spermatozoo
D013094
la terminologia Anatomica
Uno spermatozoo (pronunciato /ˌspɜːrmætəˈzoʊən/, ortografia alternativa spermatozoön; plurale spermatozoi; dal greco Antico: σπέρμα (“seme”) e il greco Antico: ζῷον (“essere vivente”) è un motili cellula di sperma, o lo spostamento di forma della cellula aploide che è il gamete maschile., Uno spermatozoo si unisce a un ovulo per formare uno zigote. (Uno zigote è una singola cellula, con un set completo di cromosomi, che normalmente si sviluppa in un embrione.)
Le cellule spermatiche contribuiscono circa la metà delle informazioni genetiche nucleari alla prole diploide (escluso, nella maggior parte dei casi, il DNA mitocondriale). Nei mammiferi, il sesso della prole è determinato dalla cellula spermatica: uno spermatozoo con un cromosoma X porterà a una prole femminile (XX), mentre uno con un cromosoma Y porterà a una prole maschile (XY)., Le cellule spermatiche furono osservate per la prima volta nel laboratorio di Antonie van Leeuwenhoek nel 1677.
sperma Umano sotto un microscopio
Mammiferi spermatozoo struttura, la funzione e dimensione
Uomo
Lo sperma umano cellula è l’cellule riproduttive nei maschi e solo sopravvivere in ambienti caldi; una volta che lascia il corpo maschile di spermatozoi probabilità di sopravvivenza è ridotta e può morire, diminuendo in tal modo la totale qualità dello sperma. Le cellule spermatiche sono di due tipi, “femmina” e “maschio”., Gli spermatozoi che danno origine alla prole femminile (XX) dopo la fecondazione differiscono in quanto portano un cromosoma X, mentre gli spermatozoi che danno origine alla prole maschile (XY) portano un cromosoma Y.
Una cellula spermatica umana è costituita da una testa piatta a forma di disco di 5,1 µm per 3,1 µm e una coda lunga 50 µm. La coda flagella, che spinge la cellula spermatica (a circa 1-3 mm/minuto negli esseri umani) frustando in un cono ellittico. Gli spermatozoi hanno un meccanismo di guida olfattiva e, dopo aver raggiunto le tube di Falloppio, devono subire un periodo di capacitazione prima della penetrazione dell’ovulo.,
Testa: Ha un nucleo compatto con solo sostanza cromatica ed è circondato solo da un sottile bordo di citoplasma. Sopra il nucleo si trova una struttura simile a un cappuccio chiamata acrosoma, formata dalla modifica del corpo di Golgi, che secerne l’enzima spermlysin (ialuronidasi, enzima penetrante corona, zona lisina o acrosina), necessario per la fecondazione. Quando lo spermatozoo si avvicina all’uovo, subisce la reazione dell’acrosoma in cui la membrana che circonda l’acrosoma si fonde con la membrana plasmatica della testa dello sperma, esponendo il contenuto dell’acrosoma.,
Collo: È la parte più piccola (0,03 ×10-6 m), e ha un centriolo prossimale parallelo alla base del nucleo e centriolo distale perpendicolare al precedente. Il centriolo prossimale è presente anche nello spermatozoo maturo; il centriolo distale scompare dopo l’assemblaggio dell’assonema. Il centriolo prossimale entra nell’uovo durante la fecondazione e inizia la prima divisione di scissione dell’uovo, che non ha centriolo. Il centriolo distale dà origine al filamento assiale che forma la coda e ha una disposizione (9+2)., Una membrana transitoria chiamata Manchette si trova nel pezzo centrale.
Pezzo centrale: ha 10-14 spirali di mitocondri che circondano il filamento assiale nel citoplasma. Fornisce la motilità e quindi è chiamata la centrale elettrica dello sperma. Ha anche un centriolo ad anello (anulus) che forma una barriera di diffusione tra il pezzo centrale e il pezzo principale e funge da struttura stabilizzante per la rigidità della coda.
Coda: È la parte più lunga (50×10-6 m), avente un filamento assiale circondato da citoplasma e membrana plasmatica, ma all’estremità posteriore il filamento assiale è nudo., È meccanismo di spinta.
Lo sperma ha una natura alcalina e gli spermatozoi non raggiungono la piena motilità (ipermotilità) fino a raggiungere la vagina, dove il pH alcalino viene neutralizzato dai fluidi vaginali acidi. Questo processo graduale richiede 20-30 minuti. Durante questo periodo, il fibrinogeno dalle vescicole seminali forma un coagulo, fissando e proteggendo lo sperma. Proprio come diventano ipermotile, la fibrinolisina dalla ghiandola prostatica dissolve il coagulo, permettendo allo sperma di progredire in modo ottimale.,
Lo spermatozoo è caratterizzato da un minimo di citoplasma e dal DNA più densamente imballato conosciuto negli eucarioti. Rispetto ai cromosomi mitotici nelle cellule somatiche, il DNA spermatico è almeno sei volte più altamente condensato.
