Cellule Riproduttive Umane
La creazione di un essere umano completamente nuovo coinvolge molti processi complessi. I principali ‘mattoni’ sono le cellule riproduttive umane, conosciute come gameti. I gameti femminili sono le cellule uovo, mentre quelli maschili sono gli spermatozoi.
Nei mammiferi, uno zigote (o cellula fecondata) si forma quando un ovulo proveniente dalla madre e uno spermatozoo dal padre si uniscono, permettendo la fusione dei loro materiali genetici. Una volta correttamente impiantato nel rivestimento uterino della madre, lo zigote umano cresce fino a diventare un bambino completamente formato nell’arco di nove mesi.
Ovaie & cellule uovo
Le ovaie sono organi dalla forma di mandorla che fanno parte dell’apparato riproduttivo femminile. Ogni donna ne ha due, situate ai lati dell’utero, alle estremità delle tube di Falloppio.
Le ovaie producono gli ormoni sessuali femminili progesterone ed estrogeni. Questi sono alla base dello sviluppo delle caratteristiche sessuali secondarie, come seno sviluppato, fianchi più larghi, peli pubici e ascellari. Determinano il funzionamento del ciclo mestruale femminile, ovulazione e mestruazione, dalla pubertà fino alla menopausa.
Le ovaie contengono molti follicoli, ciascuno dei quali racchiude una cellula uovo immatura, o oocita (una cellula uovo maturata è chiamata ovocita maturo o ovulo). La maggior parte delle cellule non è visibile a occhio nudo. Le cellule uovo umane sono un’eccezione: con un diametro medio di 100 micron, sono larghe più o meno quanto un capello umano.
Le cellule uovo sono composte da:
- il nucleo aploide, che contiene una copia di ciascun cromosoma
- i mitocondri, che forniscono energia per la replicazione e la divisione cellulare e contengono il DNA mitocondriale
- il citoplasma, una soluzione densa composta principalmente da acqua, sali e proteine
- la zona pellucida, una barriera gelatinosa composta da glicoproteine che circonda la membrana cellulare per proteggere il contenuto della cellula
- granuli corticali che induriscono l'esterno della cellula uovo una volta fecondata
Le cellule uovo sono anche formate dalla corona radiata, lo strato più esterno della cellula uovo, e dal primo corpo polare, una piccola cellula aploide che è sottoprodotto della divisione cellulare.
La cellula uovo è progettata per prevenire la polispermia (che è la fecondazione da parte di più spermatozoi). Uno zigote dovrebbe contenere due copie di ciascun cromosoma—se ce ne sono di più (come conseguenza di una fecondazione multipla), lo zigote di solito non è vitale.
Con l’età, anche le nostre cellule invecchiano, e la cellula uovo femminile non fa eccezione. Sebbene le donne nascano con una grande quantità di ovuli, il loro numero diminuisce nel tempo. Quando una donna raggiunge i 40 anni, avrà solo il 3% della sua riserva ovarica originaria. Questo numero può variare a seconda dello stile di vita—ad esempio, il fumo accelera la perdita di cellule uovo.
Anche la qualità delle cellule uovo diminuisce con l’età. Proprio prima dell’ovulazione, le cellule uovo si dividono. Le cellule uovo più anziane sono più soggette a errori durante questo processo, il che riduce la vitalità e aumenta il rischio di anomalie dello sviluppo.
È un’idea sbagliata comune che alcuni processi ormonali (come la contraccezione ormonale o la gravidanza) possano interrompere il naturale deterioramento delle cellule uovo. Non è vero. Gli ormoni sono coinvolti in quasi tutto ciò che riguarda il corpo umano, ma questo particolare processo dipende maggiormente dal deterioramento mitocondriale.
Le cellule uovo possono essere donate. La possibile donatrice sarà attentamente valutata e, se sufficientemente sana per affrontare la procedura, riceverà farmaci che stimolano la maturazione follicolare. Otto-quattordici giorni dopo, le cellule uovo mature vengono prelevate dal corpo della donatrice in laparoscopia e conservate fino al momento dell’utilizzo.
In molti Paesi, la donazione di ovuli è oggetto di discussioni in corso sulla salute della donatrice e sugli aspetti etici della donazione, ad esempio se sia accettabile ricevere un compenso per la donazione di ovuli.
