Embrio: Fecundação

Prévia do material em texto

Fertilização 
É o encontro e a fusão de duas células gaméticas formando um individuo diferente daquele que 
o originou. O zigoto formado é único e é o resultado de uma nova combinação genica diferente 
da de seus pais (aumento de variabilidade genética). 
Entre os grandes desafios para o acontecimento da fecundação, destacam-se: encontro dos ga-
metas, o seu reconhecimento, que apenas um dos inúmeros espermatozoides ganhe o interior do 
ovócito ou do óvulo e a ativação do metabolismo adormecido do ovo. 
 
 Estruturas dos gametas 
 
 Estrutura do óvulo 
 
 
As células que estão diretamente em contato com o ovócito são as células da corona radiata. 
A zona pelúcida começa a ser secretada quando entra em estágio de folículo II pelo ovócito e 
não pelas células foliculares. 
Em mamíferos, não é apenas o ovócito que é liberado, mas o conjunto de células. 
 
 
 
O óvulo de hamster é circundado pela corona radiata e o cumulus, possuindo espaços entre essas 
células, os quais são preenchidos por uma matriz de ácido hialurônico, a qual não permite a 
entrada de tinta nanquim (formação de barreira). Os espermatozoides reconhecem essa matriz. 
O que é fecundado é o complexo cumulus-ovócito. 
 
 Barreiras para o espermatozoide 
O espermatozoide precisa passar por várias barreiras: 
- Células da corona radiata e cumulus 
- Zona pelúcida 
- Membrana plasmática do ovócito 
 
 
 
 Zona pelúcida 
Ovócitos de mamíferos. Consiste em uma camada hialina com 12um 
de espessura. É resistente, permeável e secretada pelo ovócito. 
Composição - Glicoproteínas: 
- ZP1 (200kDa) 
- ZP2 (120kDa) 
- ZP3 (83kDa) Globulares – se associam formando filamentos 
que são conectados pela ZP1, formando uma trama de filamentos, 
altamente resistente, permitindo nutrição do ovócito e posteriormente 
do zigoto. 
 
Arranjo tridimensional de oligossacarídeos da ZP3 promove ligação 
espécie-específica com receptores da membrana do espermatozoide 
(LIGAÇÃO PRIMÁRIA). Ou seja, é importante para que o esperma-
tozoide reconheça o óvulo devido à sua conformação 3D. 
Para ocorrer a fecundação, o óvulo e o espermatozoide precisam de uma conexão através da 
molécula, onde uma manda mensagem para o outro. 
 
 Citoplasma cortical do óvulo 
Possui grânulos corticais ao redor do córtex delimitados pela mem-
brana que contém enzima. Após o contato com o espermatozoide, 
eles são liberados, deixando seu conteúdo, impedindo que outros 
espermatozoides entrem no óvulo. 
O córtex é rico em actina G (globular) que se polimeriza formando 
filamentos de actina F. para que os grânulos sejam exocitados, eles 
precisam chegar perto da membrana e esse movimento é feito pela 
actina F. Os grânulos corticais são equivalentes ao acrossomo do 
espermatozoide. A exocitose não permite que o espermatozoide se ligue à zona pelúcida. 
 
 
Corona + cumulus 
Z. pelúcida 
Ovócito 
Os grânulos corticais todo tipo de óvulo tem, mas a zona pelúcida com toda a composição é só 
para mamíferos. Outras espécies possuem membrana vitelínica, com papel similar à zona pelú-
cida. 
 
 
Óvulo marcado com imunocitoquímica, no qual os grânulos estão em toda periferia do ovócito. 
 
Em humanos, o óvulo bom possui citoplasma esférico, cumulus saudável. O óvulo ruim possui 
ovócito desregular, sem identificação de celular, zona pelúcia degenerada. Dessa forma, os me-
canismos de fecundação não ocorrem com sucesso. 
 
 Óvulo ruim Óvulo bom 
 
 Estrutura do espermatozoide 
 
- Cabeça: acrossomo e núcleo. O acrossomo recobre o núcleo e é achatado. 
- Pescoço (região de transição onde se localizam os centríolos) 
- Cauda: peça intermediária, peça principal, peça terminal. 
A peça intermediária é a região que contém as mitocôndrias e tem mais citoplasma. O restante 
do flagelo possui o padrão de microtúbulos (peça principal). Quando os microtúbulos começam 
a diminuir, é a parte terminal. 
 
