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Fecundação; Clivagem; Reconhecimento Materno da Gestação; Placentação Professor Luan Ricci Silva luan.silva@bh.universo.edu.br Fecundação e Clivagem • Processo o qual o gameta masculino se une ao gameta feminino para formar uma célula diplóide (zigoto) • Gameta Masculino • Gameta Feminino 1 2 Fecundação e Clivagem • Gameta Feminino - X • Maior que o masculino • Imóvel • Ovogênese – 1 ovogônia – 1 ovócito • Gameta Masculino – X ou Y • Menor que o feminino • Móvel: Flagelo • Espermatogênese – 1 espermatogônia – 4 espermatozoides 3 4 Fecundação e Clivagem • Estrutura do espermatozoide • Cabeça: Acrossomo, Núcleo • Pescoço ou colo • Cauda: Peça intermediária, principal, terminal • Viabilidade: 48 horas no trato genital feminino Fecundação e Clivagem • Espermatozoides • No trato reprodutor masculino • Epidídimo – armazenamento e maturação bioquímica e funcional • Ejaculação – espermatozoides + líquido seminal e prostático • No trato reprodutor feminino • Depositados no fundo da vagina • pH neutro do sêmen – proteção contra pH ácido do fluido vaginal • Movimentação permite penetrar muco cervical 5 6 Fecundação e Clivagem • Espermatozoides • Capacitação • Condicionamento no aparelho reprodutor feminino • Direcionado por substâncias secretas na tuba uterina • Remoção de proteínas aderentes do plasma seminal • Alterações metabólicas • Hiperativação da motilidade • Ativação da acrosina Hafez & Hafez 7 8 Hafez & Hafez Fecundação e Clivagem • Estrutura do Ovócito • Ovócito secundário em metáfase • Grande quantidade de citoplasma • Membrana plasmática do ovócito • Zona Pelúcida • Células da corona radiata • Viabilidade: 12h – In vitro 24h 9 10 Fecundação e Clivagem • Estrutura do Ovócito • Zona Pelúcida • Camada proteica, 12µ de espessura, resistente, permeável • Glicoproteínas – ZP3 – promove ligação com receptores de membrana do espermatozoide – espécie específico • Função de barreira – filtro poroso nas fases iniciais de clivagem Fecundação e Clivagem • Fertilização • Sequência de eventos coordenados • Passagem do espermatozoide pela coroa radiada – hialuronidase, enzimas da mucosa tubária, movimento de cauda do espermatozoide • Passagem do espermatozoide pela zona pelúcida – Acrosina, esterases e neuraminidase; reação zonal • Fusão das membranas plasmáticas do espermatozoide e ovócito • Término da 2ª divisão meiótica e formação do pronúcleo feminino – ovócito maduro e 2º corpo polar 11 12 Hafez & Hafez 13 14 Fecundação e Clivagem • Formação do pronucleo masculino • Núcleo do espermatozoide aumenta de tamanho • Morfologicamente o masculino e feminino são idênticos • Formação da Oótide – ovócito contendo os dois prónucleos • Zigoto • Agregação dos cromossomos • Fuso de clivagem na preparação para a divisão do zigoto 15 16 Fecundação e Clivagem • Reconhecimento Espermatozoide – Ovócito • Moléculas de ligação a carboidratos • Proteínas específicas dos gametas • Estimula ovócito 2º a terminar a 2ª divisão meiótica • Célula Diploide • Variabilidade pelo Crossing-over de cromossomos maternos e paternos • Determina o sexo cromossômico do embrião • Ativação metabólica do ovócito e início à clivagem Fecundação e Clivagem • Pré-seleção de sexo embrionário • Espermatozoides X e Y em quantidades iguais • Técnicas in vitro para separar X e Y • Diferenças na capacidade natatória • Diferença na capacidade de migração em campo elétrico • Diferença na morfologia • Quantidade de DNA (X: 2,8% a mais) 17 18 Fecundação e Clivagem • Clivagem • Sucessivas divisões mitóticas do zigoto • Rápido aumento do número de células - Blastômeros • Após estágio de 8 células os blastômeros se agrupam (compactação) • Compactação • Maior interação celular • Pré-requisito para segregação de células internas • Junções gap; adesão; oclusão • Mórula: 12 a 32 células 19 20 • Embrioblasto – Embrião • Trofoblasto – Parte Embrionária da Placenta 21 22 Fecundação e Clivagem • Blastogênese • Cavidade blastocística ou blastocele • Nutrição proveniente do fluido cavidade uterina • Separação dos blastômeros em duas regiões: (blastocisto eclodido) • Embrioblasto – Massa Celular Interna • Trofoblasto: camada celular externa delgada que formará a parte embrionária da placenta Fecundação e Clivagem • Chegada do embrião no útero • Bovinos: 8-16 células • Suínos: 4-8 células • Ovinos: 8-16 células • Cães: blastocisto • Equinos: mórula 23 24 Reconhecimento materno da gestação 25 26 Implantação • Trofoblasto embrionário – trofectoderma • A implantação é um processo gradual pode-se dividir em 5 fases • Eclosão do blastocisto da zona pelúcida • Pré-contato e orientação – contato inicial entre trofoblasto e epitélio endometrial, orientação da massa celular e trofectoderma • Aposição – posicionamento do blastocisto – início de interdigitação de vilosidades coriônicas com o epitélio luminal do endométrio • Adesão – glicoproteínas de adesão – integrinas, selectinas e galectinas – epitélio luminal e do trofoectoderma • Invasão endometrial – tipo de placentação – fusão entre trofoblasto e epitélio endometrial durante formação da placenta – penetração no endométrio 27 28 Implantação • Três tipos de implantação • Implantação central ou não invasiva • Posição central no útero, relacionada com as vilosidades coriônicas – adesão mas não invasão – ungulados domésticos • Implantação excêntrica • Inserida num canal profundo da mucosa – cadela e gata • Implantação intersticial • Destruição do epitélio e tec. conjuntivo do útero, a vesícula embrionária se afunda na própria lâmina mucosa e desenvolve-se no espaço intersticial – primatas. 29 30 Implantação • Até a implantação a nutrição embrionária é através do trofoblasto – histotrófica (aminoácidos, glicose, fatores de crescimento, hormônios, nutrientes) • A partir da implantação o trofoblasto desenvolve membranas embrionárias para a troca de metabólitos e nutrientes entre sangue materno e embrionário - Placenta • Implantação é a fixação física e funcional do embrião ao útero • Ocorre gradualmente – 11 a 40 dias pós ovulação na vaca, 10 a 20 borregas 31 32 Implantação • Porcas • Blastocistos movem-se livremente entre cornos • Adesão ocorre entre 12 a 24 dias pós fertilização • 7º dia eclode blastocisto, trofoblasto prolifera com velocidade • Blastocisto muda de uma pequena vesícula para tubo alongado de até 100mm em poucos dias – grande área de absorção de nutrientes Implantação • Ovelha • Desenvolvimento semelhante ao da porca • Adesão a partir do 10º dia de gestação • Alongamento até dia 12 • Terceira semana o embrião atinge até 30mm de comprimento • Implantação finalizada até a 5 semana 33 34 Implantação • Vaca • Semelhante à borrega • Zona pelúcida (eclosão do blastocisto) se perde entre o 9º e 10º dia • Alongamento embrionário por volta do 13º dia – 16º dia 60mm • 33º dia há a formação do córion e existe adesão através de dois ou quatro cotilédones – nutrição do embrião 35 36 Implantação • Égua • 6º e 7º dia pós ovulação o embrião reveste-se de uma camada de glicoproteínas localizada entre trofectoderma e zona pelúcida – após eclosão mantém o embrião • Capsula embrionária é uma estrutura única em equinos • No 18º dia há adelgaçamento e ruptura entre os dias 21 e 23 • 10 semanas as vilosidades do córion e a mucosa da parede uterina se interdigitam • 14 semanas completa a implantação • No 25º dia o embrião tem 5mm de comprimento, 12mm no 30º dia, 17mm no 35º dia • +-26º dia é detectável passagem de sangue no sistema circulatório Implantação • Cadela • Migração embrionária entre 12 e 17 dias pós fertilização • Aderência no endométrio entre 16 e 18 dias • Implantação até 20º dia 37 38 Reconhecimento materno da gestação • Período que proporciona ao útero • Resposta inflamatória – remoção espermatozoides • Diminui tônus muscular uterino • Secreção de fatores de crescimento e nutrientes por glândulas endometriais • Efeitos