Livro de reprodução animal Hafez & Hafez

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104 PARTE 11:FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
Capu!epididymis
(cabeça)
Corpus
epididymis
(corpo)
Vasoeferente
Vasodeferente
Retetestis
Túbuios
seminíferos
FIGURA 7-7. Alças dos túbulosseminíferos,Tetetestise sistemade
ductosexcurrentesnocarneiro.A viapelaqualosesperrnatozóidessão
transportadosparao exteriorestáindicadaporflechas.(Modificadode
SetchellBP.In: Cole HH., CuppsPT, eds.Reproductionin Domestic
Animais.NewYork:AcademicPress,1977.)
BARREIRA SANGÜÍNEO- TESTICULAR
JunçõesCelulares
Os túbulosseminíferosnão são penetradospor vasos
sangüíneosou linfáticos.Além disso,ascélulasgerminativas
emdesenvolvimentodentrodos túbulossãoprotegidasdas
modificaçõesquímicasno sanguepor umabarreiraespecia-
lizadadepermeabilidade.Essabarreirasangüíneo-testicular
temdoiscomponentesprincipais:(a) a barreiraincompleta
ouparcialdascélulasmióidesquecircundamo túbuloe (b)
asjunçõesúnicasentreascélulasdeSertoliadjacentes.
CAMADAMIÓIDE.A membranabasalou túnicaprópria
quecircundaos túbulosseminíferoscontémumacamadade
célulasmióidescontráteis(Fig.7-9).Em algumasespécies,a
maioriadasjunçõescelularesdessacamadaestáseladaporuma
aposiçãocompactadasmembranascelularesadjacentes.Essa
barreira,contudo,nãoé bemdesenvolvidano touro,no car-
neiroenocachaçoepodeserdeumaperrneabilidaderelativa-
mentesemimportâncianostestículosdeanimaisdomésticos.
JUNÇÕESDASCÉLULASDESERTOLI.Considera-sequea
principalbarreiradepermeabilidadeentreo sangueeos tes-
tículossejamos complexosnasjunçõesentreascélulasde
Sertoli adjacentes.Essasjunções Sertoli-Sertoli, situadas
próximasà basecelular,contêmmúltiplaszonasde adesão
(junçõescompactas)ondeasmembranasopostassefundem.
As junçõesoclusivasdividemostúbulosseminíferosemdois
t
LOCAL DA
INVERSÃO
ONDA
ESPERMATOGÊNICA
RETE TESTlS
FIGURA 7-8. Um túbulo seminíferono qual a onda do epitélio
seminífero está representadaesquematicamenteao longo do
comprimentodo túbulo.A sucessãodosestágiosI a XII, o localda
inversãono meiodo túbuloe a relaçãodaondacoma Tetetestissão
mostrados.Os estágiosmais avançadosde cada onda estão
localizadosmaispróximosà Tetetestis.Um túbuloseminíferopode
conter quinze ou mais ondas espermatogênicascompletas.
(Adaptadode PereyB, Clermont Y, Leblond CP. The waveof the
seminiferous epithelium in the ratoAm J Anat 1961;108:47-77.)
compartimentosdistintos: (1) um compartimentobasal
contendoespermatogôniaseespermatócitospreleptotenose
(2) um compartimentoadluminal, contendo os estágios
mais avançadosde espermatócitose espermátidas,que se
comunicamlivrementecomo lúmendo túbulo.
O compartimentobasalé livrementeacessívelaoscompo-
nentesquepenetrarampreviamentena camadamióide.A
segundabarreira,compostadasjunçõesoclusivasentreascélu-
lasdeSertoli,possuiumagrandevariaçãodepermeabilidade,
desdeumaexclusãocompletade algumassubstânciasatéa
transferênciadeoutrasaproximadamentelivres.Essaperrnea-
bilidadediferencialpareceserimportanteparaa manutenção
deumambienteadequadoàfunçãoesperrnatogênicadostúbu-
los. A barreirasangüíneo-testicularnão apenasimpedea
entradade certassubstâncias,mastambémparecefuncionar
na retençãodeníveisespecíficosdeoutrassubstâncias,como
andrógenoligadoa proteína(ABP), inibinae inibidoresenzi-
máticos,dentrodocompartimentoluminaldostúbulos.
SecreçõesFluidas
As esperrnátidasproduzidasnafasefinaldaespermiogênese
sãoliberadasdurantea esperrniaçãoparadentrodo lúmendos
túbulosseminíferoscomoesperrnatozóidesimaturos.Essascélu-
las esperrnáticas,imóveis,sãoimpulsionadasdos túbulospor
secreçõesfluidasoriginadasdascélulasdeSertoli.O trânsitoden-
trodoepidídimoé auxiliadoporsecreçõesdaretetestis,porele-
mentoscontráteisdostestículos(p.ex.célulasmióidesecápsu-
latesticular)epeloscíliosquesealinhamnosduetosdeferentes.
o fluidotesticularéumasecreçãocompostadecélulasde
Sertoliedecélulasepiteliaisdelimitandoaretetestis(Fig.7-9).
As célulasdeSertoli,porém,sãotidascomoafontepredomi-
nantedefluidoquedeixaostestículos.Julga-sequeasecreção
fluidadascélulasdeSertoliocorraporqueprocessosdetrans-
porteativoempurramsolutosdentrodocompartimentoadlu-
minal,formandoassimum gradienteosmótico.Essefluido
contémváriasproteínasespeciais,incluindoABp, queésecre-
tadodentrodo lúmendo túbuloseminíferopelascélulasde
Sertoli.O ABP formaumcomplexocomosandrógenospro-
duzidospelascélulasdeLeydig.O complexoresultanteajudao
trânsitodeandrógenosdentrodacabeçadoepidídimo.
CAPÍTULO 7: ESPERMATOZÓlDESE PLASMA SEMINAL 105
ControleEndócrinoda Espermatogênese
A funçãotesticularnormal requerestímulohormonal
dasgonadotrofinashipofisárias,que,por suavez,sãocontro-
ladaspelasecreçãopulsátildo hormônioliberadordegona-
dotrofinas(GnRH) do hipotálamo(Fig. 7-10).A restaura-
ção da espermatogênesepode ser implementadaem ratos
hipofisectomizadospelo tratamentocomFSH e LH ou com
FSH e testosterona,indicandoque o suportehipofisárioé
essencialporque a hipofisectomia,remoçãocirúrgicada
hipófise, resulta na cessaçãoda espermatogênese.Altas
dosesde testosterona,todavia,mantêma espermatogênese
Secçãotransversal
aumentadade túbulo
seminífero
Fluidoda
retetestis
Túbulos
seminíferos
Caudadoepidídimo
Célulasde Sertoli
em ratoshipofisectomizados,desdequeo tratamentoseja
iniciadoimediatamenteapósa remoçãodahipófise.Outras
espécies,porém,requeremFSH emadiçãoaoesteróidepara
amanutençãodaespermatogênese.Outroshormônioshipo-
fisários(p. ex. prolactina,hormôniodo crescimentoe hor-
môniosestimulantesdatireóide)podemterpapéissecundá-
riosno suportedafunçãotesticular.
Os testículosnãoapenasproduzemo principalandrógeno,
atestosterona,comotambémumasériedehormôniosesterói-
desrelacionados.A principalaçãodosandrógenosé sobreas
célulasdeSertolienãotantodiretamentesobreascélulasger-
minativas.As célulasmióidestambémparecemserandróge-
nosdependentes.Essadependênciaesteróideésentidanapro-
duçãopulsátilde andrógenospelascélulasintersticiaisde
Leydig,queestãoadjacentesaostúbulosseminíferos(Fig.7-
10).As célulasdeLeydigsãoestimuladasa secretarandróge-
nosatravésdepulsosdeLH hipofisário.Os andrógenosprodu-
zidospelascélulasdeLeydignãosomentesedifundemdentro
Célulasmióides
FIGURA 7-9. Fonte dos fluidos
testiculare da retetestis.Essesfluidos
misturam-se na rete testis e são
excretadosdentrodo sistemadeduetos
excurrentes do macho. O fluido
testicularé secretadopelascélulasde
Sertoliparadentrodo lúmendo túbulo.
Um túbulo seminíferofoi puxado do
testículo,aumentadoe expandidoem
corte transversal para mostrar a
microanatomiado epitélioseminífero.
dascélulasdeSertoliadjacentes,comotambémsãosecretados
parao sangue,onderetroalimentarãoo hipotálamoeahipófi-
separabloqueara liberaçãode LH adicional(Fig. 7-10).A
outragonadotrofinaprincipal,FSH, estimulaa produçãode
ABP einibinapelascélulasdeSertoli.O ABP formaumcom-
plexocomandrógenose é transportadocomosespermatozói-
desparao epidídimo.As célulasepiteliaisdoepidídimoreque-
remníveisrelativamentealtosdeandrógenosparasuafunção
normal.A inibinatemo efeitode retroalimentaçãonegativa
sobrea secreçãodeFSH, masnãosobreo LH. Emboragrande
partedatestosteronasecretadaparadentrodostúbulossemi-
níferosseja convertidaem diidrotestosterona(DHT) pela
enzima5a-esteróideredutase,umacertaquantidadeéconver-
tidaemestrógenopelaenzimaaromarase.Um nível relativa-
mentealtodetestosteronaé necessárioparaa maturaçãodas
espermátidas.
