e XX nelle femmine. Il cromosoma Y è necessario ma non sufficiente per l’espressione dei caratteri maschili, in quanto è richiesta la presenza degli ormoni androgeni secreti dai testicoli e dei loro recettori sui tessuti bersaglio dei tratti genitali maschili Fig. 10-1 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

19. Determinazione del sesso gonadico Fig. 8.1 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998 • Sesso gonadico: tra le gonadi maschili e quelle femminili esistono delle differenze in grado di influenzare il sesso fenotipico (caratteristiche fisiche delle vie genitali interne e dei genitali esterni). Nelle donne: tube di falloppio, utero, vagina interna (genitali interni) e clitoride, grandi labbra, piccole labbra e parte esterna della vagina (genitali esterni). Solo i testicoli sintetizzano l’ormone antimulleriano e il testosterone. Questi ormoni sono determinanti per l’espressione del fenotipo maschile. In loro assenza, infatti, il fenotipo e’ di tipo femminile Fig. 8-4 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

20. Controllo ipotalamo-ipofisario dello sviluppo sessuale • Secrezione delle gonadotropine (GnRH) nel corso della vita: varia in funzione dei periodi critici per lo sviluppo dei caratteri sessuali e della riproduzione. L’ormone follico-stimolante (FSH) e’ maggiore di quello luteinizzante (LH) nell’infanzia, nella pubertà e nella senescenza, mentre il rapporto è invertito nel periodo riproduttivo adulto • Secrezione pulsatile di GnRH, FSH, LH: caratterizza la pubertà insieme con l’aumento dei livelli di LH e di sensibilità dei recettori ipofisari delle GnRH (quelli che inducono la liberazione di FSH, LH).L’aumento dei livelli di LH e FSH induce una maggiore produzione di ormoni sessuali gonadici (estrogeni nelle donne e testosterone nei maschi) con conseguente sviluppo dei caratteri sessuali secondari (forme femminili e maschili, peli etc.) • L’inizio della pubertà: è geneticamente programmato (vedi familiarità), ma influenzato da fattori psichici e ambientali (alimentazione etc.). La melatonina (Epifisi) svolge un ruolo inibitorio Fig. 10-2 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Fig. 10-3 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

21. Regolazione degli ormoni sessuali maschili e spermatogenesi nelle gonadi dell’uomo (i testicoli) • Regolazione:la liberina ipotalamica (gonadotropina, GnRH) induce nell’ipofisi anteriore la sintesi e la secrezione degli ormoni follicolo stimolante (FSH) e luteinizzante (LH), che stimolano gli ormoni gonadici • I testicoli:producono e liberano ormoni sessuali androgeni nel maschio (testosterone) che influiscono sullo sviluppo dell’apparato riproduttivo, sulla spermatogenesi (cellule di Sertoli), sulle caratteristiche sessuali secondarie (peli etc.), sulla libido e e sull’aggressività Fig. 10-6 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Tabella. 10-1 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

22. Regolazione degli ormoni sessuali femminili nelle gonadi della donna (ovaie) • Le ovaie: a seguito dell’effetto degli ormoni ipotalamo-ipofisari (GnRH, FSH, LH), esse producono e liberano nella donna cellule uovo (oogenesi) e ormoni sessuali femminili (estrogeni-estradiolo e progesterone) Fig. 8.8 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

23. Gonadi della donna: sviluppo della cellula uovo (ovocita) • Sviluppo dell’ovocita da un follicolo primordiale: durante lo sviluppo fetale delle ovaie, le cellule germinali primordiali producono per divisione cellulare mitotica circa 7 milioni di oogoni (fino alla 20-24 settimana). Solo alcuni oogoni entrano (dalla 8-9 settimana fino a 6 mesi post-natali) nello stadio di profase meiotica per diventare oociti primari. Gli altri oogoni degenerano. La prima divisione meiotica degli oociti primari si svolgerà nella ovulazione nella pubertà (400.000 oociti). Se avviene al fecondazione il corpo luteo secerne gli ormoni steroidei (estrogeno-estradiolo, progesterone) e sostiene lo sviluppo della cellula uovo (zigote). Se non avviene la fecondazione, il corpo luteo regredisce e si trasforma in corpus albicans Fig. 21-12 di di Germann-Stanfield, Fisiologia umana, EdiSES, 2003 Fig. 8-6 di Eusebi-Gatti, Fisiologia, Masson, 1998