provenientes da progesteronado corpo lúteo Reconhecimento materno da gestação • Produtos secretados pelo embrião inibem ou modificam a PGF2a • Interferon tau – IFN-τ – ruminantes – produzida antes de 14 dias de gestação • Estradiol 17ß - suínos • Inibe a luteólise • Não há regressão de CL (secretor de progesterona) • Estabelecimento da gestação requer o CL funcional 39 40 Reconhecimento materno da gestação • Para ocorrer manutenção do CL o embrião deve sinalizar para a mãe • Dois tipos de sinalização • Luteotrópico • Anti-luteolítico • Gonadotrofina Coriônica humana e prolactina em roedores • Sinal anti-luteolítico – previne ativamente a luteólise – IFN-τ em ruminantes e estradiol em suínos Reconhecimento materno da gestação • Ruminantes • IFN-τ sinalização e reconhecimento • Produzido pelo trofoblasto embrionário • Detectado dia 11 e 12 em ovinos; 14 a 15 em bovinos • IFN-τ impede a lise do CL por bloqueio indireto da produção de PGF2α • Receptores de ocitocina no útero estimulam a produção de PGF2α • IFN-τ impede a síntese de Receptores de Ocitocina 41 42 Reconhecimento materno da gestação • Equinos • Essencial a migração embrionária entre os dias 12 e 14 após a ovulação • Migra de 12 a 15 vezes por dia – distribuição do fator de reconhecimento materno pelo endométrio • Prostaglandina E do concepto estimula contratilidade uterina para mobilidade • Inibição da produção de PGF2α – redução dos receptores de ocitocina – não há envio do sinal luteolítico • Estrógeno liberado pelo concepto – fixação no lúmen • Fixação 18º dia 43 44 Reconhecimento materno da gestação • Suínos • Sinal embrionário dias 11 a 12 após a ovulação • Embriões produzem estradiol – redireciona a secreção de PGF2α para lúmen uterino – não é liberado para a circulação, não atinge o CL • A síntese de PGF2α não é inibida, é redirecionada • Presença mínima de 4 embriões para existir estradiol suficiente • Estrógeno – sinal de reconhecimento materno • PGE2 – diminui a produção de PGF2α • Ácido lisofostatídico – migração uterina 45 46 Reconhecimento materno da gestação • EM RESUMO • Sinal deve ser enviado antes da produção uterina de PGF2α • Impedir destruição do Corpo Lúteo – produção de progesterona – manutenção gestacional • Embrião secreta algumas substâncias – endométrio materno e impedir a ação luteolítica da PGF2α • Na porca há o sequestro da PGF2α para o lúmen ao invés da inibição secretória • Bovino – secreção de IFN-τ • Equinos – PGE; estrógeno 47 48 Implantação Embrionária • Blastocisto sem a zona pelúcida direciona-se até a mucosa uterina • Aderência do embrioblasto • Proliferação do Troflobasto, invasão endometrial 49 50 Implantação Embrionária • Proliferação dos trofoblastos • Citotroflobasto – parede do blastocisto • Sinciciotrofoblasto – células em contato com endométrio, formando um sincício* com grande capacidade proliferativa e de invasão • *Sincício - massa multinucleada de citoplasma formada pela fusão de células originalmente separadas 51 52 Implantação Embrionária • Embrioblasto • Epiblasto – cavidade amniótica • Hipoblasto • Ectoderma • Epiderme, pelo, casco, Sistema Nervoso • Endoderma • Glândulas, fígado, sistema digestivo (revestimento interno) • Mesoderma • Tecidos muscular, conjunto e órgãos de circulação Placentação • Desenvolvimento das membranas extra embrionárias – Placenta • Funções da Placenta • Troca de substâncias entre mãe e feto • Proteção • Impede passagem de microorganismos e substâncias venenosas • Glândula Hormonal • Gonadotrofina coriônica, estrógeno e progesterona 53 54 Placentação • Processo prolongado e gradual • Paralelo à gastrulação, formação de membranas extramebrionárias • Órgão temporário - troca bidirecional de nutrientes, gases, hormônios • Membranas extra-embrionárias • Saco vitelino • Âmnio • Alantóide • Córion Placentação • Membranas extra-embrionárias • Saco vitelino • Nutrientes no desenvolvimento inicial, regride conforme progride a gestação – junto