As célulasgerminativase asdeSertoli regulamrecipro-
camenteassuassecreçõescíclicasdeproteínasao longoda
106 PARTE II: FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
FIGURA7-10. Controleendócrinodafunçãotesticularemmamíferos.
O hipotálamosecretagonadotrofina,um hormônio liberadorde
hormônio(GnRH), queestimulaa secreçãodeLH e FSH dahipófise
anterior.O LH estimulaascélulasintersticiaisde Leydiga produzir
andrógenos,principalmentetestosterona.Os andrógenossãosecretados
paradentrodacorrentesangüínea,ondeprovocamo desenvolvimento
dascaracterísticassexuaissecundáriasdomachoe o desenvolvimentoe
a manutençãodo tratoreprodutivomasculino.Os andrógenos
suprimema secreçãode GnRH, LH e F5H por retroalimentação
negativasobrea hipófisee o hipotálamo.A testosteronatambémé
secretadadentrodo túbulo seminífero,onde é necessáriapara a
manutençãodaespermatogênese.O FSH interagecomosreceptoresdas
célulasdeSertoliparaaproduçãodaproteínacarreadoradeandrógenos
(ABP), para a conversãode testosteronaem diidrotestosterinae
estrogênio,para a estimulaçãoda espermatocitogênese,para
complementoda liberaçãode espermatozóides(espermiação)e
secreçãodeinibina.A inibinasecretadadentrodacorrentesangüínea
temefeitoderetroalimentaçãonegativasobrea secreçãodeFSH, mas
não sobreo LH. (De KaltenbackCC, Dunn TG. Endocrinologyof
reproduction.In: HafezESE.Reproductionin FarmAnimais.4th ed.
Philadelphia:Lea& Febiger,1980.)
extensãodostúbulosseminíferos.Esseprocessoé amplifica-
dopelascélulasmióidespormeiodatransformaçãodosfato-
resdecrescimento,dosmoduladoreshumoraise damodifi-
caçãodamatrizextracelular.A ativinaea inibina,secretadas
pelascélulasde Sertoli, possuemcaracterísticasnotáveis
paragerarumasériediversadesinais.As ativinas,potentes
dímerosde liberaçãode FSH (dímerosda subunidade-Bda
inibina), possuemmecanismosparácrinos(inibindo o hor-
môniodo crescimentoe a secreçãoadrenocorticotrófica)e
autócrinos(estimulandoa secreçãodeFSH). A ativinae a
inibinaatuamtambémdentrodasgônadascomomodulado-
res autócrinose parácrinosda produçãode esteróides,de
outroshormôniose de fatoresdo crescimento.O fator de
crescimentotransformador(TGF), um peptídeomultifun-
cional induzidoemrespostaaesteróides,podeestarenvolvi-
do com a regulaçãoda função testicular.Dois gruposde
compostosestãoenvolvidoscoma regulaçãodo eixo hipo-
tálamo-hipófise-gonadal.Essesgruposincluem: (a) neuro-
transmissores,dopamina,serotoninae norepinefrinae (b)
opióidescerebraise outrospeptídeos.Outros moduladores
fisiológicos de proliferação celular, como os calônios,
influenciamo ciclo celulardo epitélioseminífero.
TRÂNSITO EPIDIDIMÁRIO, MATURAÇÃO E
ESTOCAGEM ESPERMÁTICA
Os espermatozóidestesticularessão transportadosdos
testículospor um dueto altamenteconvoluto conhecido
comoepidídimo(Fig.7-7).O epidídimonãosomentetrans-
portaosespermatozóidesdistalmentedostestículosparaos
vasosdeferentes,como tambémdurante este trânsitoos
espermatozóidespassampor um processode maturaçãono
qualganhama capacidadepotencialdefertilizaros óvulos.
Essa maturaçãoenvolve várias modificaçõesfuncionais,
incluindo desenvolvimentodo potencial para sustentara
motilidade,perdade águaprogressiva,migraçãodistal e
eventualperdadagotacitoplasmática.A capacidadefuncio-
nal dasváriascélulasepiteliaisque revestemo epidídimo,
daísuainfluênciasobreo processodematuraçãoespermáti-
ca,é mantidapelosandrógenostesticulares.
Mecanismosde Transporte
A passagemdosespermatozóidesatravésdosepidídimos
dependede contraçõeslocalizadasna parededo duetocom
umafreqüênciadecercadetrêsporminuto.Os espermatozói-
dessãotransportadosatravésdosepidídimosemcercade7dias
no touro,12diasno cachaçoe 16diasno carneiro.O tempo
detrânsitopodeserreduzidode10a20%peloaumentodafre-
qüênciadeejaculação.Os elementoscontráteisdaparededos
epidídimosmostramdiferençasregionais,como o conteúdo
dascélulasdosmúsculoslisos,queaumentaprogressivamente
dacaudadoepidídimoparao vasodeferente.
Maturação e EstocagemdosEspermatozóides
As modificaçõesfuncionais que ocorrem durante o
trânsito dos espermatozóidesno epidídimo envolvem a
maturaçãodasorganelascelulares.Por exemplo,o desen-
volvimentodacapacidadedemotilidadeespermáticarefle-
te modificaçõesqualitativase quantitativasnos padrões
metabólicosdo aparelhoflagelar.Emboraos espermatozói-
desmadurosdo epidídimoestejamrelativamentequiescen-
tesdentrodesteórgão,elesdemonstramrapidamentemoti-
lidadeapósaremoçãoeexame.O processodematuraçãoem
queosespermatozóidesepididimáriosalcançama capacida-
dedemotilidadeprogressivaenvolvemodificaçõesnaflexi-
bilidadee nospadrõesdemovimentodeseusflagelos.Uma
rápidaprogressãoretilínea apareceprimeiro no centrodo
corpodoepidídimoempoucosespermatozóidese toma-seo
padrãopredominantedemotilidadedosespermatozóidesda
caudae do vasodeferente.
Os componentesdas secreçõesdas células epiteliais
revestindoo epidídimo,comoa "imobilina"emalgunsani-
maisde laboratórioe o "fatorquiescente"no touro,prova-
velmenteprolongama sobrevivênciaespermáticaevitando
metabolismodesnecessário.A proteínademotilidaderetilí-
neapareceserimportanteparaalcançarmotilidadeprogres-
sivaemespermatozóidesdo epidídimodetouros.
O trânsitoatravésdo epidídimoestáassociadocomsig-
nificativasmodificaçõesna cromatinadonúcleoespermáti-
co. EssecomplexoDNA-proteína, quejá foi julgadorelati-
vamenteinerte apóssua condensaçãoduranteas últimas
fasesda espermiogênese,sofreumacompactaçãoadicional
duranteo trânsitoepididimário.
Duranteo trânsitoepididimário,a gotamigradaregião
docoloparaumaposiçãopróximaaoannulus.A presençade
gotaemumnúmerosignificativodeespermatozóidesejacu-
ladosé um sinal de imaturidade.Modificaçõesassociadas
coma maturaçãodo acrossomotambémforamnotadasna
maioriadasespéciesdurantea passagempelo epidídimo.
Emboramodificaçõesmarcantesocorramemalgumasespé-
cies,nosanimaisdomésticoselassãomaislimitadasa uma
sutilreduçãonasdimensõesdo acrossomo.
DesenvolvimentodeFertilizaçãoPotencial
noEpidídimo
Osespermatozóidesdesenvolvemsuahabilidadeinicialde
fertilizarosóvulosduranteseutransporteaolongodoepidídi-
mo.Suacapacidadefertilizanteé consideradapotencialdesde
queelespassemporcapacitaçãoantesquepossampenetrarno
óvulo.Os espermatozóidestesticularessão inférteismesmo
quandoinseminadosem númerorelativamentegrande.A
faltadefertilidadedosespermaxozóidesdacabeçadoepidídi-
mo podeestarrelacionadaà motilidade,pois elespossuem
movimentosativosnadandocircularmente,porém,aindasão
incapazesdo movimentounidirecionalvigorosodosesper-
matozóidesque possuema habilidadede executarrotação
longitudinal.As modificaçõesqueocorremduranteo trânsi-
to epididimário,taiscomomovimentoe perdada gota,e o
aumentodagravidadeespecíficasãodedifícil interpretaçãode
umpontodevistafuncional.O desenvolvimentodahabilida-
de fertilizanteestáassociadocom modificaçõesem vários
aspectosda integridadefuncionaldos espermatozóides:(a)
desenvolvimentodepotencialparasustentarmotilidadepro-
gressiva,(b) alteraçãodospadrõesmetabólicose dasituação
estruturaldeorganelasdacaudaespecíficas,(c) modificações
nacromatinanuclear,(d) modificaçõesnanaturezadasuper-
fíciedamembranaplasmática,(e)movimentoeperdadagota
citoplasmáticae (f) modificações,pelo menosem algumas
espécies,daformadoacrossomo.
