Módulo de Embriologia Geral

Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto - USP Módulo de Embriologia Geral Responsável: Prof. Ricardo G. P. Ramos -Introdução à Embriologia Humana -Gametogênese e Fertilização

Bibliografia recomendada Aspectos descritivos - Larsen, W. Embriologia Humana, 4 a Ed (Elsevier) - Moore, K.L, Persaud, T.V.N. Embriologia Clínica/Embriologia Básica, 8 a Ed (Elsevier) - Sadler, T.W.,Langman Embriologia Médica 9ª Ed (Guanabara Koogan) - Ramos, R.G.P. Desenvolvimento embrionário in Zago, MA e Covas, DT Células Tronco: A Nova Fronteira da Medicina (Ateneu), 2006. Aspectos Genético-Moleculares - Alberts et al Biologia Molecular da Célula Caps. 20 e 21 - Thompson & Thompson. Genética Médica (Guanabara Koogan) Biologia do Desenvolvimento - Wolpert et al. Princípios de Biologia do Desenvolvimento (Artmed) - Gilbert, S.F., Developmental Biology (Sinauer) - 8 a ed.

Embriologia Geral Humana 1) Gametogênese e Fertilização 2) As Duas Primeiras Semanas do Desenvolvimento Embrionário Humano (Clivagem, Implantação e Formação do Disco Germinativo Bilaminar) 3) Gastrulação e Neurulação, 4) Somitogênese

Embriologia Geral Humana 5) Fechamento do Embrião 6) Placentação 7) As Bases Genético Moleculares do Desenvolvimento Embrionário: Eixos Embrionários, Vias de Sinalização e Diferenciação Celular 8) Embriologia dos Membros e suas Malformações 9) Introdução à Teratogênese

Embriologia Geral Humana 1) Gametogênese e Fertilização

Gametogênese: Processo de geração de células sexuais maduras (gametas), a partir de células germinativas primordiais (PGCs) Gametogênese masculina: espermatogênese Gametogênese feminina: ovogênese

Problemas básicos da gametogênese Onde e quando se originam as PGCs? Como sua totipotência é mantida?

Origem e Migração das Células Germinativas Primordiais (PGCs) Epiblasto (Segunda semana) Endoderma do saco vitelínico (Quarta semana) Parede dorsal do embrião (futuras cristas genitais) (Quinta semana em diante)

Migração das PGCs em direção as cristas genitais posição final das células germinativas: na medula no sexo masculino, no cortex no sexo feminino

O fator de transcrição Oct-4 está associado a totipotência e a capacidade de produzir células germinativas

Problemas básicos da gametogênese Mecanismo que permita a manutenção da diploidia após a fertilização

Meiose

Mitose x Meiose - uma grande decisão na linhagem germinativa

As gametogêneses masculina e feminina seguem cursos temporais diferentes

Espermatogênese Tem início na puberdade sob controle de testosterona duas fases : - meiose: gera 4 espermátides - Espermiogênese: ocorre a diferenciação das espermátides em espermatozóides Hartsoeker (1694)

No túbulo seminífero a espermatogênese ocorre em progressão basal-luminal lúmen do túbulo seminífero espermátide espermatócito II corpos residuais espermatócito I A1 Sertoli A2 B camada basal do túbulo Seminífero

Resumo Esquemático da Espermatogênese mitoses espermatogônias A4 A3 A1 A2 A1 intermediária B meiose I meiose II espermatócitos I espermatócitos II espermátides Espermiogênese corpos residuais espermatozóides

Espermiogênese aparelho Golgi forma a vesícula do acrossomo (síntese de enzimas líticas) condensação da cromatina (inativação) - substituição de histonas por protaminas perda de parte do citoplasma mitocôndrias migram para a base do flagelo e formam agregados do centríolo inicia--se a formação do flagelo

O Espermatozóide Humano: Cortes Transversais

Ovogênese

Principais características da ovogênese - proliferação mitótica de células germinativas primordiais (ovogônias), seguida por alta taxa de morte celular programada - entrada em prófase de meiose (ovócito primário) já na fase embrionária, apenas poucas células tronco (ovogônias) persistem no ovário adulto - bloqueio meiótico persiste até ovulação - controle hormonal garante e sincroniza desenvolvimento do folículo dominante e do endométrio uterino em cada ciclo

Ovogônias e ovócitos primários proliferação de células germinativas primordiais apoptose da maioria até fase perinatal 40.000-50.000 ovócitos primários e poucas ovogônias no início da puberdade

regulação hormonal da ovogênese e do desenvolvimento do endométrio hipotálamo: GnRH hipófise: FSH e LH folículo: estrógeno e progesterona pico de LH quebra bloqueio da meiose I, formação e liberação de ovócito secundário na ovulação

Desenvolvimento dos folículos no ciclo ovariáno folículo: ovócito primário com zona pelúcida (matriz extracelular) camadas celulares somáticas: granulosa e tecas

folículos primários folículo terciário (Graaf) tecas antro ovócito granulosa

Ovulação expulsão do óvulo (ovócito secundário) com corona radiata movimento do tubo uterino durante ovulação