24. Effetti degli estrogeni sugli organi bersaglio femminili • Le ovaie: producono gli ormoni sessuali femminili (estrogeni-estradiolo e progesterone), che influiscono sullo sviluppo dell’apparato riproduttivo, sulle caratteristiche sessuali secondarie (seno etc.) e sul ciclo ovarico-uterino tipico della donna durante il suo periodo fertile • Estrogeni e progesterone: i loroeffetti sono riportati nelle tabelle in alto e basso, rispettivamente. Generalmente si facilitano vicendevolmente per lo sviluppo del tratto riproduttivo femminile, eccezionalmente hanno effetti antagonisti (desensibilizzando i recettori per l’atro ormone) Tabella. 10-2 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998 Tabella. 10-3 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

25. Ormoni in gravidanza • Una visione d’insieme: estrogeni e progesterone aumentano costantemente durante la gravidanza per conservare l’endometrio, preparare la ghiandola mammaria per la lattazione e sopprimere lo sviluppo di nuovi follicoli ovarici. Nel primo trimestre della gravidanza, l’origine degli ormoni stereoidei è rappresentata dal corpo luteo ma, nel secondo e terzo trimestre, è la placenta ad assolvere a questa funzione • Primo trimestre (secrezione dell’HCG e mantenimento del corpo luteo): il trofoblasto secerne la gonadotropina corionica umana (HCG) 8 giorni dopo l’ovulazione, che ha l’effetto dello LH ipofisario (mantiene il corpo luteo che secerne estrogeni e progesterone cruciali per l’endometrio uterino e l’impianto). Gli alti livelli di estrogeni e progesterone sopprimono lo sviluppo di altri follicoli ovarici. L’aumento dello HCG durante la gravidanza (misurato dalle urine materne) viene usato come indice per accertare la gravidanza e il suo corretto sviluppo nelle prime settimane Fig. 10-11 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

26. Parto e lattazione • Ormoni coinvolti nel parto: estrogeni, progesterone, cortisolo, ossitocina, prostaglandine, rilassina e catecolamine • Eventi che contribuiscono al parto: distensione dell’utero dovuta alla grandezza critica del feto, aumentato livello di estrogeno rispetto al progesterone (rende piu’ sensibile l’utero agli stimoli contrattili, mentre il progesterone ha effetti opposti; aumenta la produzione locale di prostaglandine che aumentano la contrattilità muscolare), ipersensibillizzazione dei recettori dell’ossitocina che aumenta la contrattilità muscolare delle pareti uterine • Travaglio: nella prima fase, le contrazioni uterine muovono la testa del feto verso la cervice uterina, dilatandola; nella seconda fase, il feto viene spinto oltre la cervice uterina nella vagina (nascita); nella terza fase la placenta si distacca dal tessuto deciduale uterino e viene espulsa. Dopo l’espulsione della placenta le concentrazioni ormonali tornano ai loro livelli basali, eccetto i valori di prolattina che restano alti durante l’allattamento • Lattazione: durante la gravidanza l’estrogeno e il progesterone stimola la crescita delle ghiandole mammarie, preparando la lattazione. L’estrogeno promuove anche la secrezione di prolattina ipofisaria. La lattazione non si verifica prima del parto perché l’estrogeno e il progesterone bloccano gli effetti della prolattina sulla ghiandola mammaria. Solo dopo la loro caduta post-parto la prolattina è efficace nell’indurre la produzione del latte (aumenta sintesi lattosio, caseina, lipidi). La lattazione viene stimolata dalla suzione, che favorisce la secrezione sia dell’ossitocina (evoca l’eiezione del latte) che della prolattina. Quanto piu’ dura la lattazione, tanto piu’ viene soppressa l’ovulazione a causa degli effetti inibitori che la prolattina esercita sia sulla secrezione dello FSH e dello LH ipofisari • Anticoncezionali: i contraccettivi orali sono costituiti da combinazioni di estrogeni e progesterone volta ad inibire l’ovulazione e alterare il muco della parete uterina rendendola impenetrabile agli spermatozoi