EstocagemdeEspermatozóides
O principal lugar de estocagemdos espermatozóides
dentro do trato genital masculinoé a porção caudalou
caudado epidídimo,quecontém70% do númerototal de
espermatozóidesnos ductosexcurrentes,enquantoque os
vasosdeferentescontêm apenas2%. Os espermatozóides
presentesno ductoepididimário,desdeacabeçaatéacauda,
CAPÍTULO 7: ESPERMATOZÓlDESE PLASMA SEMINAL 107
sãochamadosde reservaextragonadal,mesmoqueapenas
aquelesna secçãodistal da caudapossamser ejaculados.
Emborao ambientesejafavorávelà suasobrevivência,os
espermatozóidesnão sãopreservadosindefinidamente.
DisponibilidadedeEspermatozóidesNãoEjaculados
A maiorpartedosespermatozóidesnãoejaculadoséeli-
minadagradualmenteporexcreçãona urina.Os espermato-
zóidesque não são eliminadosna urina passampor uma
senescênciagradual.Primeiramente,elesperdemahabilida-
defertilizante,depoisamotilidadee,finalmente,sedesinte-
gram.As ejaculaçõesobtidasapósumprolongadodescanso
sexualgeralmentecontêmumaaltaporcentagemde esper-
matozóidesemdegeneraçãoou "velhos".
PLASMA SEMINAL
O significadofuncionaldoplasmaseminaléquestionável
pois, em algumasespécies,é possívelinduzirgestaçãocom
inseminação feita com espermatozóidesdo epidídimo.
Todavia,o plasmapareceserum componenteessencialna
coberturanatural,porqueservecomotransportadoreprotetor
dosespermatozóides.Aimportânciadessepapelvariaporque
osespermatozóidessãoejaculadosdiretamentedentrodoútero
emalgumasespécies(p.ex.,porcae égua).O plasmaseminal
parecesermaisimportantenacoberturanaturaldaovelhaeda
vaca,emqueo ejaculadoédepositadonavagina.
GLÂNDULAS ACESSÓRIAS
A fontedosconstituintesdoplasmaseminalvariacomas
espéciescomovariatambémo númeroe o tamanhodosórgãos
acessórios.O plasmaseminalé umasecreçãocompostaprove-
nientedeumasériedefontes,incluindoostestículos,osepidí-
dimose asglândulasacessóriasdomacho(Fig.7-11).A única
glândulaacessóriacomuma todososmamíferoséapróstata.O
epidídimoouseuanálogofuncionaleosvasosdeferentessãoos
únicosórgãosacessóriospresentesempássaroserépteismachos.
ConstituintesBioquímicosdoPlasma Seminal
O plasmaseminalraramentecontémaltosníveisdeácido
cítrico, ergotioneína,frutose,glicerilfosforilcolinae sorbitol
(Tab.7-1).Quantidadesapreciáveisde ácidoascórbico,ami-
noácidos,peptídeos,proteínas,lipídeos,ácidosgraxosenume-
rosasenzimastambémestãopresentes.Constituintesantimi-
crobianos,incluindo imunoglobulinasda classeIgA, fazem
partedoplasmaseminal.Além disso,umavariedadedesubs-
tânciashormonaisincluindoandrógenos,estrógenos,prosta-
glandinas,FSH, LH, materialsemelhanteà gonadotrofina
coriônica,hormôniodo crescimento,insulina,glucagon,pro-
lactina,relaxina,hormônioliberadordatireóideeencefalinas
temsidodetectadano plasmaseminal.
METABOLISMO ESPERMÁTICO
O carátermóveldosespermatozóidespermiteummeio
facilmentedistinguíveldedeterminarseuestadofisiológico.
108 PARTE 11:FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
Glândulas
vesiculares
Glândulas
vesiculares
Glândulas
bulbouretrais
Glândulas
bulbouretrais
SÊMEN
FIGURA 7-11. Além de uma pequena'quantidadede fluido
testicular,o sêmenejaculadoda maioriadosanimaisdomésticosé
compostodecontribuiçõesdeváriosórgãosacessóriosincluindoo
epidídimo(CABEÇA, CORPO e CAUDA), glândulasampolares
(AMP), glândulasvesiculares,glândula prostáticae glândulas
bulbouretrais.A contribuição relativa das glândulasvaria não
apenasentre espécies,mas tambémentre indivíduosdentro de
umaespéciee entreejaculadosdo mesmoanimal.
Porém,a motilidade,por si própria,nãoprevêacuradamen-
te a capacidadefertilizantepotencial.A energianecessária
paraa motilidadeé derivada,aparentemente,dasreservas
intracelularesdeATP (trifosfatodeadenosina).A utilização
deATP pareceserreguladapelonível endógenodecAMP.
O cAMP nãosóregulaa degradaçãodoATP, comotambém
temefeitodiretosobrea motilidadeespermática.
Emborafaltemmuitasdasorgahelasassociadascomproces-
sosmetabólicos,osespermatozóidessãometabolicamenteativos
porquepossuemasenzimasnecessáriasparaexecutarasreações
bioquímicasdaglicólise(ciclode Embden-Meyerhof),o ciclo
ácidotricarboxílico,a oxidaçãodeácidosgraxos,o transporte
eletrônicoe,possivelmente,aderivaçãomonofosfatohexose.
Glicólise
Sobcondiçõesanaeróbicas,istoé,naausênciadeoxigê-
nio, osespermatozóidesdegradamglicose,frutosee manose
em ácidolático. Essaatividadeglicolíticaou, maiscorreta-
mente,atividadefrutolíticaporquea frutoseé o principal
açúcarseminal,permitea sobrevivênciadosespermatozói-
dessobcondiçõesanaeróbicas.Essacaracterísticaé impor-
tantedurantea estocagemdosespermatozóidesparautiliza-
çãoeminseminaçãoartificial.
ResPiração
Os espermatozóidesusamuma variedadede substratos
na presençadeoxigênio.Suaatividaderespiratóriafornece
osmeiosparautilizaro lactatoou o piruvatoresultantesda
degradaçãoda frutose paraproduzirdióxido de carbonoe
água.Essavia oxidativa,localizadanasmitocôndrias,écon-
sideravelmentemais eficientena produçãode energiado
quea frutólise.Usandoessesprocessoscatabólicos,osesper-
matozóidesconvertem a maioria da energia em ATP.
Emboragrandepartedo ATP sejautilizadoparao processo
demotilidadeconsumidoradeenergia,algumaparteé usada
paramantera integridadedosprocessosativosdetransporte
das membranasespermáticas.Esses processosativos de
transporteimpedema perdadecomponentesiônicosvitais
da célulaespermática.Na ausênciade substratosexógenos,
osespermatozóidesusamsuasreservasintracelularesdeplas-
malogênioparafornecerenergianumabasea curtoprazo.
ASPECTOS IMUNOLÓGICOS DOS ESPERMATOZÓIDES
Antigenicidadede Espermatozóides
Uma importantefunçãodabarreirasangüíneo-testicularé
o isolamentoimunológicodosgametasem desenvolvimento.
Suaimportânciavemdofatodeespermatócitos,espermátidase
espermatozóidesseremrapidamentereconhecidoscomocélulas
estranhaspelo sistemaimuno do macho adulto.Assim, o
seqüestrode célulasgerminativasem desenvolvimentopor
detrásdeumabarreiraimunológicaimpedeummachoadultode
desenvolveranticorposcontraseusprópriosespermatozóides.
Auto-imunidade
A imunizaçãodeummachocontraespermatozóidesou
antígenosespermáticosisoladosresultaem váriosgrausde
orquiteauto-imune(inflamaçãodostestículos)e,emalguns
casos,a cessaçãoda espermatogênese.Em conseqüênciada
auto-imunidade,aconcentraçãodeanticorposantiesperma-
tozóidespode ser alta no plasmaseminal.Tais anticorpos
espermatozóides-específicospodeminterferirno funciona-
mentoespermático,reduzindoa fertilidadedo macho.Em
casosmaisseveros,o danoparaabarreirasangüíneo-testicu-
lar oua porçãoepididimáriadosistemadeductoexcurrente
provocadopor lesãotraumáticaou infecçãocomfreqüência
resultaemorquiteauto-imuneafetandoambosostestículos.
A vasectomia,ou a transecçãoe ligaçãodo vasodeferente,
tambémresultaemvariáveisgrausde inflamaçãotesticular.
A severidadeda orquitedependeda espéciee do período
pós-operatório.Julga-se que a resposta auto-imune de
machosvasectomizadossejadevidoà distensãointermiten-
te e à rupturado ducto ligado,resultandona liberaçãode
espermatozóidesdentrodacavidadeperitoneal.
CAPÍTULO 7: ESPERMATOZÓIDESE PLASMA SEMINAL 109
AVALIAÇÃO DO SÊMEN IN VITRO dutivodereprodutoresgeneticamentesuperiores.A fertilização
invitro(FIV) podeserutilizadaseo númerodeespermatozóides
é insuficienteparaqueocorraafertilizaçãodentrodotratofemi-
nino.Umaoutratécnicaéinserirfisicamenteumúnicoesperma-
tozóidedentrodeum oócitoapropriadamentemadurousando
micromanipulação.Esseprocedimento,denominadoinjeção
intracitoplasmáticadeespermatozóides(lCSI), podevenceruma
variedadedeproblemasde infertilidademasculina.A aplicação
dessemétodoaindaé controversa,poiso espermatozóidefertili-
zanteéselecionadopordesviosdesistemasdevarreduraineren-
tesaotratoreprodutivofeminino,queimpedeespermatozóides
defeituososdefertilizarosoócitos.Umaconsiderávelhabilidade
laboratorialénecessáriaparaamanipulaçãodosgametasinvitro.
