Gametogênese. Professor: Arturo Arnáez Vaella

Transcrição

1 Gametogênese Professor: Arturo Arnáez Vaella

2 Introdução O processo se inicia com a fusão do ovócito secundário e o espermatozoide no trato reprodutivo feminino. Acontecem eventos importantes previamente: gametogênese, liberação e viagem dos gametas (até a tuba uterina). Após a fertilização: fixação e penetraçao do embrião no útero (implantação).

3 Introdução Os hormônios parentais são fundamentais nas interações entre gametas (ou embrião) e o organismo adulto.

4 Introdução Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

5 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) CGP: precursores primigênios dos gametas. CGP têm origem extraembrionário (no dia 24 se encontram no saco vitelino). CGP migram para as gônadas durante a etapa embrionária. Esta fase é idêntica em ambos sexos.

6 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) Desenho do primeiro pesquisador que identificou as CGP em tecidos extraembrionários (célula grande na parte média inferior): Fonte: Giovanni Coticchio, David F. Albertini, Lucia De Santis (2013). Oogenesis.

7 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

8 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

9 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).

10 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) O termo migração poderia não ser correto para descrever o processo (existe controvérsia).

11 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP)

12 1. a fase: origem e migração das células germinativas primordiais (CGP) Uma falha na localização final correta das CGP (gônadas) pode gerar teratomas. Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

13 2. a fase: proliferação das CGP por mitose Acontece nas gônadas (mas já existe proliferação durante a migração). Mitose: uma célula diploide origina duas células diploides (genoma idêntico). Gera aumento de centenas a milhões (*) de células * Nota: No livro em português diz milhares. Está errado.

14 2. a fase: proliferação das CGP por mitose Fonte:

15 2. a fase: proliferação das CGP por mitose Mulheres: Ovogônias (ou oogônias): CGP mitoticamente ativas. Mitose entre o 2. e 5. mês (gestação). O número de CGP chega a 7 milhões (depois não aumenta). Atresia: processo contínuo (até a menopausa) de degeneração das ovogônias.

16 Mulheres: 2. a fase: proliferação das CGP por mitose Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

17 2. a fase: proliferação das CGP por mitose Homens: Espermatogônias: CGP mitoticamente ativas. A mitose começa na etapa embrionária mas mantêm a capacidade de divisão durante toda a vida. Começando na puberdade acontecem períodos de mitose nos túbulos seminíferos. As células filhas entram em meiose sincronizadamente.

18 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Meiose: As CGP são células diploides (2n). Após a meiose se formam células haploides (1n) O número de cromossomos varia dependendo da espécie. É necessária para manter o número de cromossomas das células somáticas dos organismos em todas as gerações.

19 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Fonte:

20 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Meiose (fases): Previamente à meiose acontece a replicação do DNA (produz células 2n, 4c). A meiose I ou divisão reducional produz células 1n, 2c. Não é necessária uma nova replicação após a meiose I. A meiose II ou divisão equacional produz células 1n, 1c e é semelhante à mitose. Na metáfase I acontece o alinhamento das tétrades ou bivalentes (formadas na prófase I)

21 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

22 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

23 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Meiose (fonte de variabilidade genética): A distribuição dos cromossomos paternos e maternos nos gametas é aleatório. Redistribuição adicional do material genético durante o processo de recombinação genética (crossing-over) que acontece na prófase I.

24 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Recombinação genética (crossing -over): Fonte:

25 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Recombinação genética (crossing -over): Que acontece com os cromossomos sexuais em homens? Fonte:

26 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Recombinação genética (crossing -over): Entre cromossomos sexuais X e Y acontece somente na região de homologia (região pseudoautossômica). Quando são 2 X (mulheres) existe homologia em toda sua extensão e a recombinação ocorre igual que nos cromossomos autossômicos.

27 3. a fase: Redução do número de cromossomos (meiose) Fonte: Arq Bras Endrocrinol Metab 2008;52/5

28 Ovogênese ou oogênese É a gametogênese nas mulheres. É um processo muito lento (em alguns casos pode durar até 50 anos) Ovócitos (ou oócitos) primários: são as ovogônias que entraram na meiose I. 1. a paralisação: diplóteno da prófase I. 2. a paralisação: metáfase II.