27. Le basi neurobiologiche dei comportamenti riproduttivi Effetti di attivazione degli ormoni sulle femmine di mammiferi inferiori: estrogeni e progesterone ovarici nel periodo dell’estro inducono il desiderio, la volontà e la manifestazione della postura idonea all’accoppiamento (lordosi). Senza input ormonale la femmina non si accoppia. Effetti dei ferormoni sulle donne: il ferormone è una sostanza chimica rilasciata dall’animale o dalla persona, che è in rado di influenzare la secrezione degli ormoni sessuali (ed es. il ciclo mestruale) e il comportamento sessuale. Effetti degli ormoni sul primate superiore femmina (inclusa la donna): la femmina può accoppiarsi in qualsiasi fase del ciclo mestruale. Tuttavia, l’interesse e l’attività sessuale spontanea aumentano durante l’ovulazione. Effetti del testosterone sulle donne: il livello di testosterone si correla alla “libido”. Effetti di attivazione di ormoni nell’uomo: il livello di testosterone si a potenza sessuale (“libido”) e fertilità. Teoria sociale dell’orientamento sessuale: l’attrazione sessuale dipenderebbe dalle interazioni tra genitori e bambini nell’infanzia o dalla volontà. Teoria ormonale: la preferenza omosessuale femminile dipenderebbe dall’esposizione ad ormoni androgeni prenatali, che modificherebbero alcune strutture cerebrali. Insensibilità agli ormoni maschili nei maschi: produce genitali esterni femminili, testicoli e mancanza di genitali femminili interni (utero, tube) ed è compatibile con una psicologia femminile. Dimorfismo sessuale del cervello: alcune strutture cerebrali presentano diversità anatomiche e funzionali nella donna e nell’uomo. Il cervello di maschi omosessuali ha peculiari caratteristiche nel nucleo ipotalamico sovrachiasmatico (implicato nella regolazione dei ritmi biologici) in uno dei nuclei ipotalamici anteriori e nella commissura anteriore che collega i lobi temporali sinistro e destro (implicato nella comprensione del linguaggio). Eredità e orientamento sessuale: si è osservata una concordanza dell’omosessualità tra gemelli omozigoti (stesso genoma) nel 50% e tra gemelli eterozigoti (solo 50% del genoma condiviso) nel 20%. L’area preottica mediale del proencefalo (APM): esercita l’influenza più importante sul comportamento sessuale maschile (è anche coinvolta nel comportamento di aggressione territoriale). Effetti degli androgeni prenatali: rendono APM 3-7 volte più grande nei maschi che nelle femmine. Il campo tegmentale centrale del mesencefalo (CTC) nei maschi: molti recettori per gli ormoni androgeni. Riceve informazioni tattili dai genitali e le ritrasmette ad APM. L’attività sessuale si correla all’attivazione di CTC. L’amigdala mediale (AM) nei maschi: molti recettori per gli ormoni androgeni. Riceve informazioni dai bulbi olfattivi (riconoscimento olfattivo) e dall’organo vomeronasale (ferormoni) e le ritrasmette ad APM. L’attività di AM si correla all’attività sessuale. L’ipotalamo ventromediale (IVM) nella donna: riceve informazioni dai genitali. La lesione abolisce il comportamento di lordosi necessario per l’attività sessuale. Ormoni sessuali femminili (estrogeni e progesterone) inducono l’attività sessuale. L’amigdala mediale (AM) nella donna: riceve informazioni dai bulbi olfattivi (riconoscimento olfattivo) e dall’organo vomeronasale (ferormoni) e le ritrasmette ad APM e IVM. L’attività di AM si correla all’attività sessuale.

