LEZIONE N2 (REVISIONATA)

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Embriologia 
 
 
Prof.ssa Silvia Di Agostino 
 Lezione 2 - 22/11/2022 
Sbobinatori: Michele Papaianni (I Ora), Salvatore Marco Ventura (II ora) 
Revisionatore: Davide Gallinaro 
 
Argomento: Introduzione all’embriologia, differenziamento, apparato riproduttore maschile, 
spermatogenesi 
 
Branca dell’embriologia che cerca di spiegare i processi che portano allo sviluppo di organi e tessuti 
durante il periodo embrionale (le prime 8 settimane). Viene anche definita Embriologia molecolare, 
dato che si spiegano i vari processi che avvengono a livello molecolare nell’embrione. 
Dall’embriologia, abbiamo compreso che organi come il cuore, gli organi genitali e parte 
dell’intestino si sviluppano nel periodo fetale. 
Altri organi come il cervello e lo scheletro vanno incontro a modifiche anche dopo la nascita. 
 
 
DIFFERENZIAMENTO 
Processo nel quale una cellula staminale acquista la capacità di svolgere solo una funzione nel 
tessuto di appartenenza, dando il fenotipo finale del tessuto, svolgendo un particolare tipo di lavoro. 
Si avrà acquisizione di caratteristiche morfologiche specifiche da parte della cellula tramite il 
differenziamento, come quelle intestinali che sviluppano i villi. 
Le cellule sviluppano anche caratteristiche biochimiche specifiche, ad es. sviluppo di enzimi adatti a 
un particolare tipo di secrezione. 
Infine acquisiscono caratteristiche funzionali, ossia sviluppano funzioni tipiche di un tessuto 
corporeo, come nel caso dei villi intestinali 
 
 
II differenziamento si otterrà tramite espressione differenziale di geni, quindi mediante regolazione 
della trascrizione. L’espressione differenziale dei geni è regolata da: 
• Posizione della cellula nell’embrione (ad es. se si trova nella parte cefalica avrà un tipo di sviluppo 
cefalico). La cellula migra nella sua posizione finale e forma delle giunzioni, come nell’epitelio. 
Troveremo in questo caso famiglie coinvolte nella giunzione cellula-cellula, come le caderine, le 
integrine, claudine e occludine e le selettine 
• Segnali dall’ambiente: segnali dati da tessuti vicini, influenzano lo sviluppo degli organi e quindi il 
differenziamento delle cellule che li costituiscono. Questi segnali danno un timing agli organi per 
svilupparsi nello spazio e nel tempo. I fattori trascrizionali sono pure affetti da questo (alcuni fattori 
sono tipici dello sviluppo embrionale e dei tumori, come OCT 4 e c- Myc) 
 
 Regolazione della trascrizione 
 
Ogni gene fino dall’inizio del sito di trascrizione ha un complesso di polimerasi e proteine 
accessorie alla polimerasi che vengono portate a trascrivere le sequenze di consenso a monte 
o a valle del sito di trascrizione. Gli elementi regolatori possono essere attivatori o 
repressori e possono reclutare fattori di attivazione e repressione. La comunicazione tra 
attivatori e repressori determina la regolazione della trascrizione. 
Durante la divisione dell’embrione vi sono i processi differenziativi, che lo portano da 
cellula diploide a una divisione in tessuti organizzati 
 
 
 DIVISIONE ASIMMETRICA 
Quando le cellule staminali vengono indotte da fattori esterni, creano popolazioni in cui una 
delle cellule figlie intraprende la via del differenziamento. La cellula può comunque ancora 
cambiare il proprio programma differenziativo, come le cellule ematopoietiche, fino al 
fattore trascrizionale di differenziamento terminale, dopo il quale non si può invertire il 
processo e la cellula viene portata verso il programma differenziativo irreversibilmente. La 
proliferazione delle cellule staminali e controllata e lenta per evitare l’iperproliferazione 
delle stesse. 
Un esempio di questo avviene nel differenziamento muscolare, dove alcuni fattori 
commissionano i mioblasti a secernere altri fattori trascrizionali che li portano a fondersi tra 
di loro e a differenziarsi per formare il muscolo maturo. In questo caso se si ha molta 
miogenina, il differenziamento non può essere fermato 
 