 
 
Os espermatozoides testiculares são incapazes de fertilizar devido à sua fragilidade e imotilida-
de e devem sofrem maturação e capacitação. 
É uma célula muito diferenciada, móvel e que contribuirá com o novo indivíduo, fornecendo os 
centríolos e o material genético. 
 
 Maturação 
 
Conjunto de alterações bioquímicas e funcionais que levam à estabilização de suas estruturas; 
remodelamento da membrana plasmática, aumentando sua habilidade de se ligar à zona pelúcida 
e a tornando mais resistente e apta para penetrar os envoltórios do óvulo. 
Ocorre na cabeça/corpo do epidídimo. Aconteceu paralelamente ao desenvolvimento do epidí-
dimo e das glândulas acessórias 
Duração: aproximadamente 4 dias em humanos e 10-12 dias em roedores. 
O armazenamento ocorre na cauda do epidídimo (reserva espermática) até a ejaculação. 
A cauda possui muita musculatura lisa que faz com que os espermatozoides sejam mandados 
para próstata e outras glândulas acessórias, formando o sêmen. 
O sêmen contém espermatozoides e a secreção das glândulas acessórias (próstata, vesícula se-
minal e glândulas bulbo-uretrais). 2-6ml de sêmen são ejaculados, contendo 40-280 milhões de 
espermatozoides (até 25 milhões fertilidade normal). 
 
Oligospermia = baixa quantidade de espermatozoides. 
 
 Capacitação 
 
Os espermatozoides ejaculados são incapazes de sofrer a reação acrossomal (liberação do con-
teúdo acrossomal) e ficam presos no cumulus, sendo incapazes de se fundirem ao óvulo, ficando 
presos no ácido hialurônico. Para isso, sofrem capacitação que ocorre dentro do sistema repro-
dutor feminino. 
A capacitação é o conjunto de alterações fisiológicas que tornam o espermatozoide competente 
para fertilizar. Consiste de alterações que tornam os espermatozoides hiperativos e aptos a 
sofrerem a reação acrossomal. É direcionada por substâncias secretadas pelo trato genital femi-
nino, em especial a mucosa tubária, como por exemplo, íons bicarbonato. 
Duração: 6-7hs em humanos, 1h no camundongo, 6hs no rato. 
Em 30 minutos, os espermatozoides chegam ao sítio de fertilização, mas são inaptos para fertili-
zar, pois não foram capacitados. Os espermatozoides ficam retidos no istmo da tuba uterina, 
podendo fertilizar por até 6 dias. Quase todas as gestações resultam de relações sexuais durante 
um período de seis dias após a ovulação. 
Os espermatozoides que chegam por último são os mais fáceis para serem fecundados, pois 
serão melhores capacitados. 
 
Espermatozoides se ligam ativamente às células epiteliais na região do istmo tubário  Período 
de competência de curta duração  Liberação de “pacotes” de espermatozoides em vários in-
tervalos – prolonga as chances de sucesso da fertilização. 
 
 Eventos da capacitação 
 
 
 
Induzida artificialmente em fertilização in vitro. 
 
 
 Alterações nos espermatozoides 
 
 
 
 Transporte dos espermatozoides 
 
Dos espermatozoides ejaculados, poucos chegam à ampola. Dois tipos de transporte: 
 
 Transporte rápido 
Ação muscular do trato genital feminino – contração da musculatura do útero e tubas uterinas. 
Estimulada pelo hormônio oxitocina liberado durante o ato sexual 
 Transporte lento (2-3 mm/h) devido à motilidade dos espermatozoides. 
 
Local da fertilização: A maioria dos espermatozoides é perdida durante a passagem em direção 
às tubas. Apenas cerca de 200 chegam à ampola, o sítio de fertilização. Os espermatozoides 
permanecem capazes de fertilizar por até 80horas no trato genital feminino. 
 