28. Controllo ormonale e ferormonale del comportamento sessuale femminile • Effetti di attivazione degli ormoni sulle femmine di mammiferi inferiori: estrogeni e progesterone ovarici nel periodo dell’estro inducono il desiderio, la volontà e la manifestazione della postura idonea all’accoppiamento (lordosi). Senza input ormonale la femmina non si accoppia • Effetti dei ferormoni sulle donne:il ferormone è una sostanza chimica rilasciata dall’animale o dalla persona, che è in rado di influenzare la secrezione degli ormoni sessuali (ed es. il ciclo mestruale) e il comportamento sessuale di altri individui per via gustativa od olfattiva. E’ rilevato dall’organo vomeronasale Fig. 9.11 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003

29. L’influenza del testosterone sul comportamento sessuale femminile • Effetti degli ormoni sul primate superiore femmina (inclusa la donna):la femmina può accoppiarsi in qualsiasi fase del ciclo mestruale, indipendentemente dai livelli ormonali ovarici. Tuttavia, l’interesse e l’attività sessuale spontanea (non come reazione agli inviti insistenti del maschio) delle donne aumenta intorno ai periodi fertili (ovulazione) del ciclo mestruale • Effetti del testosterone sulle donne: il periodo intorno all’ovulazione presenta un picco del testosterone. Il livello di testosterone si correla nella donna al livello del desiderio sessuale o “libido” Fig. 9.12 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003

30. Controllo ormonale del comportamento sessuale maschile • Effetti di attivazione: il livello di testosterone si correla nell’uomo (come negli altri mammiferi) a potenza sessuale (“libido”) e fertilità. In assenza di testosterone la spermatogenesi cessa e prima o poi anche la potenza sessuale. Tuttavia, il declino dell’attività sessuale dopo rimozione chirurgica dei testicoli è variabile e dipende dalla potenza sessuale pre-operatoria. L’attività sessuale aumenta i livelli di testosterone Fig. 10-6 di Costanzo, Fisiologia, EdiSES, 1998

31. Influenze ormonali sull’orientamento sessuale (omosessuale o eterosessuale) • Teoria sociale:afferma che l’attrazione sessuale verso persone del sesso opposto o dello stesso sesso sia influenzata dalle interazioni tra genitori e bambini nell’infanzia o da deliberate scelte volontarie del soggetto. La ricerca scientifica non conferma queste teorie • Teoria ormonale: la ricerca scientifica ha indicato che la preferenza omosessuale non dipende dai livelli degli ormoni sessuali nell’età adulta • Effetto di ormoni maschili prenatali sulle femmine: la sindrome androgenitale aumenta la produzione di androgeni della corticale surrenale nel periodo pre-natale. Nel maschio non vi sono effetti negativi. Nella femmina si verifica una mascolinizzazione dei genitali che può essere corretta chirurgicamente. La produzione di androgeni viene normalizzata farmacologicamente alla diagnosi. La ricerca scientifica suggerisce che l’esposizione ad ormoni androgeni prenatali aumenta nelle femmine la percentuale di casi di omosessualità: rispetto alla media (USA) del 10%, la percentuale salirebbe al 40%. Gli ormoni androgeni prenatali modificherebbero alcune strutture cerebrali • Insensibilità agli ormoni maschili nei maschi: produce genitali esterni femminili, testicoli e mancanza di genitali femminili interni (utero, tube). Lo sviluppo sessuale nella pubertà in senso femminile viene indotto mediante ormoni femminili (estrogeni). Queste persone possono crescere psicologicamente e sessualmente come femmine normali

