Transporte dos gametas e Fertilização. Prof. a Dr. a Tatiana Montanari Departamento de Ciências Morfológicas ICBS UFRGS

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1 Transporte dos gametas e Fertilização Prof. a Dr. a Tatiana Montanari Departamento de Ciências Morfológicas ICBS UFRGS

2 APARELHO REPRODUTOR MASCULINO: - Transporte dos espermatozoides; - Túbulos retos e rede testicular; - Epidídimo; - Dúctulos eferentes; - Ductos (ou canais) deferentes; - Glândulas bulbouretrais (ou de Cowper); - Vesículas seminais; - Próstata; - Pênis; - Sêmen (esperma ou ejaculado); APARELHO REPRODUTOR FEMININO: - Ovários e tubas uterinas; - Útero; - Vagina; FERTILIZAÇÃO: - Capacitação; - Interação entre os gametas e reação acrossômica; - Bloqueio à polispermia; - Cariogamia; - Ativação do metabolismo do zigoto.

3 APARELHO REPRODUTOR MASCULINO Um par de gônadas testículos Ductos genitais dúctulos eferentes epidídimo ductos (ou canais) deferentes uretra Órgão sexual pênis Glândulas anexas glândulas bulbouretrais (ou de Cowper) vesículas seminais próstata

4 Transporte dos espermatozoides T. Montanari e T. G. Loureiro Adaptado de Moore, K. L. Embriologia básica. Rio de Janeiro: Interamericana, p.20 e Moraes, G. E. S. Espermocitologia: espermocitograma em critério estrito. 2.ed. Caxias do Sul: Editora da Universidade de Caxias do Sul, p.14.

5 Os gametas produzidos nos testículos e nos ovários devem se encontrar para a formação de um novo ser. Os espermatozoides são expelidos do sistema reprodutor masculino e entram no trato reprodutor feminino, onde ocorre a fertilização. Nos testículos, os espermatozoides não possuem motilidade ou exibem um fraco movimento vibratório da cauda. Eles são conduzidos pelas contrações das células mioides peritubulares, pela correnteza do fluido testicular e por gradiente de concentração. Os túbulos seminíferos têm a forma de U, e as extremidades abrem-se nos túbulos retos, constituídos somente por células de Sertoli e posteriormente por epitélio simples pavimentoso a colunar. Eles se continuam na rede testicular (ou rete testis), localizada no mediastino, o espessamento da túnica albugínea na borda posterior dos testículos. Assim como os túbulos retos, são de epitélio simples pavimentoso a colunar. Os canais da rede testicular fazem comunicação com 10 a 20 dúctulos eferentes, de epitélio pseudoestratificado colunar. As células colunares possuem cílios, mas há células cúbicas com estereocílios, que reabsorvem a maior parte do fluido testicular. Os cílios e as contrações da musculatura lisa permitem o transporte dos espermatozoides para os epidídimos. Os epidídimos situam-se ao longo da face posterior dos testículos e estão envolvidos pela túnica albugínea e pela túnica vaginal. Medem 7cm de comprimento, mas contêm um ducto de 6m, enovelado, onde os espermatozoides passam 4 a 12 dias. Anatomicamente o epidídimo divide-se em: cabeça, corpo e cauda. Na ejaculação, os espermatozoides saem da cauda dos epidídimos e passam rapidamente pelos canais deferentes (35cm) e pela uretra (20cm), graças à contração do músculo liso desses órgãos.

6 E CE RT TR TS CD T. G. Loureiro e T. Montanari Baseado em Moraes, p.14. TS túbulos seminíferos; TR túbulos retos; RT rede testicular; CE canais eferentes; E epidídimo, e CD canal deferente.

7 T. G. Loureiro

8 Túbulos retos e rede testicular Túbulos retos (TR): Comunicam os túbulos seminíferos à rede testicular. São revestidos inicialmente por células de Sertoli (seta) e posteriormente por epitélio simples colunar a pavimentoso. O segmento com células de Sertoli evita o refluxo do fluido da rede testicular para os túbulos seminíferos. Rede testicular ou rete testis (RT): Localizam-se no mediastino do testículo. Contínuos aos túbulos retos, são revestidos por epitélio simples colunar a pavimentoso. Roberta Davis, Zuleika Bendik Rech Dacás & T. Montanari, UFRGS

