GAMETOGENEZA

Gametogeneza este ansamblul proceselor genetice, biochimice şi morfologice, care determină formarea şi maturaţia gameţilor în gonade (testicule sau ovare).

Ovogeneza este mecanismul de diferenţiere a ovulelor haploide din celule sexuale primare diploide (ovogonii); se desfăşoară în ovare; unele procese se realizează în perioada embrio-fetală, iar alte – numai după pubertate până la menopauză; populaţia de ovocite nu se reînnoieşte, iar însăţi procesul este discontinuu, cu două faze de aşteptare (dictiotenul profazei I şi metafaza II ale meiozei).

Spermatogeneza reprezintă procesul de diferenţiere a spermatozoizilor haploizi din celule sexuale primare diploide (spermatogonii); are loc în testicule; se desfăşoară în mai multe etape, cu reînnoirea permanentă a populaţiilor de celule sexuale după pubertate.

Gametogeneza se desfăşoară în câteva ETAPE:

- perioada de înmulţire mitotică a celulelor sexuale primare cu formarea unei populaţii mari de gametogonii (2n=2c);

- perioada de creştere cu formarea gametociţilor de ordinul I (2n=46 crs) prin replicarea ADN-ului cromozomial, sinteza componentelor necesare pentru meioză şi acumularea factorilor ce asigură formarea şi dezvoltarea zigotului;

- perioada de maturaţie cu formarea gameţilor haploizi, realizată prin meioză – proces decisiv în gametogeneză:

o pe parcursul ovogenezei dintr-o ovogonie se maturizează doar un ovul

capabil de fecundaţie şi doi/ trei globuli polari;

o pe parcursul spermatogenezei dintr-o spermatogonie se maturizează

patru spermatide;

- perioada de formare, caracteristică doar spermatogenezei, ce asigură modificările morfologice ale celulei sexuale masculine, transformând spermatidele în spermatozoizi capabili pentru fecundaţie (mobilitate şi capacitaţie).

1

Meioza (“meiosis” – micşorare) este un mecanism complex ce implică desfăşurarea succesivă a două diviziuni, care se termină cu înjumătăţirea setului de cromozomi. Din fiecare celulă cu 46 cromozomi (set diploid) se formează 4 gameţi cu câte 23 cromozomi (set haploid). Gameţii sunt extrem de variaţi pentru că, rezultaţi din meioză, sunt produşi ai recombinării intra- şi intercromozomice.

Mitoza reprezintă mecanismul de distribuţie a materialului genetic replicat la doi poli ai celulei, asigurat de fusul acromatic şi de separarea masei citoplasmatice, cu formarea a două celule identice genetic între ele şi cu celula mamă.

2

Dinamica cromozomilor în diferite faze ale ciclului mitotic

Astfel, materialul genetic (cei 46 de cromozomi ai celulei somatice replicaţi), prin mitoză se transmite de la o celulă la două celule fiice. Celulele rezultate moştenesc câte 46 de cromozomi – material genetic identic, set de gene identic. Mitoza, în aşa mod, reprezintă mecanismul ce asigură proprietatea celulelor de a transmite în succesiunea generaţiilor material genetic identic.

SPERMATOGENEZA

Spermatogeneza începe la pubertate şi are o desfăşurare permanentă la om. Spermatozoizii se produc în tubii seminiferi contorţi prin diferenţierea şi maturarea spermatogoniilor. Fazele succesive ale spermatogenezei sunt vizibile în peretele tubilor seminiferi contorţi, din exterior către lumenul tubilor şi durează 64 zile la om.

Testiculul - gonadă masculină cu dublă funcţie secretorie: gametogenetică şi hormonală, este un organ pereche parenchimatos situat în scrot. Poziţia scrotală este o condiţie indispensabilă desfăşurării normale a spermatogenezei, datorită temperaturii cu 2-30

C mai scăzută decât în cavitatea abdominală. În ectopia abdominală şi criptorhidia inghinală când testiculul lipseşte din scrot, spermatogeneza este inhibată din cauza temperaturii mai ridicate, aceasta fiind o cauză de sterilitate masculină.

Spermatogeneza include 4 etape evolutive:

1. etapa de diferenţiere şi proliferare(înmulţire), caracterizată prin tunelizarea cordoanelor medulare şi formarea tubilor seminiferi contorţi alcătuiţi din celule germinale primordiale (spermatogonii), dar şi celule epiteliale celomice din care se vor diferenţia celule Sertoli. Celule germinale primordiale apar de la începutul dezvoltării testiculului (săptămîna

3

a-6-a), se găsesc adiacent membranei bazale tubului seminifer contort format, au garnitură cromozomială diploidă (46 cromozomi, 2N) şi se înmulţesc prin diviziuni mitotice repetate, generând noi generaţii de spermatogonii. Spermatogoniile de tip A sunt celule stem care se înmulţesc prin diviziuni mitotice, jumătate din celulele fiice devin spermatogonii de tip A, restul devin spermatogonii de tip B. Acestea sunt celule mai diferenţiate care cresc numeric şi se vor diferenţia în spermatocite primare.