29 Ovogênese ou oogênese Durante a 1. a paralisação o ovócito primário se prepara para as necessidades de um possível futuro embrião. As necessidades variam dependendo da espécie. Em anfíbios é uma vantagem acelerar as primeiras etapas (acumulação de vitelo, amplificação de genes que codificam rrna e síntese e armazenamento de RNA de vários tipos).

30 Ovogênese ou oogênese Fonte:

31 Ovogênese ou oogênese Fonte: Nota: Uma expressão mais adequada para as células liberadas pela fêmea é ovócitos secundários.

32 Ovogênese ou oogênese Em mamíferos também ocorre preparação durante a 1. a paralisação, porém, não precisam tanta aceleração no desenvolvimento (ambiente nutritivo e protegido). Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

33 Ovogênese ou oogênese Então, nos mamíferos se acumula muito pouco vitelo, e a amplificação de genes e a produção de RNA antecipadamente é muito menor que nos anfíbios. O material acumulado é suficiente para as duas divisões iniciais e finalmente o genoma do embrião assume a direção das sínteses necessárias.

34 Ovogênese ou oogênese Outro processo importante (para muitas espécies) durante a 1. a paralisação é a produção de grânulos corticais (fundamental para a fertilização).

35 Fonte: International Review of Cytology. 209: Ovogênese ou oogênese

36 Fonte: Reproductive Biology and Endocrinology. 9 (1): 149 Ovogênese ou oogênese

37 Ovogênese ou oogênese Todos os ovócitos ficam paralisados no diplóteno até a puberdade (excetuando aqueles que sofrem atresia) Entre a puberdade e a menopausa, 1 ovócito primário (*) completa a meiose I em cada ciclo menstrual. As células filhas se denominam ovócito secundário e primeiro corpo polar (divisão desigual). (*) No livro diz 10 a 30 ovócitos primários mas não é exato. É verdade que entre 10 e 30 folículos começam a se desenvolver mas isso não significa que os ovócitos primários dentro desses folículos completem a meiose I.

38 Ovogênese ou oogênese Os ovócitos secundários entram na meiose II e acontece a 2.a paralisação (metáfase II). Para sair do bloqueio se precisa da fertilização. A conclusão da meiose II produz um óvulo e um segundo corpo polar. O primeiro corpo polar pode entrar na meiose II produzindo 2 segundos corpos polares.

39 Ovogênese ou oogênese Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).

40 Fonte: MOORE K L., PERSAUD T.V.N. Embriologia Clínica. 9ª Edição. (2012) Ovogênese ou oogênese

41 Ovogênese ou oogênese As divisões assimétricas implicam uma reorganização do fuso mitótico pela actina. Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

42 Ovogênese ou oogênese Ao nascer: 2 milhões de ovócitos primários. Na puberdade: somente 40 mil (diplóteno). Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

43 Ovogênese ou oogênese 400 são oocitados (*) (normalmente 1 em cada ciclo menstrual). O restante degenera dentro do ovário porém não todos ficam sem desenvolver em certa medida. Nota: * Oocitar é um termo mais adequado que ovular.

44 Ovogênese ou oogênese Folículo: ovócito + células circunjacentes. Para entender o desenvolvimento do ovócito devemos considerar o folículo como uma unidade integrada. Embrião: ovogônias descobertas. Final do período fetal (entrada na meiose): cobertura parcial (folículo primordial). Ao nascer: uma camada completa de células foliculares da granulosa (folículo primário).

45 Ovogênese ou oogênese Zona pelúcida: membrana translúcida acelular formada na etapa de folículo primário entre o ovócito primário e as células circunjacentes. Fonte:

46 Ovogênese ou oogênese Anos pre-puberdade: acontece aumento de tamanho dos folículos primários (cresce o ovócito e aumenta o número de células foliculares). Folículo secundário: mais de uma camada de células foliculares da granulosa. Membrana granulosa: membrana basal que circunda as células granulosas (é uma barreira para os capilares).

47 Ovogênese ou oogênese Teca folicular: revestimento adicional derivado do tecido conjuntivo do ovário (estroma). Forma-se quando o folículo tem 2 ou 3 camadas de células granulosas (folículo secundário). A teca folicular se diferencia em teca interna e teca externa. A teca secreta o fator angiogênico (importante para a nutrição do folículo).

