La Fecondazione

1. La Fecondazione A cura di : Martina Ferrara Salvatore Di Pasqua

2. Premessa 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 genoma diploide del nuovo organismo. La fecondazione dei mammiferi è di tipo interno in quanto avviene nel tratto riproduttivo femminile dell’accoppiamento.

3. 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 circondano l’uovo e quindi legarsi alla zona pellucida e attraversarla. Infine, deve attaccarsi alla membrana plasmatica dell’uovo e fondersi con essa.

4. LA CAPACITAZIONE • E’ il processo in cui gli spermatozoi devono essere modificati da determinate caratteristiche del tratto riproduttivo femminile prima di potersi fondere con la membrana plasmatica dell’uovo. • La capacitazione si completa quando gli spermatozoi arrivano nell’ovidotto ed è associata a : • cambiamenti nelle glicoproteine, nei lipidi e nei canali ionici della membrana plasmatica; • grande abbassamento verso un valore più negativo del potenziale di riposo della stessa membrana; • incremento di pH citosolico; • fosforilazione in tirosina di diverse proteine degli spermatozoi • smascheramento dei recettori della superficie cellulare che aiutano gli spermatozoi ad attaccarsi alla zona pellucida. • incremento della mobilità del flagello • capacità di subire la reazione acrosomica da parte dello spermatozoo

5. 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.

6. 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

7. “La reazione acrosomica che avviene quando uno spermatozzo feconda un uovo”.

8. 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.

9. La fusione degli spermatozoi attiva l’uovo facendo aumentare il Ca++ nel citosol 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++ citosolicocausa 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.

10. 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.

11. “Il modo in cui si pensa che la reazione corticale di un uovo impedisca ad ulteriori spermatozoi di entrare nell’uovo (polispermia), evitando la formazione di fusi mitotici multipolari e di cellule aneuplodi”.

12. La fusione con uno spermatozoo attiva l’uovo, inducendo i granuli corticali a rilasciare il loro contenuto per esocitosi (reazione corticale). La meiosi, arrestata in metafase II, riprende producendo un secondo corpo polare e uno zigote. Solo uno spermatozoo riesce a legarsi all’uovo in quanto quest’ultimo, grazie al contenuto della vescicola corticale, rilascia diversi enzimi che cambiano la struttura della zona pellucida

13. Lo spermatozoo fornisce i centrioli e il proprio genoma allo zigote • I 2 pronuclei non si fondono direttamente • I pronuclei migrano verso il centro dell’uovo e, quando si uniscono, i loro involucri nucleari si interdigitano.

14. Lo spermatozoo, oltre al suo genoma, dona anche i suoi centrioli, non presenti nelle uova umane non fecondate.

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

16. “Micrografia a immunofluorescenza di pronuclei umani di spermatozoo e di uovo che si uniscono dopo la fecondazione in vitro”

17. La Fecondazione Assistita

18. Premessa L'acronimo FIVET (Fertilizzazione In Vitro con Embryo Transfer) è utilizzato per definire una tecnica di procreazione assistita tra le più comuni: si tratta di una fecondazione in vitro dell'ovulo con successivo trasferimento dell’embrione così formato nell’utero della donna.

19. Procedimento • Alla donna vengono somministrati ormoni per stimolare la maturazione di oociti multipli. • 2. Prima del loro rilascio le uova vengono raccolte dall’ovaio e fecondati in una piastra di Petri con spermatozoi prelevati dall’uomo. • 3. Dopo qualche giorno 2-3 embrioni prematuri sono trasferiti con un catetere nell’utero della donna con la speranza che si annidi nell’endometrio e possa ricevere nutrimento ed energie dalla madre per il suo sviluppo.

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

22. ICSI Nel 1992 si ebbe un avanzamento fondamentale per risolvere il problema dell’infertilità nell’uomo. In questa variante, chiamata iniezione intracitoplasmaticadello spermatozoo(ICSI), un uovo viene fecondato iniettando al suo interno un solo spermatozoo. Questa strategia elimina la necessità di numerosi spermatozoi mobili ed evita molti degli ostacoli che uno spermatozoo deve superare per fecondare un uovo. L’ICSI ha una percentuale di successo superiore del 50% e ha permesso la nascita di più di 100 000 bambini.

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

26. Conclusioni di carattere etico La fecondazione in vitro ha dato origine ad un ampio dibattito sul suo utilizzo e su alcuni aspetti etici. Tra i punti che vengono messi in discussione vi sono: • l'alto numero di embrioni scartati, e distrutti; • il possibile utilizzo per fini diversi, quali la ricerca scientifica, da • quello procreativo degli embrioni congelati; • la possibilità di effettuare a priori una selezione degli embrioni per fini diversi da quelli strettamente legati alle condizioni di salute dell'embrione stesso; questa diagnosi pre-impianto è stata assimilata, da alcuni avversari di questo metodo, ad una sorta di "selezione della razza perfetta"; • "la dissociazione della procreazione” dal contesto integralmente • personale dell’atto coniugale.

27. Cosa dice la legge? Nel 2004 in Italia è stata introdotta la legge 40/2004, che, ha limitato diversi aspetti della FIVET. In particolare viene consentita la produzioni di embrioni in numero non superiore a quello strettamente necessario ad un unico e contemporaneo impianto, e comunque non superiore a tre. È inoltre vietata la crioconservazione, la soppressione di embrioni, la diagnosi pre-impianto dell'embrione e la fecondazione eterologa.