 
CELLULE STAMINALI NELL'EMBRIONE 
Totipotenti: ognuna può ricreare l’intero embrione più gli annessi embrionali 
Pluripotenti: danno vita a tutti i tipi cellule di un organismo 
Multipotenti e Unipotenti: danno vita a pochi o a un solo tipo cellulare 
 
 
 
 
 
 
Meccanismi di migrazione 
 
 
Diapedesi: si trova nei neutrofili, ed è la reminescenza dalle cellule durante lo sviluppo embrionale, 
si tratta di migrazioni di interi gruppi di cellule. La funzione di questi passaggi consiste in un 
riconoscimento da parte dell’embrione delle cellule che gli servono per formare un organo o 
tessuto. Tra questi da ricordare: 
l’invaginazione (ripiegamento lamina cellulare all’intemo dell’embrione) e la delaminazione 
 
 
 
MORFOGENESI 
Fino a 4 settimane vi è lo sviluppo dell’embrione, dopodiché si parla di morfogenesi, quindi 
definizione delle forme e degli organi. Si avranno grandi movimentazioni di parti dell’embrione che 
si vanno a posizionare nella zona definitiva. Nel resto dei mesi si affinerà l’organizzazione degli 
organi per arrivare al termine del nono mese con un organismo formato. 
 
 
 
 
 
 
APOPTOSI 
Meccanismo morfogenetico. Si tratta di morte cellulare programmata. Ad esempio nell’embrione si 
forma l’abbozzo dell’arto che va rimodellato intorno alle ossa che si sviluppano tramite 
ossificazione. 
L’ectoderma si rimodellerà intorno alle ossa grazie a varie apoptosi, quindi parti dell’ectoderma 
andranno in apoptosi per adattarsi alla forma delle ossa. (Immagine)Le zone in verde sono cellule 
che stanno andando incontro ad apoptosi per raggiungere il fenotipo finale 
 
 
 
FORMAZIONE DEL PATTERN DIFFERENZIATIVO 
Avviene nel tempo e nello spazio. Le cellule si devono sviluppare secondo il piano corporeo 
complessivo e organizzarsi nello spazio(pattern) secondo i 3 assi corporei (frontale, prossimale e 
distale), questo e reso possibile grazie ai geni di differenziamento e della determinazione spaziale. 
Un esempio è dato dall’epidermide, che si svilupperà in modo diverso nei 3 assi corporei e non sarà 
uguale, nella parte frontale e nella parte ventrale del braccio. 
 
 
 APPARATO GENITALE MASCHILE 
Costituito da: 
Gli organi sessuali, i testicoli dove ha sede la spermatogenesi (formazione gameti maschili). 
Le vie spermatiche connesse strettamente all’epididimo 
Vescichette seminali(ghiandole), ghiandole bulbouretrali, prostata, nei pressi dell’uretra 
Uretra: punto di raccolta dell’urina 
L’apparato viene anche definito urogenitale, in quanto gli organi genitali e l’uretra sono in 
comunicazione 
 
 
 
 
 
 
 TESTICOLO 
II testicolo risiede nella borsa scrotale, e consiste in un rivestimento connettivale di legamenti e 
muscolatura, rivestita da epidermide. II muscolo che avvolge l’organo è detto dartos. Abbiamo poi 
le tonache di rivestimento connettivale: 
• La Tonaca Abuginea, che divide i tubuli seminiferi all’interno in 250 lobuli circa 
• I tubuli seminiferi e dove avviene la spermatogenesi. Essi sono collegati all’Epididimo dove si 
completerà il differenziamento degli spermatozoi 
• Collegato all’Epididimo vi e il Tubo Deferente che confluisce nell’Ampolla 
• A sua volta l’Ampolla è collegata al Dotto eiaculatore a cui sono collegati pure le vescicole 
seminali e la ghiandola bulbo-uretrale che contribuiscono alia formazione del liquido spermatico 
finale. 
• Gli spermatozoi sono immersi sempre in un liquido grazie alle cellule del Sertoli nei testicoli e alle 
ghiandole citate precedentemente che hanno un livello di zucchero e ph adatto alla sopravvivenza 
degli spermatozoi 
 