A qualidadeseminaldosmachosdeveseravaliadaantesde
suautilizaçãocomoreprodutores(Tab.7-2).Umavezcolhidoo
sêmen,muitosmeiospodemserusadosparaavaliara qualidade
daamostra.As técnicasclássicasdeavaliaçãodosêmen,assim
comoasnovastecnologiasautomatizadas,fornecemapenasesti-
mativasdapotencialcapacidadefertilizantedosespermatozóides.
TECNOLOGIAS REPRODUTIVAS ASSISTIDAS
Váriastécnicasdemicromanipulaçãodosespermatozóides
(Tab.7-3)podemserutilizadasparaaumentaropotencialrepro-
Adaptadode Foote,In: HafezESE, ed.Reproductionin FarmAnimais. 4th ed.Philadelphia:Lea & Febiger,1980.Garner,Hafez.In: HafezESE,
ed.Reproductionin FarmAnimais. 6th ed.Philadelphia:Lea & Febiger,1986.
TÉCNICA PROCEDIMENTO BASE RACIONAL
Lavagemdesêmen Percoll@,SpermISolate@,meiodeHam's
F-lO modificado,soluçãosalinade
Tyrode,ou outrosmeiosisotônicos,pré-
aquecidose filtradosantesdo uso
Ejaculaçãoretrógrada
Sêmencriopreservado
Oligozoospermia,motilidadeespermáticabaixa
Elimina anticorposantiespermatozóides
Preparode inseminaçãointra-uterina
Motilidade diminuída,eliminapatógenos
potenciais,eliminaleucócitos
Sêmenswimup Seleçãodeespermatozóides
Aumento daqualidadeespermática
Aumento da qualidadeespermática
Swimupe Swimdown
Capacitaçãoin vitro
Microfertilização
Swimdown
ManipulaçãodesêmenparaFIVa
Oligospermia
Elimina constituintesdemeios
de criopreservação
Transferênciaespermáticausando
perfuraçãodazonaparafavorecero
acessodo espermatozóideaooócitoMicromanipulaçãousadaparaintroduzirum
espermatozóidedentrodeumoócitomaduro
Separaçãode espermatozóidesX e Y
Manipulaçãode sêmene oócitospara
melhorara fertilização
Micromanipulaçãode espermatozóides Inserçãodeespermatozóides
intracitoplasmática(lCSI)
Fluxo citométricodeescolhaSexagemdesêmen
aFIV =fertilizaçãoin vitra
INÍCIO DA VIDA REPRODUTlVA CONCENTRAÇÃO
VOLUME DO ESPERMÁTlCA
ESPÉCIE Meses Peso corporal (kg) EJACULADO (ML) (108 POR ML)
Cachaço 5-8 250 100-150 0,1-0,2
Touro 12-14 500 3-5 0,8-1,2
Carneiro 6-8 varia 0,3-1,0 1,2-2,0
Garanhão 20-24 500 50-100 0,1-1,5
Galo 4-6 varia 0,10-0,3 50-90
Gato 9 3,5 0,01-0,3 1,5-28
Cão 10-12 varia 2-25 0,6-5,4
Cobaia 3-5 0,450 0,4-0,8 0,05-0,2
Coelho 4-12 varia 0,4-0,6 0,5-3,5
110 PARTE 11:FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
SUGESTÕESPARALEITURA
What is semen?How doessemenanalysisassistin understanding
the reproductivestatusof themale?In: RobaireB, Pryor JL,
TraslerJM. eds.HandbookofAndrology.Am SocAndrology.
AmmanRP, HammerstedtRH. 171vitroevaluationofspermquality:
An opinion. J AndroI1993jI4:397-406.
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ThibaultC, LevasseurMC, HunterRHF, eds.Reproductionin
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ductiveDiseasesin Small and LargeAnimais. Philadelphia:
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SengerPL. Pathwaysto PregnancyandParturition.Pullman,W A:
Current CODceptions,1997.
CAPÍTULO 8
Fertilização e Clivagem
E. s. E. HAFEZEB. HAFEZ
Duranteo cursodaevoluçãodosmamíferostêmocorri-
do dramáticasmodificações,levandoà reproduçãobiosse-
xual e à fertilizaçãointernae clivagemdosgametas.Esses
mecanismosde adaptaçãoà evoluçãoestãoassociadoscom
vários parâmetrospara evitar o acúmulo irreversívelde
mutaçõesprejudiciaisemfacedeum ambientecompetitivo
e constantementemutável.Os espermatozóidese os óvulos
sãoiguaisdo pontodevistadeseusgenomas,masahistória
desuasvidase o comportamentodeambosantese durante
a fertilizaçãosão bastantediferentes.Os espermatozóides
possuempadrõesnotáveisde motilidade,quesemodificam
constantementea fim de sefundir com o óvulo e ativá-Io.
Quando ativado pelo espermatozóidefertilizante,o ovo,
comumduplocomplementodosgenomasfemininoe mas-
culino, elimina todos ou quasetodos os elementosnão
nuclearesdosespermatozóides.
Extensaspesquisastêm sido conduzidasem mamíferos
domésticose de laboratóriosobreos váriosparâmetrosda
fertilizaçãoeseusfenômenosrelacionados:estruturae ultra-
estruturadosespermatozóidesO, 2), maturaçãodosesper-
matozóidesdo epidídimo(3-7), capacitação(8-13), reação
do acrossomo04, 15), gametastransportadores06-21) e
interaçãodegametas(22-29).
A seqüênciade eventos da capacitaçãoespermáti-
ca/penetraçãodazonapelúcida,bloqueiodapolispermia/rea-
çãogranulocorticale desenvolvimentodospronúcleosmas-
culino e feminino/fusão/clivagemencontram-seresumidos
nasTabelas8-1a 8-6e ilustradosnasFiguras8-1 a 8-7.
FERTILIZAÇÃO
MaturaçãodoÓvulo
O óvuloprosseguenameiosedesdeaprófaseI daprimei-
ra divisãomeióticaà medidaqueelecomeçaa amadurecer
durantea foliculogênese.O óvulo,por ocasiãoda ovulação,
estáemmetáfaseII dasegundadivisãomeiótica.No entanto,
óvulosdaégua,dacadelaedaraposaencontram-seapenasem
suaprimeiradivisãomeióticapor ocasiãoda ovulação.A
maturaçãodo óvuloe a meiosenãoestãoplenasatécomple-
tar-seafertilização,quandoo óvulotorna-seumzigoto.
Maturação dosEspermatozóides
Os espermatozóidesrequeremmodificaçõesdematuração
queocorramduranteo transportede 10a 15diasatravésdo
epidídimo,apósoqualépossívelafertilização.As modificações
na maturaçãodosespermatozóidesdependemdassecreçõesdo
epidídimoedotempodetransporte,essenciaisparao esperma-
tozóidefertilizaro óvulo.Paraatingirsuacapacidadedefertili-
zaçãoe a fusãodosgametas,os espermatozóidespassampor
váriasmodificaçõesseqüenciais,conhecidase desconhecidas,
queincluema "capacitação"e asreaçõesdoacrossomo.
CAPACITAÇÃO.ChangeAustin verificaramqueosesper-
matozóidesdevempermanecerno tratoreprodutivofeminino
antesdesetornaremcapazesdeuniãoepenetraçãono óvulo.
Esseprocessofoi denominadocapacitaçãoespermática,que
pareceocorrernoútero,especificamentenaregiãodoistmodo
oviduto.Os componentesda superfíciedosespermatozóides
sãomodificadosou removidospelassecreçõesdo tratogenital,
desestabilizandoa bicamadafosfolipídicae permitindoa ati-
vaçãodoacrossomo.As modificaçõespodemincluirdepleção
docolesterolna superfícieespermática,alteraçãonosglicosa-
minoglicanose mudançasnosíonsàmedidaqueosesperma-
tozóidesatravessamo trato genital.A capacitaçãoleva às
modificaçõesdo acrossomo,necessáriaspara a penetração
espermáticanosrevestimentosdoóvulo.Por isso,acapacita-
çãofuncionaparaimpediraativaçãoprematuradoacrossomo
atéo espermatozóideatingiro localdafertilizaçãoeentrarem
contatocom o óvulo. A verdadeirareaçãodo acrossomo
envolvea fusãoda membranaplasmáticado espermatozóide
comamembranaexternadoacrossomo(Fig.8-1),seguidapor
umaextensavesiculaçãosobreosegmentoanteriordoacrosso-
mo. Issodifereda "falsa"reaçãodo acrossomo,que ocorre
duranteasenescênciaoudegeneraçãodosespermatozóides.A
fusãoe a vesiculaçãodo acrossomoliberamenzimashidrolíti-
cas,porexemplo,hialuronidaseeacrosina,queestãoimplica-
dasnapenetraçãodo óvulo.