32. Influenze genetiche sull’orientamento sessuale (omosessuale o eterosessuale) • Dimorfismo sessuale del cervello:alcune strutture cerebrali presentano diversità anatomiche e funzionali nella donna e nell’uomo. Nella donna i due emisferi cerebrali condividono maggiormente le funzioni linguistiche, mentre nell’uomo esse sono quasi interamente rappresentate nell’emisfero sinistro. Le dimensioni di alcune regioni cerebrali differiscono nei due sessi • Il cervello di maschi omosessuali: il nucleo ipotalamico sovrachiasmatico (implicato nella regolazione dei ritmi biologici) è più grande nei maschi omosessuali che in quelli eterosessuali e nelle femmine; uno dei nuclei ipotalamici anteriori è più grande nei maschi eterosessuali che in quelli omosessuali e nelle femmine. La commissura anteriore che collega i lobi temporali sinistro e destro (implicato nella comprensione del linguaggio) è più grande nei maschi omosessuali e nelle donne che nei maschi eterosessuali. Ciò è verosimilmente dovuto all’effetto degli ormoni sessuali su queste strutture • Eredità e orientamento sessuale: si è osservata una concordanza dell’omosessualità maschile tra gemelli omozigoti (stesso genoma) nel 52% e tra gemelli eterozigoti (solo 50% del genoma condiviso) nel 22%. Nelle femmine le percentuali sono del 48% tra gemelle omozigote e del 16% tra quelle eterozigote. Queste osservazioni provano l’effetto dell’ereditarietà sull’omosessualità

33. Controllo neurale del comportamento sessuale maschile: l’area preottica mediale del proencefalo • L’area preottica mediale del proencefalo(APM):esercita l’influenzapiù importante sul comportamento sessuale maschile (è anche coinvolta nel comportamento di aggressione territoriale). La stimolazione dell’APM induce riflessi di accoppiamento tramite il nucleo paragigantocellulare del bulbo. La lesione di APM abolisce l’attività sessuale. L’attività sessuale aumenta l’attività di APM. • Effetti degli androgeni prenatali : rendono APM3-7 volte più grande nei maschi che nelle femmine Fig. 9.13 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003

34. Altre aree cerebrali controllano il comportamento sessuale maschile nei ratti • Il campo tegmentale centrale del mesencefalo (CTC):molti recettori per gli ormoni androgeni. Riceve informazioni tattili dai genitali e le ritrasmette ad APM. L’attività sessuale si correla all’attivazione di CTC • L’amigdala mediale (AM): molti recettori per gli ormoni androgeni. E’ l’85% più grande nei ratti maschi che nelle femmine. Riceve informazioni dai bulbi olfattivi (riconoscimento olfattivo) e dall’organo vomeronasale (ferormoni) e le ritrasmette ad APM. L’attività di AM si correla all’attività sessuale. La lesione di AM abolisce l’attività sessuale Fig. 9.14 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003

35. Aree cerebrali che controllano il comportamento sessuale femminile nei ratti • L’ipotalamo ventromediale (IVM):riceve informazioni dai genitali.La lesione abolisce il comportamento di lordosi necessario per l’attività sessuale. La stimolazione di IVM facilita il comportamento di lordosi e l’attività sessuale tramite la sostanza grigia periacquedottale e la formazione reticolare. Ormoni sessuali femminili (estrogeni e progesterone) inducono l’attività sessuale • L’amigdala mediale (AM): riceve informazioni dai bulbi olfattivi (riconoscimento olfattivo) e dall’organo vomeronasale (ferormoni) e le ritrasmette ad APM e IVM. L’attività di AM si correla all’attività sessuale Fig. 9.16 di Carlson, Psicologia fisiologica, Piccin, 2003

36. AUTOVALUTAZIONE SISTEMA RIPRODUTTIVO E SISTEMA ENDOCRINO • Determinanti del sesso gonadico • Secrezione delle gonadotropine (GnRH) nel corso della vita • Caratteristica della secrezione di GnRH, FSH, LH • Funzioni dei testicoli • Funzioni delle ovaie • Sviluppo dell’oocita da un follicolo primordiale • Effetti di estrogeni e progesterone • Fasi e ormoni dellaGravidanza • Ormoni del parto e della lattazione • LE BASI NEUROBIOLOGICHE DEI COMPORTAMENTI RIPRODUTTIVI • Effetti di ormoni e ferormoni sulle sulle donne • Effettidi ormoni nell’uomo • Dimorfismo sessuale del cervello • Effetti dell’eredità sull’orientamento sessuale • Ruolo dell’area preottica mediale del proencefalo (APM) nel maschio • Ruolo dell’ipotalamo ventromediale (IVM) nella donna.