2. etapa de creştere a spermatocitelor de tip B, ce are loc în perioada pubertăţii, conduce la formarea spermatocitelor primare, 46 cromozomi duplicaţi, 4N.

3. etapa diviziunilor de maturaţie (meioza) caracterizată prin reducerea la jumătate a numărului iniţial de cromozomi prin meioză(reducţională) rezultând pentru fiecare spermatocit primar câte două spermatocite secundare, care au fiecare câte 23 cromozomi duplicaţi 2N , respectiv 22 autozomi+X şi 22 autozomi + Y, urmează a doua diviziune de maturaţie, meioza ecuaţională care duce la formarea pentru fiecare spermatocit de ordinul II a câte două spermatide (23 cromozomi, 1 N)

4. etapa spermiogenezei constă în transformarea spermatidei într-un spermatozoid care pătrunde în lumenul tubului seminifer contort. Se formează două tipuri de spermatozoizi: cu cromozom X sau cu cromozom Y.

Spermatozoidul matur este o celulă cu volum redus. Din punct de vedere morfologic este alcătuit din patru părţi: cap, gât, piesă intermediară şi coadă.

Capul de formă ovoidală formează cea mai mare parte din spermatozoid, prezintă anterior acrozomul ce conţine enzime litice (10) ce prin acţiunea lor favorizează traversarea învelişurilor ovocitului de ordinul II.

Colul (gâtul) este porţiunea îngustă care uneşte capul de piesa intermediară.

Coada produce motilitatea spermiei şi ajută la deplasarea sa la locul fecundaţiei. Mişcarea este helicoidală, determinată de proteine contractile (tubulina), asemănătoare miozinei. Spermatozoizii maturi părăsesc celulele Sertoli, pe ale căror prelungiri citoplasmatice s-au sprijinit şi care i-au hrănit. Din lumenul tubilor seminiferi trec în rete testis, conurile eferente, canalul epididimar, canalul deferent, veziculele seminale, canalul ejaculator şi uretră.

Sperma este produsul de secreţie a glandelor genitale (testicul) şi căilor genitale masculine, conţine celule sexuale masculine mature şi lichid seminal. Examenul spermei se face în vederea evaluării fertilităţii masculine, în special numărul lor şi motilitatea. Timpul total de diferenţiere şi maturare de la spermatogonie la spermatozoid este de 64 zile .

OVOCITOGENEZA

Ovocitogeneza reprezintă un proces complex asemănător spermatogenezei dar cu desfăşurare diferită în timp. Foliculii ovarieni sunt structuri complexe ce conţin gametul de tip feminin.

Ovocitogeneza debutează la embrionul de 11-12 săptămâni prin transformarea unora dintre ovogoniile din preajma zonei medulare în ovocite. Procesul implică iniţierea profazei

4

meiozei şi este caracterizat de apariţia unor mase de cromatină nucleară. Mecanismele care controlează proliferarea ovogoniilor şi debutul meiozei adică transformarea ovogoniilor în ovocite primare nu sunt precizate. Odată iniţiată meioza, ea progresează spontan până în stadiul diploten al profazei fără să necesite alţi stimuli. Structura în care se desfăşoară ovocitogeneza este foliculul ovarian. Ovocitul şi celulele granuloase din jur sunt separate de stroma înconjurătoare printr-o membrană bazală şi alcătuiesc împreună foliculul primordial care constituie markerul morfologic al diferenţierii ovarului fetal. Formarea foliculilor primordiali are rol esenţial în blocarea evoluţiei meiozei din ovocite la stadiul diploten al profazei. Meioza se reia mulţi ani mai tîrziu numai în foliculul care ajunge la stadiul preovulator, foliculul dominant, sub influenţa pic-ului preovulator de LH..

În dinamica ontogenetică şi funcţională a ovarului se găsesc stadii diferite de diferenţiere a foliculului ovarian ce formează ciclul folicular format din: folicul primordial, folicul primar, folicul secundar (cavitar) şi folicul dominant, toţi au însă o caracterictică comună şi anume aceea că conţin ovocite în diferite stadii de diferenţiere şi maturare, cu excepţia celui dominant care şi-a finalizat prima diviziune de maturaţie.

Ovarele sunt organe pereche situate de o parte şi alta a uterului şi trompelor, în partea superioară a cavităţii pelvine, într-o mică depresiune pe peretele pelvin. Ovarul este suspendat de ligamentul lat şi fixat relativ de patru ligamente: ligamentul suspensor, ligamentul propriu al ovarului, ligamentul tuboovarian, mezoovarul.