9 Dúctulos eferentes De 10 a 20 dúctulos que se abrem no epidídimo, são revestidos por epitélio pseudoestratificado, com células colunares ciliadas e células cúbicas com estereocílios. Os estereocílios estão envolvidos com a absorção do fluido testicular. O transporte dos espermatozoides é promovido pela ação dos cílios e das contrações da musculatura lisa (M) bem desenvolvida. Rovana Lampert, Sílvia Tonial dos Santos & T. Montanari, UFRGS

10 Epidídimo cabeça corpo cauda T. G. Loureiro e T. Montanari Baseado em Moraes, p.14. O epidídimo é um órgão com 7cm de comprimento, com um ducto único, o ducto epididimário, de cerca de 6m, bastante enrolado. Anatomicamente o epidídimo divide-se em: cabeça, corpo e cauda. Os dúctulos eferentes desembocam no ducto epididimário, na cabeça, e o canal deferente é contínuo com o ducto da cauda.

11 O ducto epididimário é revestido por epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios. Os estereocílios aumentam a superfície absortiva. O transporte dos espermatozoides é garantido pelas contrações de miofibroblastos dispostos em torno do ducto e da musculatura lisa, especialmente desenvolvida na região da cauda. T. Montanari, UFRGS

12 T. Montanari, UFRGS A porção supranuclear das células epiteliais apresenta uma aparência floculada, devido ao Golgi proeminente para a síntese de glicoproteínas que são adicionadas à superfície dos espermatozoides.

13 T. G. Loureiro

14 Ductos (ou canais) deferentes S Comunicam o epidídimo à uretra, medindo cerca de 35cm. A luz é revestida por epitélio pseudoestratificado colunar com estereocílios. Subjacente há uma lâmina própria (L) de tecido conjuntivo e uma camada de músculo liso (M) bem desenvolvida, cuja contração promove o transporte dos espermatozoides. Externamente, há a adventícia (A), tecido conjuntivo frouxo compartilhado com vasos, nervos e o músculo cremaster, ou a serosa (S), quando o tecido conjuntivo é delimitado pelo mesotélio do cordão espermático. Próximo à extremidade distal, os ductos deferentes apresentam uma dilatação, a ampola, com a camada muscular mais delgada. T. Montanari, UFRGS

15 Glândulas bulbouretrais (ou de Cowper) Localizam-se na raiz do pênis e abrem-se na uretra membranosa. Possuem o tamanho de uma ervilha, com 1cm de diâmetro. São glândulas tubuloalveolares compostas, secretoras de um fluido ligeiramente mucoso que lubrifica a uretra antes da ejaculação. Population Reports, série L, n. 4, setembro de 1984, p. L-19.

16 Vesículas seminais Originadas como um divertículo da porção distal dos ductos deferentes. São um par, cada uma com 5cm de comprimento, sendo constituída por um tubo de 15cm enrolado sobre si mesmo. A mucosa é pregueada, com epitélio secretor de células cúbicas ou colunares e lâmina própria de tecido conjuntivo delgada. Subjacente há uma camada interna circular e uma camada externa longitudinal de músculo liso. Externamente, há uma adventícia. Produzem secreção viscosa, rica em frutose, que serve como fonte energética para os espermatozoides ejaculados. A secreção contém ainda ácido ascórbico, potássio, proteínas básicas, enzimas e prostaglandinas. A enzima vesiculase coagula parte do ejaculado, formando um tampão vaginal, que evita o seu retorno. As prostaglandinas estimulam a motilidade uterina, contribuindo para o rápido movimento dos espermatozoides para o sítio de fertilização. No momento da ejaculação, a contração muscular impele a secreção por ductos curtos para a ampola do canal deferente, que se continua, no interior da uretra prostática, como ductos ejaculatórios (1cm de comprimento). T. Montanari, UFRGS

17 Próstata U Tem a forma e o tamanho de uma castanha europeia e pesa 20g. Possui uma cápsula de tecido conjuntivo denso não modelado, com células musculares lisas interpostas e 30 a 50 glândulas tubuloalveolares, ramificadas e compostas, que desembocam na uretra que corre no seu interior. A uretra é revestida por epitélio de transição. Secreção: fosfatase ácida, ácido cítrico, amilase, lisozima, fibrinolisina e PSA antígeno específico da próstata. A fibrinolisina e o PAS liquefazem o sêmen. Níveis elevados de PAS no sangue (acima de 4,0ng/mL) indicam o aumento anormal da próstata (hiperplasia benigna da próstata ou adenocarcinoma da próstata). G T. Montanari, UFRGS

18 T. Montanari U M S DE P Adaptado de Stevens, A.; Lowe, J. Histologia. São Paulo: Manole, p.315. Esquema de corte da próstata, exibindo a uretra (U) e a posição das glândulas mucosas (M), submucosas (S) e principais (P). A região periuretral é afetada na hiperplasia benigna, enquanto a zona periférica, com as glândulas principais, está envolvida no adenocarcinoma da próstata. DE ductos ejaculatórios.