Interaçãodo Espermatozóidee Óvulo
A vidaútil fértildosespermatozóideseóvulos(Tab.8-
2) comandaasincronizaçãodainseminaçãoedaovulação
111
112 PARTE II: FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
Local deAquisiçãodaCapacidadeFertilizante
do Espermatozóide
DesenvolvimentodaMotilidadeEspermática
PlasmaEspermáticodeMaturação
Membrana
EstruturasEspermáticasdeMaturação
MATURAÇÃO EPIDIDIMÁRIA DE ESPERMATOZÓIDES
a. Habilidadedosespermatozóidestesticularesdesemoverem
é devidaà imaturidadedamembranaplasmática
b. Transferênciade substâncias:glicerol-3-fosforilcolina,uma
proteínadamotilidade,paraa frentedo fluido epididimário
c. Espermatozóidesincapazesdemovimentosprogressivosou
de interagircomóvulose fertilizá-Ios
d. Espermatozóidesalcançammotilidadena cabeçado epidídi-
moou no corpodo epidídimodeacordocomasespécies
e. Espermatozóidesnãoalcançamcapacidadefertilizantesimul-
taneamentena mesmaregião
f. A maioriadosespermatozóidesalcançaplenafertilidadena
cauda,o principal localde estocagem
g. A capacidadefertilizantedosespermatozóidesé avaliada:i)
habilidadeespermáticadefertilizaroócitoszona-freede
hamster,ii) padrõesdemotilidade;iii) característicassuper-
ficiais;iv) estabilidadeestruturalda cabeça/cauda
h. Epidídimos/canaisdeferentessecretamcomponentesespecí-
ficos,necessáriosparaumamaturaçãofuncional
Depósito,Estocageme Ascensãono Trato Feminino
PARÃMETRO
LongevidadedosGametas(horas)
Espermatozóides
Óvulos
DesenvolvimentoEmbrionário(dias)a
Duascélulas
Quatrocélulas
Oito células
Blastocisto
Eclosão
Transportede BlastocistoaoÚtero
Horas
EstágioCelular
AlongamentodosBlastocistos(dias)
PlacentaçãoInicial (dias)
Nascimento(dias)
Bovinos
46-48
4
11-15
13
112-115
Suínos
30-48
20-24
34-72
8-10
1
1,5
3
7-8
9-11
0,6-0,8
1
2,5
5-6
6
72-84
8-16
13-21
22
278-290
aDiasapósa ovulação.
bOvosnão fertilizadospermanecemno oviduto.
cNão ocorrealongamentoparaformarblastocistosfilamentosos.ESPÉCIES
Eqüinos Ovinos
72-120 30-48
6-8 16-24
1 1
1,5 1,3
3 1,5
6 6-7
8 7-8
140-144b 66-72
Blastocisto 8-16
NA' 11-16
37 15
335-345 145-155
CAPÍTULO 8: FERTIUZAÇÃO E CUVAGEM 113
a. Espermatozóidesadquiremcapacidadedefertilizaçãodepoisdepermanecerno tratofemininopor algumtempo.
b. A capacitaçãoenvolvea remoçãoou alteraçãode umacoberturaestabilizadoraou protetoradamembranaplasmáticadosesper-
matozóides;issoestásobcontroleautônomonervosoe hormonal.
c. Espermatozóidessãoencontradosemcontatoíntimo comcélulasepiteliaisdo istmoe dajunção uterotubária.
d. A maiorpartedacapacitaçãoocorreno segmentoinferiordo istmoondeosespermatozóidesfertilizantessãoarmazenados;a
capacitaçãodentrodo istmoprogridemaisrapidamentequandoasfêmeassãocobertasapósa ovulaçãodo quequandoo são
antesdaovulação.
e. A capacitaçãoé apressadapor "fricção"dasuperfícieespermáticapormateriaisadsorvidos(incluindo proteínasdo plasmasemi-
nal) contrao mucocervical.
f. Especificidade/especialidadedo tratofeminino:espermatozóidestotalmentecapacitadossemsubiraooviduto.Mulheresficam
grávidasapóstransferênciadosgametasintra-oviduto(GIFT) ou inseminaçãodiretaintraperitoneal(DIPI); a capacitaçãoé pos-
sívelna cavidadeperitoneale/ouna ampola.A capacitaçãonão é estritamenteórgão-específica.Espermatozóidesqueaderemao
epitéliodo istmopassamporumacapacitaçãovagarosa.
g. A capacitaçãoespermáticain vitra(CIV) e a fertilizaçãoin vitra(FIV) sãoaplicadasrotineiramenteusandováriosmeiosdecul-
turade tecidosdisponíveiscomercialmenteou emsoluçõesmodificadasTryode/Krebs-Ringersuplementadascomfontesenergéti-
cas(p. ex.glicose,lactatoe piruvato)e albumina(p. ex.Ham FIO) suplementadacomsorosangüíneo.Sorostambémsãocomu-
menteusados,particularmenteparaFIV humana.
h. Espermatozóidesmantêmgradientesiônicosatravésda membranaplasmática;a concentraçãode K+ dentrodacélulaé maisalta
do quedo ladodefora;o inversoé verdadeiroparao Na+.
i. A CIV deespermatozóidesbovinosé facilitadapelaheparina,queatuana remoçãodecomponentesdo plasmaseminaldasuper-
fície espermática.Devidoaofatodea membranaplasmáticaestardiretamenteexpostaaoambientede capacitação,modificações
significantesocorremnessamembranadurantea capacitação.A remoçãoou a alteraçãodo materialda coberturadasuperfície
espermáticaconstituiumaimportanteparteda capacitação.Os materiaisdecoberturaremovidosou alteradosdurantea capaci-
taçãoincluemfatoresdedescapacitação.
paraatingirumalto índicedeconcepção.As fêmeasovulam
emváriosmomentosapóso início do estro.A longevidade
dosespermatozóidesno trato reprodutivofemininoparece
estarrelacionadaàduraçãodo estro.Por exemplo,esperma-
tozóidesdesuínose eqüinospossuemlongevidademaiordo
queosdeovinose bovinos.A maiorlongevidadedosesper-
matozóidessuínos e eqüinosaumentaa probabilidadede
espermatozóidesviáveis estarempresentesna ovulação
quandoa inseminaçãoé feita pouco antesda ovulação.
Independentementedo momentoda ovulação,obtêm-se
altosíndicesdeconcepçãoseosespermatozóidesestiverem
no ovidutopoucoantesdaovulação.A inseminaçãomuito
precocereduzosíndicesdeconcepção,emconseqüênciada
perdadaviabilidadeespermáticae do númerode esperma-
tozóidesno local dafertilização,enquantoaperdadaviabi-
lidadedo óvulo pode serdevidaà inseminaçãodepoisda
ovulação,mesmoqueocorraa fertilização.
Aindaqueo machoejaculebilhõesdeespermatozóidesno
tratoreprodutivofeminino,aproximadamente1.000a 10.000
estarãopresentesno istmoe provavelmenteapenas10a 100
espermatozóidesestarãonaampoladepoisde4 a 12horas.Um
númerobaixodeespermatozóidesno ovidutonãoéresultante
dotransporteespermáticolento,massimdomovimentocon-
troladopelajunçãouterotubáriadentroda ampolae istmo
inferior(naporca),assimcomodesuamovimentaçãodavagi-
nae cérvixparadentrodoútero(emruminantes).Essarela-
çãoregulao númerodeespermatozóidesno localda fertiliza-
ção(impedindoa polispermia),aomesmotempoemquedis-
põeum reservatórioespermáticoparagarantira presençade
espermatozóidescapacitadosnahoradaovulação.
A habilidadedosespermatozóidesparaaderire selibe-
rar do revestimentoepitelialda ampolapodecolaborarna
manutençãodeumnúmeroadequadodelesno localdafer-
tilização(30). Quandopresentesna ampola,os espermato-
zóidestornam-sehiperativados,aumentandoa probabilida-
dedeentrarememcontatocomo óvulo.Apesardofatode
a participaçãointegraldo ovidutoe de seuconteúdopara
garantira fertilizaçãonãotersidosuficientementeesclareci-
do, o processoé eficienteporqueos índicesde fertilização
emtodasasespéciesdomésticasexcedem90%.
ENCONTROESPERMATOZÓIDE-OÓCITO.A fertilizaçãono,
mamíferosrequertrêseventoscríticos:(a)migraçãoespermá-
ticaentreascélulasdo cumulus(casoestejampresentes);(b)
fixaçãoespermáticaatravésda zonapelúcidae (c) fusãodo
espermatozóidee damembranaplasmáticadoóvulo.
Uma substânciaproduzidapelo cumulusoophorusde
óvulosde coelhapodeestimulara motilidadeespermática.
Esse fator pode desempenharum papel secundáriono
encontroespermatozóide/óvulo,já quecontraçõesperistál-
ticasda ampolaaumentama chancede contatoentre os
gametasmasculinoe feminino (28).