Il campione contribuisce con DNA / cromatina, un centriolo e forse anche un fattore di attivazione degli ovociti (OAF). Può anche contribuire con l’RNA messaggero paterno (mRNA), contribuendo anche allo sviluppo embrionale.,
-
Electron micrograph of human spermatozoa magnified 3140 times.
-
Sperm cells in the urine sample of a 45-year-old male patient who is being followed with the diagnosis of benign prostate hyperplasia.,
-
Dimensioni dello sperma umano testa misurata da un 39 enne soggetto sano.
Lo spermatozoo umano contiene almeno 7500 proteine diverse.
La genetica dello sperma umano è stata associata all’evoluzione umana, secondo uno studio del 2020.,
Danni e riparazioni al DNA
I danni al DNA presenti negli spermatozoi nel periodo successivo alla meiosi ma prima della fecondazione possono essere riparati nell’ovulo fecondato, ma se non riparati possono avere gravi effetti deleteri sulla fertilità e sull’embrione in via di sviluppo. Gli spermatozoi umani sono particolarmente vulnerabili all’attacco dei radicali liberi e alla generazione di danni ossidativi al DNA. 8-Oxo-2 ‘ – deossiguanosina)
L’esposizione dei maschi a determinati stili di vita, rischi ambientali o professionali può aumentare il rischio di spermatozoi aneuploidi., In particolare, il rischio di aneuploidia è aumentato dal fumo di tabacco e dall’esposizione professionale a benzene, insetticidi e composti perfluorurati. L’aumento dell’aneuploidia degli spermatozoi si verifica spesso in associazione con un aumento del danno al DNA. La frammentazione del DNA e l’aumentata suscettibilità del DNA in situ alla denaturazione, le caratteristiche simili a queste osservate durante l’apoptosi delle cellule somatiche, caratterizzano gli spermatozoi anormali nei casi di infertilità maschile.,
Evitare la risposta del sistema immunitario
Le molecole di glicoproteina sulla superficie degli spermatozoi eiaculati sono riconosciute da tutti i sistemi immunitari femminili umani e interpretate come un segnale che la cellula non deve essere respinta. Il sistema immunitario femminile potrebbe altrimenti attaccare lo sperma nel tratto riproduttivo. Le glicoproteine specifiche che ricoprono le cellule spermatiche sono anche utilizzate da alcune cellule cancerose e batteriche, alcuni vermi parassiti e globuli bianchi infetti da HIV, evitando così una risposta immunitaria dall’organismo ospite.,
La barriera emato-testicolare, mantenuta dalle giunzioni strette tra le cellule di Sertoli dei tubuli seminiferi, impedisce la comunicazione tra gli spermatozoi formanti nel testicolo e i vasi sanguigni (e le cellule immunitarie che circolano al loro interno) all’interno dello spazio interstiziale. Ciò impedisce loro di suscitare una risposta immunitaria. La barriera sangue-testicolo è anche importante per prevenire che le sostanze tossiche interrompano la spermatogenesi.,
Spermatozoi in altri organismi
Spermatozoi mobili di alghe e piante senza semi.
Animali
La fecondazione si basa sugli spermatozoi per la maggior parte degli animali sessualmente riproduttivi.
Alcune specie di moscerini della frutta producono il più grande spermatozoo conosciuto trovato in natura. Drosophila melanogaster produce sperma che può essere fino a 1.,8 mm, mentre la relativa Drosophila bifurca produce il più grande spermatozoo conosciuto, che misura oltre 58 mm di lunghezza. In Drosophila melanogaster, l’intero sperma, coda inclusa, viene incorporato nel citoplasma degli ovociti, tuttavia, per Drosophila bifurca solo una piccola parte della coda entra nell’ovocita.
Il topo di bosco Apodemus sylvaticus possiede spermatozoi con morfologia falciforme. Un’altra caratteristica che rende unici questi gametociti è la presenza di un gancio apicale sulla testa dello sperma. Questo gancio è usato per attaccare ai ganci o ai flagelli di altri spermatozoi., L’aggregazione è causata da questi allegati e dai treni mobili. Questi treni forniscono una migliore motilità nel tratto riproduttivo femminile e sono un mezzo con cui viene promossa la fecondazione.