 
• Le gonadi sono esterne nel maschio, in quanto la spermatogenesi avviene a una temperatura 
inferiore di 2/3 gradi inferiore a quella del corpo (caratteristica evolutiva). 
La regolazione termica avviene grazie a 2 muscoli: 
• Il Cremastere (scheletricoinvolontario), se fa freddo si contrae e avvicina le gonadi al corpo; se fa 
caldo si rilassa e le allontana 
• Il Dartos che riveste il testicolo, se fa freddo si contrae e protegge le gonadi (muscolo liscio). 
Il sangue arriva dall’arteria testicolare che si dirama dall’arteria addominale. L’arteria testicolare e 
circondata da vene con sangue freddo del plesso pampiniforme che raffredda il sangue che entra, in 
modo da mantenere una temperatura adeguata 
 
 
All’interno dei testicoli oltre a piccoli vasi come capillari, i tubuli seminiferi sono circondati da 
tessuto connettivale(fibroblasti) con funzione di nutrimento, e cellule di Leydig che producono il 
Testosterone localmente. II Testosterone prodotto è anche chiamato Testosterone inattivo che viene 
trasformato in Testosterone attivo (Diidrotestosterone) grazie alia 5 alfa- reduttasi, che lavora al di 
sotto dei 37 gradi, secreta dalle cellule del Sertoli, che secernono anche liquido seminale, e 
possiedono pertanto il recettore del testosterone. 
Da notare che il Diidrotestosterone è 5 volte più potente del normale testosterone 
 
 
SECONDA ORA – SALVATORE 
MARCO VENTURA 
 
Al microscopio elettronico a scansione si nota lo stroma con la sua relativa zona reticolata 
(tessuto connettivo che accoglie i tubuli seminiferi, i quali sembrano dei rametti). Facendo un 
ingrandimento all’interno, è visibile una ‘peluria’ che 
corrisponde alle code degli spermatozoi. Questa zona è 
anche molto ricca di capillari perché il testosterone deve 
viaggiare all’interno del sangue e delle gonadi. All’interno 
del reticolato si trova la popolazione delle cellule del Leydig 
e il lume dei tubuli seminiferi ricco di code degli 
spermatozoi. 
La meiosi è controllata nello spazio oltre che nel tempo (ha 
una direzionalità) in quanto lo spermatozoo avrà una testa 
diretta verso la parete del tubulo e una coda al suo interno. 
 
 
In foto è visibile la tonaca 
albuginea, un tessuto connettivo a 
stretto contatto con i tubuli 
seminiferi e sono un connettivo 
lasso, quindi ricco di matrice di 
contenimento. Sono visibili i vasi e i 
tubuli appaiono in varie sezioni 
(trasversali, longitudinali e oblique) 
in modo variabile. 
 
 
Osservando ancora più all’interno di un tubulo seminifero grazie all’ematossilina eosina, riconosco 
i nuclei con una colorazione scura e quindi morfologicamente all’interno vi è a partire dallo strato 
della parete del tubulo una lamina connettivale. Vi sono cellule differenti: alcune grandi e alcune 
piccole. All’interno vi sono puntini neri estremamente condensati che sono i nuclei degli 
spermatozoi maturi. 
Si passa da cellule estremamente tondeggianti (popolazione di cellule diploidi degli spermatogoni, 
che comincia la meiosi man mano che si avanza) ad una zona di spermatozoi maturi con le teste 
puntate verso l’epitelio e le code all’interno del lume. Si notano le cellule più piccole, gli 
spermatidi, che sono aploidi. Gli spermatozoi non sono la fase finale del processo di 
spermatogenesi, in quanto lo sono gli spermatidi (aploidi). La differenza sta nel processo di 
differenziamento che prende il nome di spermiogenesi, che porta alla formazione di uno 
spermatozoo con una testa ed una coda. 
Nel processo di spermatogenesi si parte 
dagli spermatogoni diploidi di tipo A 
scuro, divisi in diverse popolazioni 
(ognuna delle quali prende il nome di 
nicchia staminale) che ogni uomo porta 
con sé tutta la vita, contrariamente alla 
donna. Esse appaiono scure perché 
accumulano enzimi, che gli consentono 
eventualmente il differenziamento. 
Nell’immagine si nota che arrivano dei 
segnali allo spermatogonio per fare 
mitosi, dove una cellula figlia continua ad 
essere scura mantenendo la nicchia e 
l’altra si differenzia espletando circa altre 
3 divisioni mitotiche successive fino ad 
essere di tipo A chiaro. Esse posseggono 
un citoplasma più chiaro, da qui il nome. Il 
numero di mitosi si aggira intorno alle 2 o 
3 ed è peculiare della specie umana (nel 
topo possono essere anche 32-64). 
 