 
 
 Atração dos espermatozoides 
 
 Distâncias maiores: O espermatozoide se locomove por um gradiente de termotaxia. 
Na tuba, existe um gradiente térmico (termotaxia) que atrai o espermatozoide até a 
ampola. Existe uma diferença de 2ºC entre o istmo e aampola, sendo o microambiente 
da ampola mais quente do que o istmo. 
 Distâncias menores: Deslocamento por gradiente químico (quimiotaxia), no qual as 
células do cummulus ou da corona radiata desprenderiam substâncias quimotáteis. O 
espermatozoide, quanto mais se aproxima dessas substancias, mais ativo se torna. 
Quimioatrativos: 
Progesterona (secretada pelas células do cumulus) 
Receptor olfatório (OR1D2) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Fertilização 
 
É a fusão das células haploides para formação de um novo indivíduo com potencial genético 
derivado de ambos os pais Compreende duas finalidades independentes: 
Sexual – combinação dos genes 
Reprodutiva – formação de novo indivíduo 
É mais uma sequência precisa de eventos do que um fenômeno isolado. Série complexa de 
eventos interdependentes que culmina com a formação de um zigoto com potencial genético 
diferente de ambos os pais. A interrupção em qualquer etapa desta sequência irá causar falha no 
processo. Requer a comunicação molecular entre óvulo e espermatozoides. 
 
 Eventos da fertilização: Quatro grandes etapas, sendo que na fertilização externa, as 
etapas 1 e 2 são muito importantes. O reconhecimento ocorre devido às proteínas da zo-
na pelúcida. 
1. Contato e reconhecimento entre gametas 
2. Regulação da entrada do espermatozoide no óvulo (apenas um espermatozoide) 
3. Fusão do material genético 
4. Ativação do desenvolvimento e metabolismo do ovo 
 
Eventos dependem dos mecanismos reprodutivos, do ambiente em que o desenvolvimento em-
brionário ocorrerá e das características dos gametas. 
 
- Fertilização interna (homens e roedores): Envolve mecanismos de cópula e preparo para 
fertilização. 
- Fertilização externa (ouriço-do-mar): Envolve mecanismos de atração e reconhecimento dos 
gametas de modo a evitar a fertilização inter-específica. 
 
 
 
 
 Reação acrossômica 
 
Direcionada pelo aumento intracelular de cálcio. Surgem perfurações no acrossomo - resultado 
da fusão das membranas plasmática e acrossomal – semelhante a processo de exocitose. 
Consequência: Liberação das enzimas acrossomais que digerem a zona pelúcida. 
 
 Principais componentes acrossomais 
-Proteínase ácida – hidrolisa proteínas em pH ácido 
- Colagenase – digere colágeno 
- Acrosina – Protease que digere proteínas da zona pelúcida e 
media a ligação com a zona pelúcida 
- Betaglucuronidase 
- Hialuronidade 
- Neuraminidase 
- Fosfolipase C 
 
Impedem a ligação de espermatozoides que não sofreram a RA, e mantém os que já sofreram 
ligados (Ligação secundária). 
 
 
 
Quando o espermatozoide toca na camada gelatinosa do ovo no ouriço-do-mar, ocorrem dois 
eventos importantes. O primeiro é a ruptura da membrana acrossômica, na sua parte anterior, e 
da membrana plasmática do espermatozoide, fusionando-se entre si e liberando o conteúdo 
acrossômico na camada gelatinosa do ovo, que constitui a reação acrossômica. O responsável 
por esse evento é um mucopolissacarídeo que faz parte da camada gelatinosa. Quando o esper-
matozoide toca nesse mucopolissacarídeo, ocorre uma despolarização da membrana plasmática 
e íons Ca
2+
 ganham o seu interior. 
O segundo evento é a formação do processo acrossômico. Com a entrada de Ca
2+
, cria-se um 
gradiente osmótico que atrai água para o interior do espermatozoide. A α-actina se polimeriza 
em F-actina criando uma invaginação na membrana posterior do acrossomo que se projeta em 
direção à camda vitelínica, recebendo o nome de processo acrossômico. 
 