Sub raport funcţional în perioada de maturitate neuroendocrină, ovarul eliberează ciclic ovocite de ordinul II, apte de a fi fecundate şi secretă steroli sexuali. Ambele activităţi, ciclul ovogenetic şi ciclul folicular sunt legate de maturarea ovocitului, de dezvoltarea foliculului capabil de a elibera ovocitul matur în urma procesului de ovulaţie, formarea şi regresia corpului luteal. Din acest motiv ovarul trebuie considerat ca un ţesut heterogen ce se modifică ciclic şi conţine subunităţi cu proprietăţi biologice diferite. În cursul unei perioade de dominanţă, o singură unitate defineşte funcţia întregului organ.

Ovocitogeneza (ciclul ovocitogenetic) prezintă trei etape evolutive :

1. etapa de diferenţiere, caracterizată prin apariţia în săptămânile 10-13 de viaţă antepartum a ovogoniilor.

2. etapa de proliferare(înmulţire) cu debutul primei diviziuni de maturaţie. Proliferarea ovogoniilor are loc antepartum prin diviziuni mitotice şi se caracterizează prin fragmentarea cordoanelor corticale şi formarea în luna a patra de foliculi ovarieni primordiali ce conţin câte o ovogonie înconjurată de celule foliculare provenite din epiteliu celomic. Consecutiv are loc o creştere a citoplasmei ovogoniilor şi debutul primei diviziuni meiotice care se caracterizează prin transformarea ovogoniei în ovocit primar (de ordinul I), ce va suferi prima diviziune a meiozei cu formarea ovocitului de ordinul II şi a primului globul polar ce conţine fiecare câte 23 cromozomi (22 autozomi+ cromozom sexual X). Prima diviziune de maturaţie se va finaliza numai în ovocitul primar din foliculul dominant, capabil de a ovula.

3. are loc în ovocitul de ordinul II care este eliminat în urma ovulaţiei, blocat în metafază. Ovocitul secundar îşi continuă a doua diviziune numai dacă are loc fecundaţia. În caz contrar în 24 ore de la ovulaţie, ovocitul secundar degenerează în tractul genital şi dispare.

5

Sub impulsul fecundării el îşi termină diviziunea secundară a meiozei. Din aceasta rezultă ovulul sau gametul feminin matur cu citoplasmă bogată şi cel de-al doilea globul polar de talie mică şi sărac în citoplasmă. Diviziunea fiind de tip ecuaţional, fiecare include în nucleu 23 cromozomi 1 N, cu cromozomul sexual X. O asemenea diviziune o va efectua şi primul globul polar dând naştere la alţi doi globuli polari. Ei sunt situaţi sub zona pellucida în spaţiul perivitelin şi uneori pot fi fecundaţi dând naştere la malformaţii Ovocitul de ordinul II este de fapt adevăratul gamet feminin ce va participa la procesul fecundaţiei, cel mai important proces pentru procreere şi perpetuarea speciei.

GAMETOGENEZA

Ovogeneza Spermatogeneza

Locul desfăşurării

În ovare (gonade feminine) În testicule (gonade masculine)

Perioadele caracteristice

I. De înmulţire a ovogoniilor

II. De creştere a ovocitelor de ordinul I

III. De maturaţie a ovulelor (dintr-un ovocit I se formează un ovul şi trei globuli polari)

I. De înmulţire a spermatogoniilor

II. De creştere a spermatocitelor de ordinul I

III. De maturaţie a spermatidelor (dintr-un spermatocit I se formează patru spermatide)

IV. De formare a spermatozoizilor

Reglarea procesului

Control neuro-endocrin dependent de factorii de mediu

Autocontrol neuro-endocrin

Tipul de gameţi

Ovule - celule mari rotunde, ce conţin vitelius, setul de organite celulare

caracteristic şi nucleul haploid (23,X)

Spermatozoizi – celule mici mobile, formate din cap, gât şi flagel, nucleul este

haploid ( 23,X sau 23,Y)

Perioada desfăşurării

Perioada de înmulţire şi creştere se desfăşoară doar prenatal;

Ovarul nou-născutei conţine ovocite de ordinul I stopate în dictioten (profaza I a meiozei);

Perioada de maturaţie începe după pubertate, câte un ovocit (mai rar două) se maturizează lunar, până la stadiul metafazei II;

Meioza se finalizează după fecundarea ovulului de către spermatozoid.

!!! Ovocitele nu se reînnoiesc.

Prenatal, odată cu formarea gonadelor se formează o populaţie de spermatogonii;

După pubertate toate cele patru perioade ale spermatogenezei se desfăşoară continuu, producând un număr enorm de spermatozoizi.

Spermatozoizii permanent se reînnoiesc; perioada de reînnoire este de circa 64 de zile..

Riscul mutaţiilor generative

Creşte odată cu vârsta femeii; risc pentru anomalii cromozomiale.

Independent de vârsta bărbatului, risc pentru mutaţii genice.

6