com trofoblasto e mesoderma formam córion e âmnions • Âmnion (membrana mais interna) • Líquido amniótico – contato direto com o embrião – proteção, lubrificação no parto (depósito de urina e resíduos fetais • Alantóide (reservatório de nutrientes) • Evaginação do intestino primitivo – sistema vascular da placenta fetal • Fusão com córion carrega casos sanguíneos do cordão umbilical • Córion (membrana mais externa) • Contato com endométrio, fixação ao útero, absorção de nutrientes, trocas gasosas materno-fetal e produção hormonal 55 56 Placentação • Posicionamento fetal em relação ao útero • Central – contato com lúmen uterino – espécies de importância veterinária • Exêntrica – concepto parcialmente dentro do endométrio – mantém contato com lúmen • Intersticial – embrião invade endométrio e perde contato com lúmen do útero – ao crescer oblitera o útero 57 58 Placentação • Vilosidades materno-fetais • Difusa • Zonal • Cotiledonária • Discoidal 59 60 Placentação • Difusa • Vilosidades em toda superfície do córion (corionalantoides) • Equinos e suínos • Em equinos formam ramificações – microcotilédones 61 62 63 64 65 66 Placentação • Zonal • Carnívoros domésticos – cães e gatos • Vilosidades delimitadas em um cinto central ao redor do feto • Paraplacenta – regiões laterais – troca de ferro • Zona transparente – extremidades distais do córion – pouca vascularização – absorção de substâncias intrauterinas 67 68 Placentação • Cotiledonária • Ruminantes • Vilosidades coriônicas agrupadas no córion – cotilédones • Cotilédones • Interdigitação e fusão parcial com endométrio – carúnculas formando os Placentomas • Placentomas altamente vascularizados e remodelados conforme há progressão da gestação • Ramifica para aumentar superfície de troca • Zonas inter-carunculares – ligação por glicoproteínas • Adesão – placentomas – 30 dias ovinos e 40 bovinos Figura 13 Placenta cotiledonária. Na imagem as membranas fetais e os cotilédones fetais (FC) podem ser visualizados. A membrana rotulada AC é o alatocório. O cordão Umbilical (seta UC) do feto recebe vasos sanguíneos (BV) dos cotilédones fetais (FC). As placas de glicogênio (GP) podem ser visualizadas na superfície do córion e do âmnio. Essas placas são proliferações escamosas. A placenta cotiledonária é caracterizada por numerosas estruturas em forma de botão distribuídas pela superfície do cório. Estes são chamados de cotilédones fetais. Quando eles se juntam à carúncula materna, formam um placentoma. O cotilédone convexo fica coberto com o córion. Muitas vilosidades semelhantes a dedos (vermelhas) originadas do tecido coriônico se projetam em direção ao lúmen do útero. No cotilédone côncavo, o tecido coriônico empurra pra dentro, formando uma interface côncava entre o córion e carúncula materna. Fonte: Adaptação de SENGER, 2012. p. 298. 69 70 71 72 Placentação • Discoidal • Vilosidades agrupadas em área circular/oval • Placentação de primatas e roedores 73 74 Placentação • Importância – Histologicamente • Epiteliocorial • Endoteliocorial • Hemocorial 75 76 77 78 Placentação • Epiteliocorial • Placenta com menor intimidade • Conservam as 6 camadas teciduais intactas • Circulação fetal e materna separadas • Éguas e Porcas • Ruminantes (Sinepiteliocorial) • Epiteliocorial nos 3 primeiros meses (epitélio coriônico / epitélio endometrial) – após isso há regiões com apenas uma camada epitelial combinando origem fetal e materna 79 80 Placentação • Endoteliocorial • Corion fetal contato direto com endotélio vascular endometrial • Erosão do epitélio e tec conectivo endometrial durante a implantação • 4 camadas teciduais para atravessar substâncias • Cães e felinos 81 82 Placentação • Hemocorial • 3 camadas de tecido • Epitélio coriônico intacto e há contato direto com sangue materno • Substâncias atravessam apenas 3 camadas • Intercâmbio de substâncias facilitados • Humanos e Roedores 83 84 85
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