 
 
 Bloqueio à poliespermia 
 
No ouriço-do-mar temos duas maneiras de evitar que mais de um espermatozoide consiga entrar 
no ovo: o bloqueio rápido, porém passageiro, e o bloqueio lento, mas definitivo. 
 
 Bloqueio rápido 
 
Ocorre por uma despolarização da membrana plasmática do ovo. Para que o espermatozoide 
penetre no ovo, este deve ter a sua membrana polarizada. No meio do ovo existe uma grande 
concentração de íons Na
+
 (polarizada). O caso inverso ocorre com o íon K
+
. Potencial de mem-
brana em repouso de aproximadamente -70mV, sendo o lado interno mais negativo. 
Quando o primeiro espermatozoide toca a membrana plasmática do ovo, ela despolariza e o Na+ 
passa para o seu interior (onda de despolarização – abertura canais de sódio), ocorrendo saída de 
K+. Isso faz com que o potencial de membrana suba para +20mV ficando agora o lado interno 
positivo. 
O espermatozoide contém uma proteína fusogênica capaz de abrir os canais de Na+, a qual é 
regulada pela mudança elétrica na membrana do ovo. 
Impede a fusão com a membrana de outros espermatozoides. 
 Bloqueio lento 
 
A despolarização da membrana do ovo se estende por pelo menos 1 minuto, após o qual a 
membrana se repolariza e outros espermatozoides, presos à membrana poderiam ganhar o seu 
interior. Para evitar isso, é necessário outro mecanismo, sendo esse a reação cortical que consis-
te na fusão e posterior exocitose do conteúdo dos grânulos corticais entre a membrana plasmá-
tica e vitelina. 
Abaixo da membrana plasmática do ovo de ouriço-do-mar, há pequenos grânulos. O conteúdo 
desses grânulos corticais é glicoproteico. Entre as proteínas existem as proteases, que dissolvem 
a membrana vitelina no ponto onde ela se prende às proteínas da membrana plasmática, des-
prendendo os espermatozoides a ela aderidos. Outras proteínas criam um gradiente osmótico 
entre a membrana plasmática e a vitelina, atraindo água e criando um espaço entre a membrana 
vitelina e a plasmática. A membrana vitelina passa então a ser chamada de membrana de 
fertilização. 
Quem causa a exocitose dos grânulos corticais são os íons de cálcio. Após os íons de cálcio 
terem realizado o seu papel, que é o de aderir os grânulos corticais à membrana plasmática do 
ovo e fazer a sua exocitose, eles são sequestrados para o interior do retículo endoplasmático. 
No camundongo, a reação acrossômica é induzida quando a ZP3 estabelece ligações cruzadas 
com os receptores da membrana plasmática do espermatozoide. Essa enzima se liga aos resíduos 
de carboidratos da glicoproteína ZP3. Essa união ativa as proteínas G na membrana plasmática 
do espermatozoide responsáveis pela abertura dos canais de cálcio presentes na membrana e que 
seriam os responsáveis pela exocitose do conteúdo acrossômico. 
Entre o conteúdo da vesícula acrossômica há uma variedade de proteases que perfuram a zona, 
permitindo que o espermatozoide adentre no ovo. As enzimas dos grânulos corticais modificam 
a zona pelúcida, impedindo a ligação de espermatozoides. 
 
 
Onda de liberação de cálcio no citoplasma do ovo 
 
 
 
 Fusão da membrana plasmática dos gametas 
 
A fusão dos gametas depende da interação entre uma proteína do espermatozoide e outra proteí-
na do ovo associada à integrina CD9. No lado do espermatozoide, o responsável pela fusão pa-
rece ser uma proteína semelhante a uma imunoglobulina denominada izumo. 
 
 Entrada do espermatozoide no óvulo 
 
O espermatozoide entra paralelamente no óvulo (na região acrossomal) para ter mais receptores, 
mantendo-os aderidos. A cabeça e o axonema entram no citoplasma do ovócito, mas a membra-
na plasmática permanece fora. 
 
 
 Ativação do metabolismo do óvulo 
 
Óvulo – célula metabolicamente inativa. Estímulo para completar a segunda divisão meiótica, 
parada em metáfase. Formação do óvulo haploide e do segundo corpúsculo polar. 
 