La fase postmeiotica della spermatogenesi murina è molto sensibile agli agenti genotossici ambientali, poiché le cellule germinali maschili formano spermatozoi maturi che perdono progressivamente la capacità di riparare il danno al DNA., L’irradiazione di topi maschi durante la spermatogenesi tardiva può indurre danni che persistono per almeno 7 giorni negli spermatozoi fecondanti e l’interruzione delle vie di riparazione della rottura del doppio filamento del DNA materno aumenta le aberrazioni cromosomiche derivate dagli spermatozoi. Il trattamento di topi maschi con melfalan, un agente alchilante bifunzionale frequentemente impiegato nella chemioterapia, induce lesioni del DNA durante la meiosi che possono persistere in uno stato non riparato mentre le cellule germinali progrediscono attraverso le fasi di sviluppo spermatogenico competenti per la riparazione del DNA., Tali danni al DNA non riparati negli spermatozoi, dopo la fecondazione, possono portare alla prole con varie anomalie.
I ricci di mare come Arbacia punctulata sono organismi ideali da utilizzare nella ricerca dello sperma, generano un gran numero di spermatozoi in mare, rendendoli adatti come organismi modello per gli esperimenti.
Gli spermatozoi dei marsupiali sono solitamente più lunghi di quelli dei mammiferi placentari.,
Piante, alghe e funghi
I gametofiti di briofite, felci e alcune gimnosperme producono spermatozoi mobili, contrariamente ai grani di polline impiegati nella maggior parte delle gimnosperme e in tutte le angiosperme. Ciò rende impossibile la riproduzione sessuale in assenza di acqua, poiché l’acqua è un mezzo necessario per soddisfare lo sperma e l’uovo. Le alghe e gli spermatozoi delle piante inferiori sono spesso multi-flagellati (vedi immagine) e quindi morfologicamente diversi dagli spermatozoi animali.
Alcune alghe e funghi producono spermatozoi non mobili, chiamati spermatia., Nelle piante superiori e in alcune alghe e funghi, la fecondazione comporta la migrazione del nucleo spermatico attraverso un tubo di fertilizzazione (ad esempio un tubo di polline nelle piante superiori) per raggiungere la cellula uovo.
Produzione di spermatozoi nei mammiferi
Gli spermatozoi sono prodotti nei tubuli seminiferi dei testicoli in un processo chiamato spermatogenesi. Le cellule rotonde chiamate spermatogonia si dividono e si differenziano alla fine per diventare spermatozoi., Durante la copulazione la cloaca o la vagina viene inseminata, e quindi gli spermatozoi si muovono attraverso la chemiotassi all’ovulo all’interno di una tuba di Falloppio o dell’utero.
In ART, normozoospermia si riferisce ad una quantità totale di>39 mill eiaculato,>32% con motilità progressiva e>4% morfologia normale. Inoltre, una normale eiaculazione nell’uomo deve avere un volume superiore a 1,5 ml, essendo un volume eccessivo 6 ml per eiaculazione (iperspermia). Un volume insufficiente è chiamato ipospermia., Questi problemi sono legati a diverse complicazioni nella produzione di spermatozoi, ad esempio:
- Iperspermia: di solito provocata a causa dell’infiammazione della prostata.
- Ipospermia: un’eiaculazione incompleta, di solito riferita al deficit di un androgeno (ipoandrogenismo) o all’ostruzione in alcune parti del tratto eiaculatorio. In condizioni di laboratorio, è anche dovuto a una perdita parziale del campione.
- Aspermia: non c’è eiaculazione. Potrebbe accadere a causa di eiaculazione retrograda, malattie anatomiche o neurologiche o farmaci antipertensivi.,
Spermatozoa activation
Acrosome reaction on a sea urchin cell
Approaching the egg cell is a rather complex, multistep process of chemotaxis guided by different chemical substances/stimuli on individual levels of phylogeny., Uno dei caratteri di segnalazione più significativi e comuni dell’evento è che un prototipo di recettori chemiotassici professionali, il recettore del peptide formilico (recettore/cellula 60,000) e la capacità attivatrice del suo ligando formil Met-Leu-Phe sono stati dimostrati nella membrana superficiale anche nel caso di spermatozoi umani. Le cellule spermatiche dei mammiferi diventano ancora più attive quando si avvicinano a una cellula uovo in un processo chiamato attivazione dello sperma., L’attivazione dello sperma è stata indicata per essere causata dagli ionofori del calcio in vitro, progesterone liberato dalle cellule vicine del cumulo e legante a ZP3 della zona pellucida. Le cellule del cumulo sono incorporate in una sostanza gelatinosa fatta principalmente di acido ialuronico e si sviluppano nell’ovaio con l’uovo e lo supportano man mano che cresce.
Il cambiamento iniziale è chiamato “iperattivazione”, che causa un cambiamento nella motilità degli spermatozoi. Nuotano più velocemente e i loro movimenti della coda diventano più forti e irregolari.