48 Ovogênese ou oogênese Surgimento do antro (cheio de fluido folicular). O antro divide as células em células do cúmulus oophurus e células da granulosa mural. Folículo terciário (ou de Graaf): Folículo em crescimento máximo que faz pressão contra a superfície ovariana. A formação do folículo terciário implica que a ovulação é iminente.

49 Ovogênese ou oogênese Poucas horas antes da ovocitação, o ovócito retoma a meiose (pico de LH) até a segunda paralisação. Então a célula liberada do ovário é um ovócito secundário paralisado na metáfase da meiose II.

50 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

51 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

52 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

53 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

54 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

55 Ovogênese ou oogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

56 Espermatogênese Começa nos túbulos seminíferos (após a puberdade). Nem todas as espermatogônias entram em meiose simultaneamente (diferença com mulheres). Espermatogônias tipo A: mantem o número adequado de espermatogônia (mitose). Produzem espermatogônias tipo B cujas descendentes (espermatócitos primários, 2n, 4c) entram na meiose I (estimulado pelo ácido retinoico).

57 Espermatogênese A meiose I (24 dias) produz 2 espermatócitos secundários (1n, 2c). Estás células estão conectadas por uma ponte. Cada espermatócito secundário entra na meiose II (8 horas) produzindo duas espermátides (1n, 1c) também conectadas.

58 Espermatogênese Cada espermátide entra em um período de diferenciação (espermiogênese) para se transformar em espermatozoide. Processo completo (desde espermatogônios até espermatozoides): aproximadamente 64 dias.

59 Espermatogênese Fonte: MOORE K L., PERSAUD T.V.N. Embriologia Clínica. 9ª Edição. (2012)

60 Espermatogênese Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).

61 Espermatogênese As espermatogônias são mantidas na periferia dos túbulos seminíferos pelas células de sustentação (de Sertoli) que formam a barreira hematotesticular.

62 Espermatogênese Túbulos seminíferos: Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.

63 Espermatogênese Túbulos seminíferos (estrutura): Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.

64 Espermatogênese Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

65 Espermatogênese Espermiogênese: O núcleo se reduz e os cromossomos se condensam (troca de histonas por protaminas).

66 Espermatogênese Substituição de histonas por protaminas: Antes da união com as protaminas, o DNA se une às proteinas de transição que é um passo prévio necessário. Além disso, a substituição das histonas não é total (ver parte inferior). Tollefsbol T. Transgenerational Epigenetics. 1st ed. Elsevier; Fonte: Tollefsbol T. Transgenerational Epigenetics. 1st ed. Elsevier; 2014.

67 Espermatogênese Espermiogênese: O citoplasma flui para longe do núcleo. Forma- se acrossomo devido à condensação do complexo de Golgi no extremo apical do núcleo. Cresce um flagelo a partir da região centriolar.

68 Espermatogênese Espermiogênese: As mitocôndrias se organizam em uma espiral ao redor da parte proximal do flagelo. O corpo residual (parte do citoplasma) é eliminado e fagocitado. Normalmente até 10 % dos espermatozoides produzidos são anormais.

69 Espermatogênese Espermiogênese: Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

70 Espermatogênese Espermiogênese: Fonte: JUNQUEIRA, L.C.; CARNEIRO, J. Histologia Básica texto e atlas. 12ª ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2013.

71 Espermatogênese Fonte:

72 Alterações cromossómicas A não disjunção produz aneuploidia (e.g. monossomia, trisomia).

73 Alterações cromossómicas Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

74 Alterações cromossómicas Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

75 Cariograma (trisomia 21: 47, XY,+21): Alterações cromossómicas Fonte: Jorde L, Carey J, Bamshad M. Medical genetics. 5th ed. Elsevier; 2016.

76 Alterações cromossómicas Se dois espermatozoides fecundam o ovócito secundário surge a poliploidia.

77 Alterações cromossómicas Se o corpo polar não se separa adequadamente surge a poliploidia. Fonte: Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.)

78 Referências bibliográficas Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.). Rio de Janeiro: Elsevier/Saunders. (Capítulo 1)