 Fusão dos pró-núcleos 
 
Após o término da meiose o material cromossômico do óvulo descondensa – formação do pró-
núcleo feminino. Descondensação da cromatina do espermatozoide e aumento do volume nu-
clear – formação do pró-núcleo masculino. 
Depois que o espermatozoide entra, sofre um giro de 180º,o que lhe permite colocar o centríolo 
virado para o pró-núcleo feminino. Esse centríolo organiza os microtúbulos que aproximam os 
pró-núcleos (núcleo dos gametas). 
O que o zigoto tem proveniente do espermatozoide é o centrossomo e o pró-núcleo masculino. 
As outras estruturas do espermatozoide se desintegram totalmente. 
A orientação do espermatozoide ao entrar no ovo difere entre os animais. No ouriço-do-mar e 
nos peixes ele entra perpendicularmente ao cone de implantação e nos mamíferos, o faz tangen-
cialmente. Durante a reação acrossômica, a porção externa da membrana acrossômica do hams-
ter se vesicula e desaparece, ao passo que a membrana interna reverte sua orientação fundindo-
se com a membrana plasmática do espermatozoide. O conteúdo enzimático da bolsa acrossômi-
ca derrama, ao romper a membrana externa, entre as células da corona radiata, quebrando os 
vínculos entre elas e permitindo o acesso à ZP do ovo. 
A entrada do espermatozoide no óvulo ou no ovócito representa o início da fecundação. O seu 
término é a formação do sincarion ou união dos pró-nucleos (cariogamia). 
O núcleo do espermatozoide, após entrar no óvulo, sofre uma série de modificações, como a 
quebra do seu envoltório nuclear, a desespiralização da sua cromatina e a formação de um 
novo envoltório nuclear. O óvulo emite uma protuberância ao ser tocado pelo espermatozoide 
– o cone de implantação – e, desse cone, o pró-núcleo masculino começa o seu deslocamento 
para o encontro com o pró-núcleo feminino. 
O movimento do pró-núcleo masculino é mediado pelas fibras do áster que irradiam da dupla 
de centríolos. As fibras estendem-se desde as proximidades do pró-núcleo masculino até o cór-
tex do ovo, alongando-se na direção do pró-núcleo feminino, que vai se deslocando na direção 
do masculino sob a ação das fibras, terminando na fusão dois pró-núcleos. 
O áster nos mamíferos é de origem materna, e a singamia não ocorre pela fusão dos pró-núcleos. 
Quando o espermatozoide entra no ovócito, este finaliza a meiose. Após o termino da meiose, 
dá-se um período S e ambos os pró-núcleos progridem individualmente na divisão mitótica. 
Ocorre a quebra dos envoltórios nucleares e os cromossomos se misturam, formando uma placa 
equatorial comum. 
Nos mamíferos, o ovo estaciona na metáfase II. Com a chegada do espermatozoide, conclui-se 
a divisão meiótica. A meiose permanece em diplóteno por um longo período de tempo. As 
cromátides, nesse estagio de permanência, se descondensam e se tornam ativas. 
 
Descondensação do núcleo do espermatozoide 
Presença do segundo corpúsculo polar. Neste estágio os pró-núcleos feminino e masculino são 
indistinguíveis. 
 
 
O fuso mitótico é organizado a partir dos centríolos dos espermatozoides, pois o óvulo não tem 
centríolos. Ocorre replicação do DNA dos pró-nucleos e migração e aproximação dos pró-
núcleos. Os cromossomos condensam, o envoltório nuclear se desagrega, e os cromossomos se 
posicionam na placa metafásica. Não se forma em humanos um núcleo zigótico diploide. O 
desenvolvimento embrionário inicia. 
 
 
 
Consequências: 
1) Introdução do centríolo paterno na célula ovo 
2) Aumenta a variabilidade genética através do embaralhamento dos cromossomos maternos e 
paternos 
3) Restauração do numero cromossômico diploide normal (46) 
4) Estabelecimento do sexo genético em mamíferos – determinado pelo tipo de espermatozoide 
que fertiliza (X ou Y) 
5) Ativação do metabolismo do ovo e do início do desenvolvimento