Ovulazione
Durante l’ovulazione nella fase del ciclo mestruale, una delle ovaie porta a maturazione alcuni follicoli e rilascia una cellula uovo matura, cioè un ovulo—gli altri follicoli vengono riassorbiti dal corpo. Questo accade indipendentemente dal fatto che la donna sia sessualmente attiva o meno. L’ovulo viene espulso verso la tuba di Falloppio, che percorre in direzione dell’utero. Qui la cellula uovo femminile può essere fecondata da uno spermatozoo (se c’è stato un rapporto non protetto).
Dopo l’ovulazione, l’ovulo rilasciato inizia a deteriorarsi molto rapidamente e la cosiddetta finestra fertile si avvia verso la chiusura. Se l’ovulo viene fecondato, continua a viaggiare lungo le tube di Falloppio fino all’utero, dove si impianta nella parete uterina e inizia a svilupparsi in embrione. Se l’ovulo non viene fecondato, si disintegra e viene espulso insieme al rivestimento uterino come mestruazione della donna.
Rispetto agli ovuli, gli spermatozoi sono più resistenti e possono sopravvivere nell’apparato riproduttivo femminile fino a cinque giorni (ma è improbabile che sopravvivano fuori da esso). La sopravvivenza degli spermatozoi dipende dalle condizioni giuste, come la consistenza del muco cervicale. Sincronizzare i rapporti rispetto all’ovulazione è una mossa chiave nella pianificazione di una gravidanza.
La contraccezione ormonale funziona sopprimendo l’ovulazione. Quando non si verifica ovulazione in un normale ciclo mestruale, si parla di ciclo anovulatorio. I cicli anovulatori sono comuni e la maggior parte delle donne li sperimenterà almeno una volta nella vita.
La formazione dei gemelli
Alcune donne possono rilasciare due ovuli per ciclo, il che può portare al concepimento di gemelli.
- Gemelli omozigoti (identici) si creano quando la cellula fecondata si divide in due. I gemelli identici crescono nello stesso sacco amniotico (noto anche come sacco delle acque) e, a differenza dei gemelli dizigoti, sono geneticamente identici. La maggior parte dei gemelli identici nasce per caso.
- Gemelli dizigoti (fraterni) si verificano quando due ovuli separati vengono fecondati da due spermatozoi differenti. I gemelli dizigoti non condividono esattamente gli stessi geni—non sono più simili fra loro di quanto lo siano con fratelli e sorelle di altre gravidanze. I gemelli dizigoti tendono a ricorrere in alcune famiglie.
- Parti multipli possono essere sia dizigoti che omozigoti, o una combinazione. I parti multipli associati a trattamenti di fertilità sono principalmente dizigoti.
Per scienziate e ricercatrici biomediche, i gemelli rappresentano un’opportunità preziosa per distinguere l’influenza dei geni da quella dell’ambiente—natura contro cultura. Poiché i gemelli identici derivano da un singolo ovulo fecondato che si è diviso in due, condividono lo stesso codice genetico. Qualsiasi differenza tra loro (ad esempio, una gemella con una pelle dall’aspetto più giovane) dovrebbe essere dovuta a fattori ambientali (per esempio, minor tempo trascorso al sole).
Inoltre, confrontando le esperienze maturate da gemelle identiche con quelle di gemelle dizigote, possiamo quantificare quanto i nostri geni incidano sulla nostra vita.
Testicoli & spermatozoi
Lo spermatozoo è la cellula riproduttiva maschile, ovvero il gamete.
La produzione di liquido seminale avviene nei testicoli. Qui viene prodotto anche il testosterone, l’ormone sessuale responsabile delle caratteristiche sessuali secondarie maschili, tra cui peli sul viso e sul torace, un bacino maschile (privo di curve accentuate come nei fianchi femminili), corporatura superiore muscolosa e capacità di aumentare la massa muscolare più velocemente rispetto a una donna.
La spermatogenesi è il processo di produzione degli spermatozoi. Questo processo inizia nei tubuli seminiferi dei testicoli. Questi tubuli producono spermatozoi chiamati spermatociti. Gli spermatociti affrontano diversi cicli di divisione per trasformarsi in spermatidi. Gli spermatidi sono spermatozoi giovani che crescono e maturano fino a diventare spermatozoi maturi (un processo che dura circa 64 giorni).