114 PARTE II: FISIOLOGlA DA REPRODUÇÃO
a. O acrossomoconsisteemcapuchãoacrossomáticolocalizadoanteriormentee
do segmentoequatoriallocalizadoposteriormente,de tamanhorelativo,a
relaçãotopográficaentredois segmentosde acrossomoemsetecapuchões
acrossomáticosé localizadacom enzimashidrolizantes,o segmentoequatorial
enzimaticamente"vazio".Hialuronidase/acrosinasãoenzimasacrossomáticas
extensivamenteestudadas/caracterizadas.
b. O acrossomocontémváriasenzimashidrolizantespoderosas.Proteínasestrutu-
raismantêma forma/posiçãodo acrossomode diferentescomponentesfuncio-
naisdentroda matrizacrossomática,a organizaçãodo acrossomoé necessária
paraassegurara liberaçãodoscomponentesacrossomáticosemumaordempre-
cisaparaosespermatozóidesatravessaremosenvoltóriosdo óvulo.
c. Parafertilizaros óvulos,osespermatozóidesdevemserbastantemóveis,assim
comoseremcapazesdesofrera reaçãodo acrossomo(RA) penetrandoatravés
dosenvoltórios/fundindo-secomo óvulo.
d. Reaçãodo acrossomo(RA) comoindicadorda capacitaçãocompletada.Os
espermatozóidesnão sofremRA espontaneamenteou mediadospor ligandos
(p. ex., zonapelúcida)a menosqueelessetomemcapacitados.
e. Um influxo maciçodeCa2+'ocorredurantea RA. A concentraçãodeCa2+
intracelularnosespermatozóidesé baixa,tantona regiãodacabeçaquantoda
cauda,por causadapresençado antiportadorCa2+mediadopor ATPase e um
sistemadetrocaCa2+/H +na membranaplasmática.
EnzimasdoAcrossomo
SignificadoFuncional
Morfologia,Detecçãoe Cinética de
Reaçãodo AcrossomoIn Vivo
ReaçãodoAcrossomoMediadapelaZona
versusReaçãoEspontâneadoAcrossomo
MecanismodeReação f. Carboidratoé umcomponentedistintodamatrizacrossomática.Uma camada
deglicoproteínasquecobrea superfícieinternada membranaacrossomática
externasustentajuntasasmembranasacrossomáticasvesiculadas(fenestradas)
plasmáticas/externasdurantea reaçãodo acrossomo.
g. A formado acrossomonão mudadurantea capacitação,a proacrosinaenzi-
maticamenteinativa no acrossomoespermáticoé convertidaemacrosina
enzimaticamenteativapelo glicosaminoglicanono fluido uterino.
h. FunçãodaRA: osóvulosestãocircundadospor coberturasglicoprotéicasatra-
vésdasquaisos espermatozóidesdevempassarantesdeatingira membrana
plasmáticado óvulo.Espermatozóidesquesofrerama reaçãodo acrossomodis-
solvema coberturalocalmente,produzindoum "buraco"atravésdo qualos
espermatozóidesnadam.A membranaacrossomáticaexternarecobrea mem-
branaplasmáticadestruída(parcialou totalmente)ou desprende-sedo corpo
principaldosespermatozóides.
FixaçãoEspermática
A fixaçãodacabeçado espermatozóideà zonapelúcida
é reguladaporlocaisreceptoresna superfíciedazona.O tra-
tamentodeóvuloscomanticorposantizonaou coma enzi-
ma proteolíticatripsinabloqueiaa fixaçãoespermática.A
fixaçãona zonapelúcidatambémpodeserinibidapelopré-
tratamentodosespermatozóidescom anticorposantiesper-
matozóidesou glicoproteínasextraídasda zona pelúcida
(Fig.8-2). Os anticorposaos espermatozóidesou à zona
pelúcidabloqueiamou mascaramoslocaisreceptoresesper-
máticosenasuperfíciedazona.A presençadeglicosiltrans-
ferase,proteinasese glicosidasessobrea membranaplasmá-
ticaquecobreacabeçado espermatozóidepoderesultarem
fixaçãoa ZP3 por um mecanismofechadura/chavecomo
aqueleporumaenzimae seusubstrato(16).
PenetraçãoEspermática
A penetraçãodazonapelúcidapeloespermatozóideocor-
re dentrode 5 a 15 minutosapósa fixação.A reaçãodo
acrossomopodeocorrerantesoudepoisdafixaçãodacabeça
espermáticaaosreceptoresglicoprotéicossobrea zona,porém
umacrossomo/espermatozóideintactoé essencialparaafixa-
ção.O carreamentoda cabeçaespermáticaao ZP3 permite
interaçõescomoutroscomponentesdazonaqueestimulama
reaçãodoacrossomo.
Por muito tempo,a acrosinafoi consideradacomolisi-
na essencialda zonaparapenetraçãoespermática,porémo
númerode enzimaspresentesou fixadasàsmembranasdo
acrossomosugereque uma combinaçãode enzimasatue
sinergicamenteduranteapenetração.Issoécoerentecomas
estruturasglicoprotéicasheterogêneasda zona pelúcida.
CAPÍTULO 8: FERTILIZAÇÃO E CLIVAGEM 115
ConexãodosEspermatozóidesà Zona a. Um receptorespermáticoespecíficona zonapelúcidaé umadastrêsmaioresgli-
coproteínasqueformama matrizextracelularda zonapelúcida.
b. Trêsglicoproteínas,ZPl, ZP2 e ZP3 sãosintetizadaspelosoócitosemmaturação.
Elasestãopresentesemtodososmamíferos,mascomvariaçõesnasproteínas.
c. A ZP3 funcionacomoreceptoradeespermatozóidesà qualsomenteaquelescom
acrossomointactopodemsefixar.
d. A fixaçãodosespermatozóidesaosreceptoresocorreatravésdeumainteraçãode
oligossacarídeosO-ligadossobrea ZP3.
ConexãodosEspermatozóidesaoCumulus a. O papeldascélulasdo cumulusnascélulasdefixaçãodosespermatozóidesé
debatidoemanimaisdomésticos(especialmentena vaca),poisusualmenteelas
estãoausentes3 a 4 horasapósa ovulação.
b. A hialuronidasepresenteno acrossomodo touropermitea penetraçãodo cumu-
lusoophorus.
c. A arilsulfatasedoacrossomodocachaçoprovocadispersãodascélulasdocumu-
lusoophorus.As enzimasnecessáriasparaapenetraçãooudispersãodocumulus
estãopresentesnessaespécie.
InteraçãoEspermatozóides
/CumulusOophorus
Propriedadesdo Cumulus
Oophorus
EntradadosEspermatozóides
no Cumulus
Inibição daPenetração
Espermáticano Cumulus
Papeldo Cumulus
Hialuronidasedo Acrossomo
InteraçãoEspermatozóides
/ZonaPelúcida
FunçãodaZona
PropriedadesdaZona
União Espermática/Penetra-
çãoatravésda Zona
Enzimasexpostasdurantea reaçãodo acrossomosãoneces-
sáriasparaa passagemdosespermatozóidesatravésdazona,
~endotambémnecessáriaa motilidadeespermática(28).
Assimqueosespermatozóidescomreaçãodo acrossomoini-
ciam a penetraçãona zonapelúcida,a glicoproteínaZP2
podeservircomoum receptorespermáticosecundáriopara
mantera fixação do espermatozóidedurantea passagem
atravésdazona.
FusÃo DOSGAMETAS.A membranavitelina pode ser
menosespecíficadoqueazonapelúcidanafixaçãodoesper-
matozóideestranho;porém,algumgraude seletividadeé
aparente,já quea membranaplasmáticado óvulo irá com-
petirna fixaçãodemaisespermatozóideshomólogos.
A reaçãodo acrossomoé umpré-requisitoparaa fusão
doóvuloe asmembranasplasmáticasdo espermatozóide.Os
oócitoszona-freenãopodemsofrerumafusãocomesperma-
a: A reaçãodo acrossomopermitea liberaçãode zonalisina,
pelaqualosespermatozóidesdigeremumcaminhoatravés
dazonapelúcidaparaa membranavitelina.
b. O acrossomocontémváriasenzimas:hialuronidase,acro-
sina,proacrosina(formainativada acrosina),esterase,
fosfolipaseAz, fosfatasesácidas,aril sulfatase,j3-N-acetil
glucosaminidase,aril amidasee proteinasesácidasnão-
específicascomdiferençasquantitativas/qualitativas
entreespécies.
a. O acrossomoé ativadoporocasiãodauniãoespermáticae
penetraçãodazona.Uma vezqueo espermatozóidetenha
atravessadoa zonapelúcida,a cabeçasemoveparadentro
do espaçovitelino/contactaa membranavitelina.
b. A caudaespermáticaimpulsionao espermatozóidepara
dentrodo espaçovitelino, provocandoummovimentode
rotaçãona membranavitelina dentrodazonapelúcida.
tozóidesativadossemacrossomos,mesmoqueocorrafixação
à superfíciedamembrana(Fig.8-3).
A membranavitelinaé cobertapordensasmicrovilosida-
des,excetoemumaáreaadjacenteà superfície,ondeo segun-
do corpúsculopolarseráexpulsoapósafertilização.A fixação
espermáticararamenteé observadanessaáreada superfície
vitelina.A fixaçãodo espermatozóideinicialmenteocorreno
segmentoequatorialdacabeça,comáreasde intervilosidades
ou microvilosidadesdamembranavitelina.A fusãodo esper-
matozóideeóvulonãoenvolveamembranaplasmáticasobreo
segmentoequatoriale regiãopós-acrossômicada cabeçado
espermatozóide.Subseqüentemente,a superfícieda região
equatorialdoespermatozóideéincorporadadentrodamembra-
na plasmáticado ovo.A regiãoequatorialdamembranaplas-
máticadoespermatozóidetoma-seentremeadacomamembra-
naplasmáticadoóvuloepodeseridentificadanasmembranas
doovoo maistardarno estágiodeoitocélulas.
