Cenni di anatomia del testicolo - people@unipi

cenni di anatomia del testicolo
     —   Il gamete maschile è rappresentato dallo spermatozoo
     —   la produzione e maturazione del gamete maschile avviene nel testicolo
     —   Il testicolo fa parte dell’apparato riproduttivo maschile che
         comprende:
         ◦ testicolo, vie genitali, ghiandole esocrine annesse (vescichette seminali,
           prostata, bulbo-uretrali di Cowper) e pene
     —   Il testicolo è un organo pari di forma ovoidale (reniforme) contenuto
         nello scroto
     —   in una sezione istologica il testicolo presenta dall’esterno all’interno:
          ◦ epidermide
          ◦ tonaca vaginale: sierosa peritoneale
          ◦ tonaca albuginea: rivestimento connettivale molto spesso (tessuto
             connettivo fibrillare denso)
     —   la tonaca albuginea è ispessita nella zona posteriore (mediastino o
         ilo del testicolo) dove convergono vasi del testicolo
     —   dalla periferia si irradiano setti connettivali che convergono verso l’ilo
     —   i setti delimitano spazi di forma conico-piramidale (circa 250) definiti
         lobuli testicolari
     —   ogni lobulo contiene i tubuli seminiferi (1-4)

Tubuli seminiferi
  —   ogni tubulo può avere una lunghezza (disteso)
      di oltre 100 cm e diametro medio di 200µm
  —   I tubuli presentano sul loro versante esterno
      alcuni strati (2-3) di cellule miodi (funzioni
      contrattili)
  —   I tubuli seminiferi presentano un epitelio di
      rivestimento di cellule con forma irregolare
      denominate cellule del Sertoli
  —   I tubuli sono immersi in uno stroma di
      connettivo lasso (interstizio)
  —   Esso contiene vasi e le cellule interstiziali
      di Leydig
  —   Le cellule di Leydig hanno recettori di
      membrana per LH ipofisario
  —   producono ormoni sessuali maschili
      (androgeni: ad es. testosterone)

Vie genitali
— i tubuli seminiferi confluiscono nella rete
  testis,
— si tratta di una rete anastomotica
  contenuta nel mediastino testicolare
— Da essa originano i condottini efferenti
  (10-12) che a loro volta sfociano nelle vie
  spermatiche
— le vie spermatiche sono rappresentate
  dall’epididimo (circa 6m), dotto
  deferente, dotto eiaculatore
— il dotto eiaculatore si immette nell’uretra
  prostatica che si continua nell’uretra
  peniena che si apre all’esterno

Il testicolo nella fase prepuberale
—   durante lo sviluppo embrionale le cellule germinali primordiali
    popolano l’abbozzo gonadico e diventano spermatogoni
—   le cellule epiteliali che rivestono l’abbozzo della gonade
    cominciano a svolgere funzioni di sostegno
—   formano cordoni cellulari che contengono al loro interno gli
    spermatogoni
—   le cellule epiteliali differenziano in cellule del Sertoli e nelle
    cellule miodi
—   le cellule di Leydig derivano da cellule interstiziali di
    natura connettivale
—   prima della pubertà tutte le cellule che compongono le
    strutture testicolari proliferano e si differenziano
—   nelle prime fasi di sviluppo le cellule di Leydig producono:
    ◦ testosterone=induce mascolinizzazione
    ◦ Insl3 (Insulin like growth factor 3) necessario per la
      discesa del testicolo nello scroto

Modificazioni delle strutture
testicolari al momento della pubertà
— Alla pubertà le cellule del Sertoli cessano
  di dividersi
— assumono le caratteristiche definitive
— Danno luogo alla formazione dei tubuli
  seminiferi canalizzati
— Gli spermatogoni avviano il processo di
  maturazione (spermatogenesi)
— la formazione di spermatozoi maturi
  continua per tutto l’arco della vita