Le A chiaro sono cellule che con l’ultima mitosi diventano spermatogoni di tipo B. Si tratta di una 
fase chiamata punto di non ritorno, perché diventa solo spermatocita primario attraverso una 
mitosi che prende il nome di mitosi I. inizia la lunga profase meiotica con il leptotene (duplicazione 
del DNA); segue la fase zigotene, con appaiamento e riconoscimento degli omologhi con la 
formazione delle sinapsi; il pachitene, con scambio di materiale genico tra omologhi. Tutta la 
prima profase meiotica dura circa 30 giorni, in quanto ci sono molti checkpoint. 
Quando uno spermatogonio di tipo A intraprende la meiosi fino a diventare uno spermatozoo 
maturo, ci sono circa 72-74gg. L’uomo riesce ad avere sempre spermatozoi perché in ogni punto 
delle 250 logge del tubulo seminifero ci sta uno spermatogonio che entra nella fase differenziativa 
Lo spermatocita primario può quindi arrivare alla prima divisione. La seconda profase è quasi 
inesistente e si passa quindi alla seconda divisione della meiosi II. Il prodotto finale di questa fase 
saranno gli spermatidi rotondi che intraprendono un secondo step che dura 20gg, diventando 
spermatozoi maturi. 
Dalla A scuro che intraprende i 3 cicli mitotici per arrivare allo spermatocita primario, la cellula 
non si divide, ma rimane in comune con dei ponti citoplasmatici. 
Alla fine, gli spermatozoi maturi sono visibili già direzionati nello spazio perché intrappolati dai 
corpi residui: si tratta di un sistema di membrane cellulari che deriva da tutti questi ponti 
citoplasmatici delle varie cellule che a partire dalle mitosi in poi si vengono a creare. 
Alla fine del processo le cellule del Sertoli fagocitano tutti i corpi residui degli spermatozoi. Queste 
cellule, avendo i recettori del testosterone, regolano lo spermatogonio A scuro: la cellula del 
Sertoli ai recettori comunica di entrare nella meiosi e ne regola i vari passaggi. 
Avere tutto l’intero clone unito ha i suoi vantaggi perché controlla meglio tutti i processi. 
Le cellule del Leydig che secernono testosterone si trovano nella parte tra due tubuli seminiferi, 
quasi come se fossero ghiandole (come delle cellule 
mucipare). 
Esse sono molto riconoscibili perché tondeggianti. Le 
pareti connettivali hanno cellule mioidi per consentire 
la contrazione del tubulo seminifero, che aiuta la risalita 
degli spermatozoi verso l’epididimo. 
Riconoscere le cellule del Sertoli è difficile perché non 
hanno una forma definita. Sono identificabili dal chiaro 
del nucleo e dalla pallina di DNA condensato. Essa 
poggia sull’epitelio connettivale del tubulo seminifero 
arrivando al lume: è una cellula molto lunga, tanto da 
abbracciare le varie popolazioni introno ad essa. I nuclei 
sono zone con cromatina condensata, che avranno 
subito duplicazione e che avranno corredo 4n. Dalla 
parete verso il centro, ci saranno gli spermatociti 
secondari e poi spermatidi rotondi. Infine, le teste degli spermatozoi 
 
 
 
Le cellule Leydig al microscopio elettronico 
contengono cristalli bastoncellari nel citosol 
che ne consentono il riconoscimento, anche se 
la loro funzione non è ancora nota. All’interno, 
come tutte le cellule che secernono ormoni, 
ha delle gocciole lipidiche che sono precursori 
della sintesi del testosterone (perché è un 
ormone steroideo). Secernono anche un 
particolare tipo di proteina che stimola la 
discesa dei testicoli nel canale inguinale. Basse 
concentrazioni di questa proteina 
determinano la ritenzione testicolare nella 
cavità pelvica. 
 