116 PARTE II: FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
FusÃo
ESPERMATOZÓIDE/ÓVULO
REAÇÃO CORTICAL
BLOQUEIO À POLISPERMIA
DESCONDENSAÇÃO DO
NÚCLEO ESPERMÁTICO
EM OOPLASMA
FINALIZAÇÃO DA MEIOSE,
DESENVOLVIMENTO
DE PRONÚCLEOS
Os espermatozóidestomam-secapa-
zesdesefundircomosóvulos
Fusãodeespermatozóides
subnormais/anormais/oolema
Competênciadefusãodo oolema
Detecçãodafusão
espermatozóide/óvulo
Controle dafusão
espermatozóide/óvulo
Grânuloscorticais/
reaçãocortical
Bloqueioà polispermia
Núcleo espermático
Núcleo espermático
Descondensação
Finalizaçãodo desenvolvimento
depronúcleossingamia
a. A fusãoespermatozóide/óvulonão envolvea membrana
acrossomáticainternadaregiãoanterior,envolvea mem-
branaplasmáticasobreo segmentoequatorial/regiãopós-
acrossômicadacabeçado espermatozóide.
b. A superfíciedaregiãoequatorialdo espermatozóideé
incorporadadentrodamembranaplasmáticado óvulo.
c. A regiãoequatorialdamembranaplasmáticado espermato-
zóideé intermisturadacoma membranaplasmáticado
óvulo/éidentificadana membranado ovo no estágiodeoito
células.
a. O bloqueioà polispermiaocorrenazonapelúcidanamaioria
dosmamíferos(p.ex.ovinos,suínos),comumbloqueiofisioló-
gicosecundárionamembranavitelinaemcoelhos.
b. O início do bloqueioocorrena penetraçãodo espermato-
zóideno óvulo, quandogrânuloscorticaissãoliberados
dentro,do espaçoperivitelino.
c. A liberaçãodoconteúdodessesgrânulosprovocaumareorga-
nizaçãoextensadazonapelúcidae/ou"reaçãocortical"da
superfícievitelina.A reaçãocorticalresultaemliberaçãode
enzimasqueprovocamendurecimentodazonapelúcida/inati-
vaçãodosreceptoresespermáticos(ZP3).
d. A digestãoenzimáticadeoligossacarídeosO-ligadosno ZP3
poderemovercarboidratosespecíficosenvolvidosnazonade
uniãodosespermatozóides.
e. A proteólisedeZP2 tambémpodealterarascaracterísticas
físicasdazonaparaimpedirnovapenetraçãode espermato-
zóidesacessóriosindesejáveis.
a. Depoisdafusãocoma membranaplasmáticado óvulo,o
envelopenucleardo espermatozóidesedesintegra,o mate-
rial decromatinaliberadosofreumadescondensação.
b. O envelopenucleardo espermatozóideé rapidamentesubs-
tituídopor umnovo envelopedentrodo citoplasmado
óvulo, formandoo pronúcleomasculino.A descondensação
do envelopenucleardo espermatozóiderequercomponentes
específicosno citoplasmado óvulo.
c. Oócitosimaturosdevacasãoincapazesdedescondensaros
núcleosespermáticosquandoamadurecidosin vitro.O fator
necessárioparaa descondensaçãoé denominadofatorde
crescimentodopronúcleomasculino.
a. Uma vezqueospronúcleosmasculino/femininoestejamem
íntimaproximidade,osenvelopesnuclearessedispersam,
propiciandoumaintermisturadoscromossomos.
b. Associadoa esseseventos,ocorreo início dasíntesede
DNA a partirdosprecursorescitoplasmáticos.
c. Os cromossomosseagregamna prófasedaprimeiradivisão
declivagem,resultandona formaçãodeumzigoto/restaura-
çãodo estadodiplóide.
d. O processodefertilizaçãopermitea combinaçãodosele-
mentoshereditáriospaternoe materno.
e.Durantea fusãoespermatozóide/óvulo,osconstituintes
espermáticosdasmembranascelulares/cabeçaespermática
sãoliberadosparadentrodo ooplasma.
FIGURA8-1. Seqüênciade eventosdurantea hiperativaçãoesper-
mática, capacitação,reação do acrossomoe fertilização. (A)
Subconjuntosde espermatozóides(capacitadosativos,capacitação
latente,não-capacitadose disfuncionais)penetramnascélulasdo
cumu/U5.(B) Fixaçãoinicialdeespermatozóidecoma zonaglicopro-
téicaZP2. (C) Reaçãodo acrossomoapóso reconhecimentoesper-
matozóide/óvulo.(D) O capuchãoacrossomáticoédescartadoassim
queo espermatozóidepenetrana zonapelúcida.(E) Exposiçãode
acrosinanamembranaacrossomáticainterna;podemediarafixação
secundáriaao ZP3. (F) Fusãoentreasmembranasplasmáticasdo
espermqtozóide;membranasdo oócito/espermatozóidese fundem.
(G) Matrizdocumulus.
Bloqueioà Polispermia
Imediatamenteapósa fertilização,a superfíciedo ovo
sofremodificaçõesparaimpedira penetraçãodeespermato-
zóidesadicionais.Quandoessemecanismofalha,podeocor-
rerumafertilizaçãopolispérmicacomformaçãodeembriões
poliplóides,quepodemtermorteembrionáriaou desenvol-
vimentoanormal.
Embora uma polispermiafisiológicaseja comumem
pássarose répteis,a incidênciade polispermiana maioria
dasespéciesdemamíferosé deapenas1 a 2% (31). Os suí-
nos parecemser maissuscetíveisà polispermia,principal-
menteem conseqüênciade coberturaou inseminaçãotar-
dia quandomaisde 15%dosovossãopenetradospor mais
de um espermatozóide.Em ovinos, Killeen e Moore (32)
descobriramquea inseminaçãotardia,istoé 36 a 48 horas
apóso início do estro,estavaassociadacom ovosfertiliza-
dos anormais,em que 39% erampolispérmicosou conti-
nhamblastômerosmultinucleados.
CAPÍTULO 8: FERTILIZAÇÃO E CLIVAGEM 117
DesenvolvimentodePronúcleose Singamia
Na penetraçãodamembranavitelinapeloespermatozói-
de,o ovoativadocompletaa meiosee expeleo primeiroe/ou
segundocorpúsculopolardentrodoespaçovitelino(Fig.8-4).
Os cromossomoshaplóidesmaternosremanescentessão,
então,envolvidosporumpronúcleo.Os pronúcleosmasculi-
noefemininomigramparao centrodoovo,pararearranjosno
estromacitoesqueléticodoovoapósa ativação.
Emborateoricamentesejapossível,astentativasparapro-
duzircamundongosdiplóideshomozigotos(dois pronúcleos
masculinosou femininos)(33) falharam.Contribuiçõesde
ambosospronúcleos,masculinoefeminino,parecemnecessá-
riosparao desenvolvimentoembrionárionormal.
FERTILIZAÇÃOINTERESPECÍFICA.A fertilizaçãointerespe-
cíficafoi demonstradaapenasentrea lebre-das-neveseo coe-
lho, a doninhae o furão,ovinoe caprinoe eqüinoeasinino.
Além desses,Bos tauruse Bos indicus,bovinosdomésticos
europeuse asiáticos,logo produzemhíbridos férteiscom
maiorresistênciaadoençasetolerânciaaocalordoqueo Bos
taU1';us.Bovinosdomésticose o bisãoamericano(Bisonbison)
tambémsãocruzadoscom sucesso,produzindoum híbrido
comresistênciasuperioraofrio e capacidadedeutilizaçãode
forragem.Falhasno processode hibridaçãopodemocorrer
duranteafertilizaçãoe/ouclivagem,demodoquea fertiliza-
ção interespecíficacom sucessoé rara.O desenvolvimento
dosmétodosdecolheitadeoócitosedesêmenseguidodetéc-
nicasde fertilizaçãoin vitrocom sucessopermitemqueesse
problemasejaidentificado.Resultadosobtidoscomessastéc-
nicasindicamquea partirdo início dasdivisõesdeclivagem
atéaformaçãodoblastócito,o ovodemamíferoé tolerantea
umambienteestranho.Depoisdessetempo,oshíbridosmor-
rem,o que indicaa suadependênciaa condiçõesaltamente
específicasduranteo períodopós-blastocisto.
Quando uma hibridaçãocom sucessoé demonstrada,
existemdiferençasmarcantesno sucessodecruzamentosrecí-
procos,demodoqueumelevadonível defertilizaçãoépossí-.
velemumadireçãomasnãoemoutra;istoé,comummacho
delebre-das-neveseumacoelhaépossívelobterhíbridos,mas
comumafêmeadelebre-das-neveseumcoelhoapossibilida-
deé muitomenor.A falhadefertilizaçãoentreespéciesdife-
rentesnão é, em princípio,um resultadode diferençasna
constituiçãogenéticado espermatozóideou do ovo, masé
atribuídaadiferençasgeneticamentedeterminadasnaconsti-
tuiçãofisiológicadessesgametasno tratogenital.