19 Zonas: T. G. Loureiro

20 Tipos celulares e funções: T. G. Loureiro

21 Pênis Apresenta uma pele delgada, com epitélio estratificado pavimentoso pouco queratinizado, mais pigmentado que o resto do corpo, e tecido conjuntivo bastante frouxo, o que permite o seu movimento durante a relação sexual. A glande é revestida por epitélio estratificado pavimentoso, não queratinizado e recoberta pelo prepúcio, cuja riqueza em fibras elásticas no tecido conjuntivo contribui para a sua retração. O corpo do pênis é composto por dois corpos cavernosos (localizados dorsalmente) e um corpo esponjoso (ventral, onde corre a uretra), de tecido erétil: tecido conjuntivo denso não modelado, ricamente vascularizado. Ao redor dos corpos cavernosos, há uma bainha de tecido conjuntivo denso, a túnica albugínea. Na glande, há somente o corpo esponjoso, que se expande distalmente. O tecido conjuntivo ao redor é mais delgado e com mais fibras elásticas, evitando a obstrução da uretra durante a ereção. Corte do corpo do pênis.

22 Sêmen (esperma ou ejaculado) São frações expelidas em sequência: a secreção da próstata, os espermatozoides e a secreção das vesículas seminais. Os espermatozoides perfazem 5% do sêmen, e o componente líquido, o líquido seminal, corresponde a 95%, sendo que a contribuição das vesículas seminais é de cerca de 60% (46 a 80%; 2,0 a 2,5mL) e a da próstata, de aproximadamente 30% (13 a 33%; 0,5mL). Um ejaculado normal, após três a quatro dias de abstinência, tem 2 a 4mL e 20 a 250 milhões/ml de espermatozoides. Para que um espermatozoide chegue à tuba uterina é necessário que, pelo menos, um milhão seja lançado no momento da ejaculação. Deve haver cerca de 80 milhões de espermatozoides móveis no ejaculado para que a fertilidade seja assegurada. O sêmen ejaculado na vagina deposita-se na bacia seminal, que se forma durante a relação sexual, na região mais posterior da vagina, devido ao intumescimento das paredes no terço próximo ao exterior (plataforma orgásmica). O fluido seminal coagula logo após a ejaculação e liquefaz dentro de 15 a 30min. O ph do sêmen está entre 7,0 e 8,3. Com o ph alcalino do sêmen, o ph da vagina superior passa, em 10 segundos, de 4,3 para 7,2, permitindo a sobrevivência dos espermatozoides.

23 APARELHO REPRODUTOR FEMININO Tuba uterina Ampola Istmo Infundíbulo Ovário Ligamento ovariano Intramural Ligamento largo do útero Útero Colo uterino ou cérvice Canal cervical Vagina E. Leite e T. Montanari Baseado em Population Reports, série C, n. 8, junho de 1981, p. C-3.

24 Ovários e tubas uterinas Os ovários são um par de órgãos em forma ovoide, com cerca de 3cm de comprimento e 2cm de largura e 14g de peso. Estão conectados ao aparelho reprodutor pelo ligamento ovariano e pelo ligamento largo do útero, sendo que estão fixos a este último pelo mesovário, uma prega do peritônio, que traz os vasos linfáticos e sanguíneos e os nervos para as gônadas. As tubas uterinas têm 12cm de comprimento e 1 a 2mm de diâmetro. São anatomicamente divididas em: infundíbulo, ampola, istmo e segmento intramural, sendo o infundíbulo, a porção mais distal, cujas projeções, as fímbrias, varrem o ovário, captando o oócito na ovulação. Sinais químicos do oócito ou da corona radiata atraem os espermatozoides. Ovário de camundonga no 18º dia de gestação. T. Montanari, UFSM O transporte dos espermatozoides pelo útero e pela tuba uterina se dá principalmente pelas contrações da camada muscular. O movimento dos gametas masculino e feminino em sentidos opostos da tuba uterina é decorrente da sua subdivisão em compartimentos, com contrações peristálticas independentes.