Cellule di Sertoli
— Sono cellule epiteliali di forma irregolare
— poggiano su una membrana basale
— hanno superfici laterali irregolari
— formano prolungamenti laterali che si
  connettono tra di loro e racchiudono
  spazi
— negli spazi compresi tra le superfici laterali
  delle cellule del Sertoli si trovano le cellule
  germinali maschili in vari stadi della loro
  maturazione

Compartimento basale e ad-luminale
— le propaggini laterali delle cellule si collegano
  tra loro mediante giunzioni occludenti
— così sigillano gli spazi tra cellula e cellula
— Gli spazi possono essere suddivisi in:
    ◦ compartimento basale
     – costituito dagli spazi che sono più vicini alla membrana
       basale
     – contiene le cellule della linea germinale meno mature
    ◦ compartimento ad-luminale
     – gli spazi laterali più vicini al lume del tubulo
     – contengono cellule sempre più mature
     – nel lume dei tubuli seminiferi si raccolgono gli
       spermatozoi maturi
—   esiste un gradiente maturativo dei
    gameti procedendo verso il lume dei
    tubuli seminiferi

Funzioni delle cellule di Sertoli
—   Sostegno strutturale e nutritivo nei confronti delle
    cellule germinali
    ◦ le cellule del Sertoli posseggono recettori di membrana per
      FSH ipofisario e recettori citoplasmatici per il testosterone
—   Provvedono all’invio di segnali alle cellule della linea
    germinale che non posseggono recettori ormonali
—   fagocitosi delle parti residue delle cellule germinali che
    non entrano nella costituzione degli spermatozoi
    maturi durante il processo di spermatogenesi
—   Regolazione del rilascio (spermiazione) di spermatozoi
    nel lume dei tubuli seminiferi
—   segregazione delle cellule germinali negli spazi racchiusi
    dalle loro superfici laterali per impedire reazioni
    immunologiche (previlegio immunologico del testicolo)

Segnali implicati nella maturazione
degli spermatozoi
—   a partire dalla pubertà le cellule del Sertoli, in risposta allo
    stimolo ormonale di FSH, e del testosterone prodotto
    dalle cellule di Leydig promuovono il differenziamento delle
    cellule germinali in spermatozoi (SPERMATOGENESI)
—   Le cellule di Sertoli, per esplicare le loro funzioni nei
    riguardi delle cellule germinali producono varie sostanze:
        – GNDF (Glial Derived Neurotrofic Factor)
        – SCF (Stem Cell Factor)
        – Transferrina
        – Lattato
        – ABP (Androgen Binding Protein)
        – inibina B
        – Attivina
        – TNF alfa (Tumor Necrosis Factor alfa)
        – Metalloproteasi
        – Endotelina

Aspetti morfologici dello spermatozoo
 —   Gli spermatozoi maturi sono costituiti da:
       Øtesta:
          Øcirca 3 micron di diametro
          Øcontiene un nucleo condensato (tratti genetici
           paterni)
       Øcoda o flagello:
          Øcirca 70 micron di lunghezza
          Øconferisce allo spermatozoo la motilità necessaria
           per
            Øspostamento verso la sede della fecondazione
            Øassumere l’orientamento adeguato alla sua
             penetrazione nella cellula uovo

La testa dello spermatozoo

    —   La testa dello spermatozoo è costituita da:
        vMembrana cellulare
        vAcrosoma
         vvescicola rivestita di membrana che può essere distinta
          in membrana esterna e membrana interna che aderisce
          al nucleo
         vcontiene enzimi litici che favoriscono la
          fecondazione: acrosina, plasmina, ialuronidasi ecc.
        vnucleo
         vcon numero di cromosomi aploide
           n = (23)
         vplacca basale e una coppia di centrioli di cui uno è
          degenerato dopo aver dato luogo al flagello

La coda dello spermatozoo
   —   la coda viene distinta in 4 segmenti:
       ◦ connessione, intermedio, principale e terminale
   —   la coda contiene:
       § un asse centrale denominato assonema che la percorre interamente
       § l’assonema è costituito da 10 coppie di microtubuli
       § 9 coppie sono disposte sul contorno periferico e sono incomplete
         (un microtubulo è costituito da 13 protofilamenti e ed è fuso con
         l’altro che ne ha 11)
       § una coppia è disposta al centro dell’assonema ed è completa
         (formata da due microtubuli costituiti da 13 protofilamenti).
       § l’assonema è responsabile della motilità della coda dello
         spermatozoo