Una recente scoperta collega l’iperattivazione a un improvviso afflusso di ion calcio nelle code., La coda a frusta (flagello) dello sperma è costellata di canali ionici formati da proteine chiamate CatSper. Questi canali sono selettivi, consentendo solo agli ioni di calcio di passare. L’apertura dei canali CatSper è responsabile dell’afflusso di calcio. L’improvviso aumento dei livelli di calcio fa sì che il flagello formi curve più profonde, spingendo lo sperma con più forza attraverso l’ambiente viscoso. L’iperattività dello sperma è necessaria per superare due barriere fisiche che proteggono l’uovo dalla fecondazione.
Il secondo processo di attivazione dello sperma è la reazione acrosoma., Ciò comporta il rilascio del contenuto dell’acrosoma, che si disperde, e l’esposizione di enzimi attaccati alla membrana acrosomiale interna dello sperma. Ciò si verifica dopo che lo sperma incontra per la prima volta l’uovo. Questo meccanismo di tipo lock-and-key è specifico per specie e impedisce la fusione dello sperma e dell’uovo di specie diverse. Ci sono alcune prove che questo legame è ciò che innesca l’acrosoma per rilasciare gli enzimi che consentono allo sperma di fondersi con l’uovo.
ZP3, una delle proteine che compongono la zona pellucida, si lega quindi a una molecola partner sullo sperma., Gli enzimi sulla membrana acrosomiale interna digeriscono la zona pellucida. Dopo che lo sperma penetra nella zona pellucida, parte della membrana cellulare dello sperma si fonde con la membrana della cellula uovo e il contenuto della testa si diffonde nell’uovo.
Al momento della penetrazione, si dice che l’ovocita si sia attivato. Subisce la sua divisione meiotica secondaria e i due nuclei aploidi (paterno e materno) si fondono per formare uno zigote., Al fine di prevenire la polispermia e ridurre al minimo la possibilità di produrre uno zigote triploide, diverse modifiche alla zona pellucida dell’uovo li rendono impenetrabili poco dopo che il primo sperma entra nell’uovo.
Stoccaggio artificiale
Gli spermatozoi possono essere conservati in diluenti come il diluente a temperatura variabile Illini (IVT), che sono stati segnalati per essere in grado di preservare l’alta fertilità degli spermatozoi per oltre sette giorni. Il diluente IVT è composto da diversi sali, zuccheri e agenti antibatterici e gassato con CO2.,
La crioconservazione dello sperma può essere utilizzata per periodi di conservazione molto più lunghi. Per gli spermatozoi umani, la conservazione di successo più lunga riportata con questo metodo è di 21 anni.
MMP e capacitazione
Durante la capacitazione, gli spermatozoi acquisiscono la capacità di fertilizzare l’ovocita. In vitro, succede quando gli spermatozoi vengono lavati e purificati. Al giorno d’oggi, il 20% della popolazione richiede una tecnologia di riproduzione assistita, quindi è importante per lo sviluppo della nostra società., il 15% dell’infertilità è dovuto al fattore maschile, quindi sono state create diverse strategie per recuperare gli spermatozoi funzionali. La misura MMP (Million Motile Progressive cells per millilitre) è sinonimo di capacitazione ed è un parametro molto utile per decidere, insieme a uno spermiogramma, il tipo di trattamento necessario. Si basa sulla percentuale di recupero., A seconda della percentuale, decideremo la qualità del recupero degli spermatozoi mobili: da 15 a 25 milioni di spermatozoi/ml è considerato ottimale, tra 5 e 15 milioni è considerato sufficiente e meno di 5 milioni è considerato sub-ottimale o non sufficiente. Per quanto riguarda i valori che abbiamo ottenuto, insieme ai risultati dello spermiogramma, verranno visualizzate diverse tecniche.
Ad esempio, se più di 1.,Si trovano 0×106 spermatozoi mobili progressivi per millilitro, si raccomanda di avere rapporti sessuali e, se ciò fallisce, il passo successivo sarà l’inseminazione intrauterina e successivamente la fecondazione convenzionale in vitro.
Con meno di 1,0×106 spermatozoi mobili progressivi per millilitro, eseguiremo l’iniezione intracitoplasmatica dello sperma. In caso di azoospermia (assenza di spermatozoi nell’eiaculato), faremo una biopsia testicolare per verificare se ci sono spermatozoi nei testicoli o se non vengono prodotti spermatozoi.,
Storia
- Nel 1677 il microbiologo Antonie van Leeuwenhoek scoprì gli spermatozoi.
- Nel 1841 l’anatomista svizzero Albert von Kölliker scrisse dello spermatozoo nella sua opera Untersuchungen über die Bedeutung der Samenfäden (Studi sull’importanza degli spermatozoi).
vedi anche
- Aneuploidia
- Non-disgiunzione
 |
Wikimedia Commons Spermatozoi.,9dbb”>Microscopic organisms | Others |
 |
||
|---|---|---|---|---|---|
| General topics | |||||
| Related topics | |||||
| Related people |
|
||||
| Riconoscimenti | |||||
|
|||||
Category