25 T. G. Loureiro

26 A luz da tuba uterina é revestida por epitélio simples colunar ciliado, que inclui células endócrinas e células secretoras. As células secretoras são colunares com microvilos e produzem um fluido aquoso, rico em potássio, cloro e proteínas do soro, como imunoglobulinas. Subjacente ao epitélio, há o tecido conjuntivo, ricamente vascularizado e uma camada de músculo liso bem desenvolvida, com subcamadas interna circular e externa longitudinal. Externamente, há uma serosa, contínua ao peritônio. T. Montanari, UFRGS

27 Útero

28 T. Montanari, UFRGS Fotomicrografia de útero humano na fase menstrual.

29 T. Montanari, UFRGS Fotomicrografia de útero humano na fase proliferativa.

30 T. Montanari, UFRGS Fotomicrografia de útero humano na fase secretora.

31 Vagina Canal de 8 a 10cm de comprimento, que liga o colo do útero à genitália externa. É o local onde o pênis deposita os espermatozoides na relação sexual. É revestida por epitélio estratificado pavimentoso, cujas células produzem glicogênio usado para fermentação pelos Lactobacillus acidophilus (bacilos de Döderlein), liberando ácido lático. Isso confere ao meio vaginal um ph ácido, que impede a proliferação da maioria dos micro-organismos patogênicos.

32 FERTILIZAÇÃO - Capacitação; - Interação entre os gametas e reação acrossômica; - Bloqueio à polispermia; - Cariogamia; - Ativação do metabolismo do zigoto.

33 Capacitação Ocorre durante a passagem dos espermatozoides pelas secreções do trato reprodutor feminino (muco cervical e fluido folicular). Envolve os seguintes acontecimentos: - desprendimento da cobertura superficial de glicoproteínas secretadas no epidídimo e de proteínas oriundas do líquido seminal; - remoção dos fatores de decapacitação associados à superficie, que consistem em glicoconjugados do líquido epididimário que foram adicionados à cabeça do espermatozoide durante a maturação no epidídimo; - alterações dos componentes da membrana plasmática do espermatozoide, como a perda de colesterol e a redistribuição de fosfolipídios e carboidratos; - maior velocidade de fosforilação da tirosina; - ativação dos canais de Ca 2+, possibilitando um maior influxo desse íon, inclusive pela membrana da cauda; Essas mudanças aumentam a atividade respiratória e a motilidade dos espermatozoides e desbloqueiam as proteínas que se ligam à zona pelúcida.

34 Interação entre os gametas e reação acrossômica A B C E D E. Leite e T. Montanari Baseado em Alberts, B.; Johnson, A.; Lewis, J.; Raff, M.; Roberts, K.; Walter, P. Molecular biology of the cell. 4.ed. New York: Garland Science, p.1152 e em

35 A galactosil-transferase presente na membrana do espermatozoide liga-se à galactose terminal da glicoproteína ZP-3 da zona pelúcida em uma ligação específica da espécie. Um influxo de cálcio provoca a fusão da membrana externa do acrossomo com a membrana plasmática do espermatozoide. Nestes locais, as membranas rompem-se, liberando as enzimas do acrossomo (A -B). A hialuronidase degrada o ácido hialurônico, um glicosaminoglicano da matriz extracelular da corona radiata. A protease acrosina fica exposta na membrana acrossomal interna e digere as glicoproteínas da zona pelúcida. O contato do espermatozoide ao oócito é tangencial, já que somente a membrana plasmática da porção posterior da cabeça permanece intacta após a reação acrossômica (C). A fusão das membranas é promovida pela fertilina, uma glicoproteína transmembrana do espermatozoide, que se liga à integrina do oócito (D). O núcleo e a cauda do espermatozoide entram no oócito (E). CR T. Montanari, UFRGS Fotomicrografia do oócito, envolvido pela zona pelúcida ( ) e pela corona radiata.