•le coppie di microtubuli sono unite tra loro da ponti
formati da proteine:
    • ponti stabili di nexina
    • ponti labili di dineina
•la dineina è una atp-asi ed è dotata di movimento
•la dineina si muove mediante scissione di ATP
• genera onde di movimento che percorrono la coda
dello spermatozoo

La coda dello spermatozoo
—   all’esterno dell’assonema si trovano altre
    strutture che sono distribuite diversamente nei 4
    segmenti della coda
      – Guaina fibrosa: è presente in tutti i segmenti con esclusione
        della parte terminale
      – È formata da 9 colonne dense costituite da proteine fibrose
        originate dalla placca basale
      – Garantiscono la flessibilità della coda
      – Nel segmento principale una colonna dorsale e una ventrale
        sono collegate mediante “coste circonferenziali”
      – Guaina mitocondriale: è presente nel tratto intermedio
      – È formata da circa 100 mitocondri disposti in stretta
        associazione e ad andamento elicoidale

maturazione del gamete maschile: SPERMATOGENESI

    •La spermatogenesi: insieme delle tappe
    proliferative e delle modificazioni morfologiche
    attraverso le quali gli elementi germinali maschili
    immaturi, gli spermatogoni, si trasformano in
    elementi maturi, gli spermatozoi
    •L’intero processo dura in media 74 giorni
    •Inizia alla pubertà e si mantiene per tutta la vita
    (rallenta con l’avanzare dell’età)
    •a scopo descrittivo il processo di
    SPERMATOGENESI viene distinto in tre fasi.
        •1) fase mitotica
        •2) fase meiotica
        •3) spermiogenesi

1) Fase mitotica degli spermatogoni
—   La fase mitotica o spermatocitogenesi è caratterizzata da:
    • moltiplicazione per mitosi delle cellule germinali primitive
      (staminali) che determina autorinnovamento e formazione di
      cellule che iniziano le fasi successive
    • Si distinguono:
    • spermatogoni di tipo Ad (dark) spermatogoni staminali di
      riserva (a basso indice mitotico)
    • spermatogoni di tipo Ap (pale) cellule staminali progenitrici con
      elevata attività proliferativa che risulta in autorinnovamento
    • gli spermatogoni di tipo Ap generano spermatogoni di tipo B
    • La citodieresi di queste cellule non si completa (formazione di un
      clone)
    • Gli spermatogoni di tipo B rimangono collegati da ponti
      citoplasmatici intercellulari
    • tali ponti permangono nelle ulteriori fasi fino alla maturazione
      completa in spermatozoi

2) meiosi
  —   la seconda fase della spermatogenesi, è
      detta meiosi
  — le cellule (spermatogoni B) che entrano in
    meiosi diventano spermatociti primari o
    di I ordine
  — a seguito delle due divisioni meiotiche il
    corredo cromosomico è dimezzato (da 46 a
    23 cromosomi)
  — le cellule che hanno completato la meiosi
    sono definite spermatidi
  — Da ogni spermatogonio Apà B che entra nel
    processo maturativo si formano 16 spermatidi
    con numero di cromosomi aploide

3) Spermiogenesi
—   la terza fase, detta spermiogenesi dura circa 30 gg
—   comprende le modificazioni citologiche degli spermatidi
—   da cellule di forma rotondeggiante, diventano cellule
    altamente polarizzate e allungate (spermatozoi maturi)
—   il processo non coinvolge ulteriori divisioni cellulari
—   si costituiscono strutture specifiche come:
       – il flagello o coda
       – l’acrosoma
—   si modificano:
      – il nucleo
      – la forma della cellula
—   viene eliminato il citoplasma in eccesso
—   gli organuli vengono riposizionati
—   gli spermatozoi maturi sono rilasciati liberi
    nel lume dei tubuli seminiferi (spermiazione)