Regulação Hormonal Pós Ovulatória fase luteal - sem fertilização fase luteal - com fertilização corpo lúteo sintetiza principalmente progesterona e menos estrógeno diminuição gradual da produção hormonal pelo corpo lúteo baixas conc. de estrógeno e progesterona induzem liberação de GnRH efeito: induz novo ciclo ovariano corpo lúteo sintetiza principalmente progesterona e menos estrógeno após implantação, síntese de progesterona no corpo lúteo mantido por gonadotrofina coriônica produzido pelo sincitiotrofoblasto (similaridade molecular com LH, mesmo receptor) efeito: bloqueia novo ciclo estral

FERTILIZAÇÃO

Etapas da Fertilização I. migração - capacitação dos espermatozóides II. reação acrossômica III. fusão da membrana dos gametas IV. termino da meiose II pelo ovócito V. bloqueio de polispermia VI. descompactação do pronúcleo paterno e fusão dos pró núcleos -> Zigoto

I. Migração - capacitação dos espermatozóides migração dos espermatozóides dos túbulos seminíferos para o epidídimo - retenção de água (mediado por esteróides androgênicos) -concentração de espermatozóides. emissão: contrações musculares (peristalse) dos ductos deferentes garantem transporte rápido de espermatozóides maduros, mistura com secreções das glândulas acessórias (glândulas seminais (frutose), bulbouretrais e prostata (prostaglandinas, etc.) - líquido seminal ejaculação: fechamento do esfíncter vesical e contração dos músculos uretral e bulboesponjosos causa a saida do semen

ejaculado típico contém 100-600 milhões de espermatozóides (média 300 milhões) viabilidade no trato genital feminino: max. 48 horas primeira barreira: retenção de espermatozoides com baixa motilidade no muco ácido vaginal segunda barreira: muco do colo do útero altamente viscoso (menos na ovulação - controle hormonal) passagem pelo útero: mudança de ph para alcalino aumenta motilidade passagem pela tuba uterina: retenção nas pregas e epitélio ciliado (contrafluxo laminar) dos ca. 300 milhões de espermatozóides ejaculados apenas 200 chegam na ampola do oviduto, duração da passagem 5-45 min

Capacitação espermatozóides necessitam passar por um processo de capacitação para que possam fertilizar o óvulo A capacitação ocorre no trato reprodutivo feminino, por fatores secretados A capacitação envolve: - remoção de colesterol da membrana do espermatozóide por ligação com proteínas albumínicas no útero (aumento de ph intracelular e abertura de canais de cálcio - ativação de cascata de transdução de sinal intracelular) - perda de carboidratos específicos da superfície do espermatozóide (desbloqueio de sítios de ligação com proteínas da zona pelúcida)

espermatozóides precisam vencer a as barreiras da corona radiata e da zona pelúcida antes que possam fertilizar o óvócito secundário contacto com proteínas da zona pelúcida (ZP3) causa ligação do espermatozóide e inicia reação acrossômica

II. reação acrossômica e III. fusão das membranas fertilin fertilin - liberação de enzimas do acrossomo para digestão da zona pelúcida - polimerização de actina - exposição de fertilinas da membrana interna do acrossoma (reconhecimento espécie-específico com o óvulo)

Penetração do Espermatozóide no Óvulo: (hamster) enzimas do acrossoma digerem a zona pelúcida

após penetração da zona pelúcida: contacto da zona equatorial da cabeça do espermatozóide com membrana do ovócito secundário fertilinas da membrana interna acrossômica interagem com proteínas na membrana do ovócito......e iniciam fusão de membranas dos gametas, seguida pela reação cortical do ovócito e desbloqueio da meiose II apenas a cabeça do espermatozoide e centríolo entram no ovócito; inicia-se descondensação da cromatina paterna

Nature, março 2005 fusão de membranas envolve reconhecimento específico mediado por proteínas: espermatozóide: fertilinas ab e ciritestina (adesão celular) Izumo (fusão) ovócito: Integrinas e GPI âncora (adesão celular) CD9 (fusão)

IV. termino da meiose II e V. bloqueio de polispermia - penetração de um só espermatozóide (bloqueio contra poliespermia) - ovócito completa meiose II - kariogamia dos pronúcleos, duplicação de DNA, mitose (clivagem)

Reação Cortical - bloqueio contra poliespermia - contacto do primeiro espermatózoide a com a membrana do ovócito causa influxo de cálcio - onda de cálcio induz exocitose dos gránulos corticais - liberação de N-acetil glicosaminidase causa clivagem de ZP3, que impede ligação de outros espermatozóides

local de entrada do espermatozóide Onda de cálcio na fecundação

VI Fusão dos pronúcleos e formam aster da primeira divisão de clivagem após a cariogamia microtúbulos direcionam migração e encontro dos pronúcleos materno e paterno

Resumo dos Processos de Fertilização