36 Bloqueio à polispermia Reação do oócito à entrada do espermatozoide, impedindo a entrada de outros espermatozoides. Inicialmente há a despolarização da membrana do oócito devido a um influxo de cálcio e de sódio: o potencial de repouso muda de -70mV para +10mV. Com a membrana plasmática positiva, outro espermatozoide não consegue inserir a proteína fusogênica, também de carga positiva. Este bloqueio tem curta duração: cerca de 1min, mas é o tempo suficiente para um bloqueio definitivo ser desencadeado: a reação cortical. O aumento dos níveis citoplasmáticos de cálcio provoca a exocitose dos grânulos corticais. Dos grânulos são liberados enzimas e glicosaminoglicanos. As enzimas removem a galactose da ZP-3, impedindo a ligação de outro espermatozoide. Elas ainda clivam a ZP-2, modificando a estrutura da zona pelúcida, que se torna a membrana hialina, de difícil penetração. Os glicosaminoglicanos atraem íons de sódio, que, por sua vez, atraem água, aumentando o espaço entre a membrana hialina e a membrana plasmática.

37 E. Leite e T. Montanari

38 Cariogamia A entrada do espermatozoide faz com que o oócito secundário complete a segunda meiose, liberando o segundo corpúsculo polar. O material genético do espermatozoide desespiraliza-se, devido à substituição das protaminas pelas histonas acumuladas no citoplasma do oócito. Os envoltórios nucleares desintegram-se, e os cromossomos pareiam-se. A fusão do pronúcleo masculino com o pronúcleo feminino origina o núcleo diploide do zigoto.

39 Ativação do metabolismo do zigoto Browder, L. W.; Erickson, C. A.; Jeffery, W. R. Developmental Biology. Philadelphia: Saunders College, p.153.

40 Referências ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P. Molecular Biology of the cell. 4.ed. New York: Garland Science, p BLANDAU, R. J. O aparelho reprodutor feminino. In: WEISS, L.; GREEP, R. O. Histologia. 4.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, p BROWDER, L. W.; ERICKSON, C. A.; JEFFERY, W. R. Developmental Biology. Philadelphia: Saunders College, p.47-49; CARLSON, B. M. Human Embryology and Developmental Biology. 5.ed. Philadelphia: Elsevier Saunders, p DYM, M. O sistema reprodutor masculino. In: WEISS, L.; GREEP, R. O. Histologia. 4.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, p FLÓREZ, M. G.; CARVALHO, H. F. Célula epitelial prostática. In: CARVALHO, H. F.; COLLARES-BUZATO, C. B. Células: uma abordagem multidisciplinar. Barueri: Manole, p GENESER, F. Histologia: com bases biomoleculares. Rio de Janeiro: Médica Panamericana/Guanabara Koogan, p ; KIERSZENBAUM, A. L. Histologia e Biologia celular: uma introdução à Patologia. 2.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, p ; MOORE, K. L.; PERSAUD, T. V. N. Embriologia clínica. Rio de Janeiro: Interamericana, p.20. MORAES, G. E. S. Espermocitologia: espermocitograma em critério estrito. 2.ed. Caxias do Sul: Editora da Universidade de Caxias do Sul, p.14; 42-54; 138. OVALLE, W. K.; NAHIRNEY, P. C. Netter Bases da Histologia. Rio de Janeiro: Elsevier, p ; ; PRIEDKALNS, J.; LEISER, R. Female reproductive system. In: EURELL, J. A.; FRAPPIER, B. L. Dellmann`s Textbook of Veterinary Histology. 6.ed. Iowa: Blackwell, p ROSS, M. H.; PAWLINA, W. Histologia: texto e atlas, em correlação com biologia celular e molecular. 6.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, p ; SAUNDERS, C. M.; LARMAN, M. G.; PARRINGTON, J.; COX, L. J.; ROYSE, J.; BLAYNEY, L. M.; SWANN, K.; LAI, F. A. PLCζ: a sperm-specific trigger of Ca 2+ oscillations in eggs and embryo development. Development, v.129, p , STEVENS, A.; LOWE, J. Histologia. São Paulo: Manole, p UTOVSKY, P.; MORENO, R. D.; RAMALHO-SANTOS, J.; DOMINKO, T.; SIMERLY, C.; SCHATTEN, G. Ubiquitinated sperm mitochondria, selective proteolysis, and the regulation of mitochondrial inheritance in mammalian embryos. Biology of Reproduction, v.63, p , WROBEL, K. -H.; BERGMANN, M. Male reproductive system. In: EURELL, J. A.; FRAPPIER, B. L. Dellmann s Textbook of Veterinary Histology. 6.ed. Iowa: Blackwell, p YOUNG, B.; LOWE, J. S.; STEVENS, A.; HEATH, J. W. Wheather Histologia funcional: texto e atlas em cores. 5.ed. Rio de Janeiro: Elsevier, p