Spermiogenesi
—   la spermiogenesi si articola in più fasi:
        fase di Golgi
        – Si formano piccoli granuli pro-acrosomici
          rivestiti da membrana in corrispondenza
          della superficie trans del complesso di Golgi
          iuxtanucleare
        – i granuli si fondono a costituire un unico
          granulo più voluminoso: vescicola
          acrosomica
        – il volume della vescicola aumenta
        – la superficie della membrana aderisce al
          rivestimento nucleare e si espande
          lateralmente, a partire dal punto di contatto
          iniziale

fase del cappuccio

     –la vescicola acrosomica accresce
      ulteriormente la sua area di contatto
      con l’involucro nucleare
     –forma una sottile piega che si estende
      lateralmente e posteriormente fino a
      ricoprire l’intero emisfero anteriore
      del nucleo (2/3)
     –I centrioli si dispongono al polo della
      cellula opposto all’acrosoma

Spermiogenesi
fase acrosomale
◦ Il contenuto del Golgi si distribuisce all’interno del
  cappuccio formato dalla vescicola acrosomica
◦ definitiva formazione dell’acrosoma o cappuccio
  acrosomiale che ricopre i 2/3 anteriori del nucleo
§ uno dei centrioli (prossimale) organizza
  l’assemblaggio dei microtubuli
§ vanno a formare lo scheletro della coda o flagello
  denominato assonema
§ L’altro centriolo (distale) degenera
§ i mitocondri migrano e si riuniscono attorno al
  segmento iniziale dell’assonema
§ un fascio di microtubuli denominato manchette si
  estende dal cappuccio acrosomico alla coda o flagello

Spermiogenesi
 Fase di maturazione dello spermatozoo
   § la cromatina nucleare va incontro ad addensamento
   § il nucleo modifica la sua forma; si arricchisce in protamine (proteine
     ricche in arginina)
   § la cellula va incontro a un notevole allungamento a livello della coda
     determinata dal progressivo assemblaggio dei microtubuli che
     compongono l’assonema
   § la maggior parte del citoplasma si sposta dietro al polo posteriore del
     nucleo
   § i residui del citoplasma (corpi residuali) vengono eliminati e fagocitati
     dalle cellule del Sertoli
   § i mitocondri riuniti attorno al segmento iniziale dell’assonema, si
     dispongono testa a testa, in una stretta elica,
   § formano la guaina mitocondriale
   § Attorno all’assonema si formano le fibre dense longitudinali
   § si organizzano a costituire la guaina fibrosa
   § gli spermatozoi maturi sono rilasciati liberi nel lume dei
     tubuli seminiferi (spermiazione)

Controllo ormonale della spermatogenesi
    —   LH ipofisario agisce sulle cellule interstiziali di
        Leydig che liberano testosterone
        nell’interstizio testicolare
    —   FSH ipofisario e testosterone testicolare sono
        necessari per iniziare e far procedere la
        spermatogenesi
    —   le cellule germinali non posseggono recettori
        ormonali.
    —   i recettori per FSH e androgeni
        (testosterone) si trovano a livello delle cellule
        del Sertoli
    —   mediano i segnali ormonali capaci di attivare la
        spermatogenesi

Regolazione della produzione ormonale
     FSH stimola:
     — attivazione dei segnali delle cellule del
       Sertoli per la maturazione degli
       spermatozoi
     — produzione di inibina B da parte delle
       stesse cellule del Sertoli
         ◦ Inibina B esercita una azione a feed-back
           negativo nei confronti della produzione di
           FSH
     —   in questo modo viene modulata l’attività
         delle cellule del Sertoli

Il testosterone stimola:
— azione a feed-back negativo nei confronti
  dei fattori di rilascio (GnRH) ipotalamici
— l’aumento di testosterone provoca
  diminuzione di LH ipofisario
— quando il testosterone scende al di sotto
  di una determinata soglia, il feed-back
  viene rimosso
— l’ipofisi riprende a secernere FSH ed LH