Delle cellule del Sertoli non si capisce la forma, ma si distingue il 
nucleo. A livello embrionale le germinali derivano da una zona di 
differenziamento vicino al sacco vitellino e sono una popolazione che 
migra andando a colonizzare l’organo, mentre quelle del Sertoli sono 
somatiche e non germinali perchénon soggette a meiosi e non 
derivano da migrazione di queste cellule. Morfologicamente una zona 
poggia sulla membrana basale dell’epitelio connettivale che forma la 
parete del tubulo che è libera verso il lume ed accoglie spermatidi in 
differenziamento. 
Si formano delle giunzioni strette e comunicanti: ciò è 
sinonimo di compartimentalizzazione, con solo una 
popolazione. Queste giunzioni strette formano due 
compartimenti: uno basale vicino alla parte basale 
tubulare e uno luminale e aperto (verso il lume). Le prime 
saranno diploidi (spermatogoni) e si sono formate a 
livello embrionale. 
 
Quando l’individuo maschile nasce, la meiosi non è iniziata (inizia alla pubertà con la prima 
produzione di testosterone da parte del Leydig creando i genitali maschili). Poi la produzione di 
testosterone si ferma fino alla pubertà, dove inizia una nova produzione di Leydig, che serve per 
stimolare l’entrata degli spermatogoni in meiosi I, la quale non si interromperà mai. La necessità di 
dividere gli spermatogoni dagli spermatociti è perché le cellule aploidi prima dei 12 anni non sono 
riconosciute come self e quindi verrebbero distrutte perché ritenute quindi non self. Per questo 
motivo, si devono arginare all’interno del lume dove non si ha vascolarizzazione: si crea la barriera 
emato-testicolare. La progenie meiotica si ha nel compartimento luminale. Una patologia comune 
è l’azoospermia (patologia con totale assenza di cellule 
gametiche maschili. Oltre a proteggere il testicolo, 
compartimentalizza la secrezione locale del testosterone. 
Le cellule del Sertoli con i recettori polarizzano verso la 
parte basale. Anche le cellule del Sertoli hanno funzioni 
specifiche nello spazio: i nuclei sono decentrati verso la 
parte basale, con il citosol deputato alla fagocitosi dei 
corpi residui. 
Secerne anche la proteina che inibisce la secrezione di testosterone agendo sul sistema 
ipotalamo-ipofisario. 
 
L’interno del lume sembra sporco perché ci sono le code (ciglio modificato) dove il colorante 
precipita e perde il suo colore rosa. 
 
 
 
Ricapitolando: la successione delle 3 mitosi porta 
allo spermatocita primario che duplica il proprio 
DNA entrando in profase I: bisogna attendere circa 
70-74gg per avere uno spermatozoo libero nel 
lume. 
Uno spermatogonio XY ha delle caratteristiche: nel 
suo piccolo la coppia sessuale fa un piccolo scambio 
di geni. Colorando con una sonda rosa il cromosoma 
X (che possiede geni specifici per la X) si riesce a 
vedere la zona di cromatina condensata (chiamata vescicola sessuale) dove risiedono i cromosomi 
XY all’interno dei quali avverrà lo scambio tra geni omologhi) alla fine della seconda divisione, si 
ottengono 4 cellule figlie con cromosomi X e Y. Durante il pachitene, una parte della X, in fase di 
trascrizione rimarrà inattivata perché altrimenti arriverebbe a scompensare il materiale trascritto 
dalla Y (fase di inattivazione della X). 
 
 
Le cellule del Sertoli distruggono le loro giunzioni e permettono la divisione e quindi l’avanzare 
della cellula figlia nel compartimento luminale e riformano la giunzione stretta subito dietro. Si 
tratta di un meccanismo complesso e regolato da fattori paracrini o iuxacrini, dal gradiente di 
testosterone. La cellula del Sertoli quindi regola il passaggio della progenie dalla parte basale a 
quella luminale, distruggendo e ricreando le giunzioni.