Fertilização Professor: Arturo Arnáez Vaella
Introdução Fonte: http://biologia-no-vestibular.blogspot.com.br/2012/06/ufpb-reproducao-humana.html
Introdução Para poder fertilizar o ovócito o espermatozoide deve atravessar as camadas que envolvem o ovócito. Início: penetração através da corona radiata Final: mistura dos cromossomos paternos e maternos (formação do zigoto).
Introdução Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Penetração da corona radiata O encontro acontece na ampola uterina. A primeira fase consiste em atravessar corona radiata + matriz com células do cúmulus oophurus. A hialuronidase dos espermatozoides degrada o ácido hialurônico intercelular. Também influi o movimento próprio dos espermatozoides.
Penetração da corona radiata Ácido hialurônico (sem H + é hialuronato): Fonte: Lehninger, A. L., Nelson, D. L. 1., & Cox, M. M. (2008). Lehninger principles of biochemistry (5th ed.)
Penetração da zona pelúcida Composição em humanos: - 4 tipos de glicoproteínas: ZP1, ZP2, ZP3 e ZP4 ZP2 e ZP3 formam filamentos longos. ZP1 e ZP4 forma pontes entre filamentos.
Penetração da zona pelúcida Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Penetração da zona pelúcida Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Penetração da zona pelúcida A composição da zona pelúcida depende da espécie. Asian Journal of Andrology (2011) 13, 97 105 Fonte: Asian Journal of Andrology (2011) 13, 97 105
Penetração da zona pelúcida Adesão: através de uma molécula de ácido siálico presente no oligossacarídio O-ligado na ZP3. Fonte: Lehninger, A. L., Nelson, D. L. 1., & Cox, M. M. (2008). Lehninger principles of biochemistry (5th ed.)
Penetração da zona pelúcida Então, ZP3 atua como receptor específico para alguma molécula da membrana plasmática do espermatozoide. Ainda não foi identificada. Reação acrossômica: fusão da membrana acrossômica externa com a membrana plasmática e liberação das enzimas do acrossomo.
Penetração da zona pelúcida Processo de fusão das membranas e liberação das enzimas durante a reação acrossômica: Fonte: https://www.78stepshealth.us/human-physiology/fertilization.html
Penetração da zona pelúcida Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Penetração da zona pelúcida Reação acrossômica: ZP3 é fundamental na indução (estimulação de proteina G). Acontece um influxo de Ca 2+ e de Na + e um efluxo de H + (aumento de ph intracelular).
Penetração da zona pelúcida Cascata de sinalização intracelular durante a reação acrossômica: Fonte: Asian Journal of Andrology (2011) 13, 97 105
Penetração da zona pelúcida A penetração pela zona pelúcida implica a ação das enzimas (principalmente acrosina) e o movimento próprio do espermatozoide. Finalmente chega ao espaço perivitelino e pode contatar a membrana do ovócito.
Penetração da zona pelúcida Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Fusão das membranas dos gametas Duas fases: - Adesão das membranas - Fusão das membranas Moléculas de adesão: - Ovócito secundário: integrina α6 e CD9. - Espermatozoide: fertilina e ciritestina
Fonte: Reproduction (2004) 127 423 429 Fusão das membranas dos gametas
Fusão das membranas dos gametas Para que aconteça a fusão se precisa que previamente ocorra a reação acrossômica. Ingressam: cabeça, peça intermediária e cauda (a membrana fica na parte externa). As mitocôndrias do espermatozoide não aportam DNA mitocondrial. O centrossoma do espermatozoide participará na primeira mitose.
Penetração da zona pelúcida Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Prevenção da polispermia Polispermia: fertilização do ovócito por mais de um espermatozoide.
Prevenção da polispermia Bloqueio rápido: - Despolarização da membrana do ovócito (de -70 para +10 mv) - Esse bloqueio da tempo para gerar o segundo bloqueio.
Prevenção da polispermia Concentração de íons em uma célula muscular de rã em repouso (em mm): Fonte: Rodas Duran J. Biofisica. Sa o Paulo: Prentice Hall; 2003.
Prevenção da polispermia Esquema da distribuição de íons fora e dentro de uma célula: Fonte: Purves W. Life, the science of biology. 7th ed. Sunderland, Mass.: Sinauer Associates; 2004.
Prevenção da polispermia Variação do potencial de membrana do ovócito durante a entrada do espermatozoide: Fonte: http://courses.biology.utah.edu/bastiani/3230/db%20lecture/lectures/a5fert.html
Prevenção da polispermia Após a entrada do espermatozoide surgem ondas de Ca 2+ através do citoplasma do ovócito. Induz a conclusão da meiose II (lembrar 2. a paralisação). Induz a fusão dos grânulos corticais (contém enzimas e polissacarídeos) com a membrana plasmática do ovócito. Resultado: reação zonal (bloqueio lento da polispermia)
Fonte: International Review of Cytology. 209: 117 206 Prevenção da polispermia
Prevenção da polispermia Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Prevenção da polispermia Bloqueio lento: - As enzimas liberadas dos grânulos corticais penetram a zona pelúcida hidrolisando ZP3 (reação zonal). - Sendo ZP3 o receptor de espermatozoides, sua hidrólise evita permanentemente a entrada de outro. - Também acontecem mudanças em receptores da membrana plasmática do ovócito.
Ativação metabólica do ovócito Além dos dois bloqueios, a entrada do espermatozoide induz aumento da respiração e o metabolismo (importante na fase de clivagem). Molécula envolvida: fosfolipase C zeta. É essa molécula que causa as ondas de Ca 2+.
Formação dos pró-núcleos Gameta masculino: - O DNA se separa das protaminas (redução de pontes dissulfeto) e se une às histonas (processo oposto àquele da espermiogênese). - Agora o núcleo do espermatozoide se denomina pro-núcleo masculino.
Formação dos pró-núcleos Substituição de histonas por protaminas: Após a entrada do espermatozoide no ovócito, voltam as histonas Fonte: Tollefsbol T. Transgenerational Epigenetics. 1st ed. Elsevier; 2014.
Formação dos pró-núcleos Gameta feminino: - Após a conclusão da meiose II se libera o gameta feminino definitivo (ovócito maduro) e o segundo corpo polar. - Forma-se a membrana pronuclear ao redor dos cromossomos do ovócito formando o pró-núcleo feminino.
Formação dos pró-núcleos Fonte: Langman, J., & Sadler, T. (2012). Langman's medical embryology (12th ed.).
Formação dos pró-núcleos Fonte: Carlson B. Embriologia Humana e Biologia do Desenvolvimento. 5th ed. Elsevier; 2014.
Formação do zigoto Os pro-núcleos aparecem 6 a 8 h após a entrada do espermatozoide e se mantém entre 10 a 12 h. Durante esse intervalo seu DNA sofre replicação (como acontece antes de qualquer mitose). Finalmente os pro-núcleos se fusionam formando o zigoto.
Consequências da fertilização Estimula o ovócito a completar a meiose II. Restauração do número diploide de cromossomos Determinação do sexo genético pelo espermatozoide A mistura dos cromossomos é fonte de variabilidade. Ativação metabólica do zigoto
Referências bibliográficas Carlson, B. (2014). Embriologia humana e biologia do desenvolvimento (5 ed.). Rio de Janeiro: Elsevier/Saunders. (Capítulo 2) Animação muito ilustrativa: https://www.youtube.com/watch?v=_5ovgqw6fg4