Gli spermatozoi presentano tre parti identificabili:
- La testa dello spermatozoo contiene il nucleo che racchiude il suo DNA. A ricoprirla si trova un cappuccio, chiamato acrosoma. L’acrosoma contiene enzimi che aiutano lo spermatozoo a penetrare la membrana della cellula uovo.
- La parte intermedia contiene mitocondri che producono energia. Queste strutture specializzate forniscono l’energia che lo spermatozoo utilizza per muoversi.
- La coda (detta anche flagello) spinge lo spermatozoo in avanti nel suo tragitto dalla vagina alla tuba di Falloppio. Uno spermatozoo può viaggiare circa 76 cm (30 pollici) all’ora.
[quote] A differenza delle donne, gli uomini non nascono con cellule riproduttive. Iniziano invece a produrre spermatozoi all’inizio della pubertà—dai 12 anni circa in poi, producono milioni di nuovi spermatozoi ogni giorno. In media, un maschio produce circa 73 milioni di spermatozoi per ogni millilitro di eiaculato.
Due fattori principali che possono influenzare la fertilità maschile sono il numero e la motilità degli spermatozoi.
Il conteggio degli spermatozoi indica il numero medio di spermatozoi presenti in un campione di seme. Le dottoresse possono valutare il conteggio tramite le normali analisi dello sperma.
Un conteggio considerato sano è di circa 15 milioni per millilitro, o almeno 39 milioni per eiaculato. Un conteggio inferiore a 15 milioni per millilitro è considerato basso e può ostacolare la fertilità. I livelli di testosterone influiscono notevolmente su quantità e qualità degli spermatozoi. Alcune condizioni mediche—inclusi disordini genetici ereditari, infezioni e tumori—possono influenzare il conteggio degli spermatozoi.
Alcune scelte di vita e rimedi naturali possono aiutare a supportare gli ormoni che regolano la produzione di spermatozoi e favorire così uno sviluppo sano degli spermatozoi e migliorare il conteggio.
La motilità degli spermatozoi è la loro capacità di muoversi in modo efficiente. Gli spermatozoi devono muoversi attraverso il tratto riproduttivo femminile per raggiungere e fecondare la cellula uovo. Una motilità scarsa può essere causa di infertilità maschile.
Esistono due tipi di motilità:
- Motilità progressiva si riferisce agli spermatozoi che nuotano in linea retta o in grandi cerchi—un comportamento che li aiuta ad avanzare verso l’ovulo.
- Motilità non progressiva si riferisce agli spermatozoi che non si muovono in linea retta o che nuotano in cerchi molto stretti—un comportamento che non aiuta la loro progressione.
Affinché gli spermatozoi attraversino il muco cervicale per fecondare l’ovulo di una donna, devono presentare una motilità progressiva di almeno 25 micrometri/secondo. Una scarsa motilità (detta asthenozoospermia) viene diagnosticata quando meno del 32% degli spermatozoi è in grado di muoversi efficientemente.
Le ricercatrici stanno ancora studiando a fondo i meccanismi che permettono agli spermatozoi di raggiungere e fecondare la cellula uovo. L’ormone progesterone è coinvolto in qualche modo. Si pensa che gli spermatozoi possano essere attratti dalla concentrazione di progesterone, rilasciato dall’ovulo e presente in quantità maggiori in sua prossimità.
Banca del seme
È possibile raccogliere spermatozoi per inseminazione artificiale tramite l’inseminazione intrauterina (IUI) o la fecondazione in vitro (IVF).
L’IUI consiste nel posizionare lo sperma direttamente nell’utero femminile per favorire la fecondazione; la IVF consiste nell’introdurre lo spermatozoo nell’ovulo in laboratorio e trasferire in seguito gli embrioni vitali nell’utero.
Per raccogliere un campione seminale, l’uomo eiacula in un contenitore sterile. Una tecnica di laboratorio preleva il campione di sperma per l’utilizzo immediato tramite IUI o IVF, oppure lo congela per la conservazione.
Gli spermatozoi possono anche essere donati. Lo sperma donato viene accuratamente testato per escludere malattie infettive e condizioni genetiche.
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