A importânciado trofoblastona manutençãodagesta-
ção foi demonstradaemestudoscomgestaçõesinterespecí-
ficaseumenvolvimentoimunológicofoi implicadonafalha
deumaporçãodessasgestações.Tal problemafoi contorna-
do usando técnicas de micromanipulaçãoembrionária.
Blastômerosjovens(quatroa oito células)deembriõesovi-
nose caprinosforamusadosparaconstruirembriõesquimé-
ricos.Os blastômerosforamposicionadosde modoque as
células externaspertencessemàs espéciesnas quais os
embriõesseriamtransferidos.Componentesdo trofoblasto,
originadosda camadade célulasexternas,foramcapazesde
protegerascélulasdaespécieestranhaposicionadanacama-
118 PARTE 11:FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
ESPERMATOZÓIDE OÓCITO
A
~ -+-+Ejaculação
Espermatozóidesalcançamo mucocervical
Transporterápidodo espermatozóideparaa ampola
Estabelecem-seos reservatóriosde espermatozóides
~ Númerofuncionalde espermatozóidesnaampola
Espermatozóidesliberadosdos reservatórios
Capac~acão Vidafértildosespermatozóides
B r.<i.\!i~,r",:<-::ü. ''''7. Vida móvel dos
espermatozóides
i& Ovulação . 'vulo~ Vida fértil do o
o 10
Horas
30 4020
Maturação
à segunda
divisão
meiótica
Ovulação
Penetração do cumuluse zona pelúcida
Fusão espermatozóidex oócito
c
~
Trocas iônicas
~ Liberaçãode grã-
f(1f2m~ nuloscorticais
~
~BIOqUeiO à polispermia
l-
, ~
o
Reassunçãomeiótica
Extrusãodo segundo
corpúsculopolar
Formação~
pronuclear.~\I
J
~ Síntesede DNA
~
Trocametabólica
E
~
Conjuntoshaplóidesde
cromossomossobreo fusomitótico F
@ Clivagem
FIGURA 8-2. Ilustraçãodiagramáticadaseqüência de eventos dainteraçãoespermatozóidejoócito.(A) ejaculação;(B) migraçãoesper-
mática; (C) liberação espermática dos reservatórios; (D) penetração da zona pelúcida; (E) fertilização; (F) clivagem.
dainternadascélulas,a qualdáorigemaotecidoembrioná-
rio próprio.Então,a rejeiçãoimunomaternade célulasda
espécie"estranha"pôdeserevitadae a gestação,mantida.
CUVAGEM
Após o estágiodezigoto,osembriõessofremváriasdivi-
sõesmitóticas.O zigoto,ou estágiodeumacélula,ébastan-
te grande,comumabaixaproporçãocitoplásmica-nuclear.
Paraatingirumaproporçãosimilaràscélulassomáticas,as
divisõescelularesocorremsemaumentoda massacelular.
Esseprocessoé conhecidopor clivagem.O crescimento
duranteesseperíodopodeserconsideradonegativo,poisa
massacelulardiminui de 20% na vacaa 40% na ovelha,
porém,os núcleosaumentamde tamanhoe a quantidade
apropriadade ácidonucléico é mantidanos cromossomos
(31).Umavezqueosembriõesdemamíferospossuempouco
vitelo (comexceçãodossuínoseeqüinos),elescontamcom
a mãeparaseusuportemetabólicono início da gestação.
Essesuporteé garantidopelassecreçõesuterinase dosovi-
dutos (histotrofo). Durante a clivageminicial, há pouco
aumentonataxametabólica,masocorreumaumentoagudo
entreosestágiosdemórulae blastocisto.
Curso de TempoNormal
A clivagemdo zigotoocorrepordivisãoverticalatravés
do eixoprincipaldo ovo do pólo animal (local daextrusão
do corpúsculopolar)parao vegetal(áreadereservadevite-
10).O sulcodaclivagem,comfreqüência,vaiatravésdaárea
onde os pronúcleossesituavamno início da singamia.As
célulasfilhasresultantessãochamadasblastômeros.O plano
dasegundadivisãotambéméverticalepassaatravésdoeixo
vertical,masem ânguloretoao plano inicial de clivagem,
produzindoquatroblastômeros.A terceiradivisãode cliva-
Membra
~
a '0 Zonapelúcida
~
o
vltehna. . Cumulusoophorus . . .
. . Espaçoperivitelino Q
.
~ ~ Primeirocorpús- ~
culopolar .
. . .
Segundadivisão
nuclear
~ ,Q
Corpúsculopolar
(jÇJ
xpelidO
"'"
Descondensaçãoda
E cabeçaespermática
Segundocor-
~
ÚSCUIOpolar
Pronúcleo
feminino
Pronúcleo
.;, masculino
F
~~ ~
FIGURA 8-3. Fasesdurante a fertilização.(A) Espermatozóide
encontrae penetrao cumulusoophorus.Primeirocorpúsculopolar
estápresenteno espaçoperivitelinocom ofuso de metáfasedo
oócitosecundáriopresenteno citoplasma.(B) Um espermatozóide
quesofreuativaçãoacrossômica.(C) A membranaacrossomática
interna de um espermatozóidecontacta a zona pelúcida. (D)
Enzimasexpostassobre a superfícieda membranapermitema
penetraçãodentrodo espaçoperivitelino.(E) A regiãoequatorial
dacabeçado espermatozóideatingee funde-secom a membrana
vitelina, estimulandoa finalizaçãoda segundadivisão meiótica.
(F) O grandepronúcleomasculinoe o pronúcleofemininomenor
formam-seapósa extrusãodo segundocorpúsculopolar. (G) Os
pronúcleosmigrampara o centro do oócito, onde os envelopes
nuclearessedispersam.(H) Começaa prófaseda primeiradivisão
de mitose.(De McLaren A. In: Hafez ESE, ed. Reproductionin
FarmAnimais, 4 ed.Philadelphia:Lea & Febiger,1980;229).
gemocorreaproximadamenteem ânguloreto ao segundo,
produzindooito blastômeros.Essaseqüênciaduplaé execu-
tadaatravésdo restantedaclivageminicial. As divisõesda
clivageminicial normalmenteocorremaomesmotempoem
todosos blastômeros,masestasincronizaçãoé inevitavel-
menteperdidaeosblastômerospassamadividir-seindepen-
dentementeumdo outro.
As divisõesdaclivagemsãosempremitóticas,comcada
célula-filha(blastômero)recebendototalsortimentodecro-
mossomos.Blastômerosdosestágiosde duasa oito células
emcoelhossãototipotentes,istoé, sãototalmentecapazes
deoriginarum embriãointacto.A totipotênciadosblastô-
merosovinosé mantidaatéo estágiode oito células(34).
CAPÍTULO 8: FERTIUZAÇÃO E CUVAGEM 119
Emembriõesdequatrocélulas,nãomaisdoquetrêsouqua-
tro blastômerossãototipotenteseemembriõesdeoito célu-
lasnão maisdo queum de oito blastômerosé totipotente.
Após essetempo,porém,os blastômerosparecemdiferen-
ciar-sedeacordocomsuaposiçãona mórula.
Enquantoosblastômerosestãoencaixadosdentrodazona
pelúcida,elesdevemacomodar-sea si mesmosdentrodessa
árealimitada.Umavezqueo embriãotenhaformadodenove
adezesseisblastômeros,emalgunscasosatémais,eleéconhe-
cidocomomórula,devidoàsuasemelhançacomumaamora.
A segregaçãodascélulasinternase externasdo embriãode
camundongodedezesseiscélulas(oumórula)podeserinicia-
dapormodificaçõesmorfogênicasqueocorremno estágiode
oitocélulas.Nestaocasião,osblastômerosachatam-seunsnos
outrosformandoum embriãoarredondadoe componentes
celularesinternose asmicrovilosidadesdasuperfícieposicio-
nam-seassimetricamenteemumprocessodenominadopolari-
zação.Os processoscombinadosde achatamentodosblastô-
merose de polarizaçãosãoconhecidospor "compactação".
Antesdoestágiodedezesseiscélulas,ocorreumavariabilidade
naproporçãodecompactaçãoentreembriões,assimcomona
oca!iiãodesuainiciação(35).
A hipótesedapolarizaçãoestabelecequeaassimetriaentre
osaspectosapicaise basaisdosblastômerosno estágiodeoito
célulasforneceabaseparaasdiferençasentreascélulasinter-
naseexternasdamórula.O caminhopeloqualoplanodedivi-
sãoocorreduranteaquartadivisãodeclivagem,istoé,estágio
deoito a dezesseiscélulas,podesegregarasregiõesestrutural-
mentediferentesdosblastômerosdeoitocélulasempopulações
heterogêneas.Nessasituação,osplanosdedivisãoqueocorre-
ramparalelamenteà superfícieouatravésdoeixodepolarida-
derompemo blastômeroemduascélulas-filhascomdiferentes
característicasmorfológicase comportamentais.Sutherlandet
a!.(35)demonstraramqueduranteaquartaclivagememratos
houvetrêsorientaçõesplanasdemaiordivisão:anticlinal(per-
pendicularà superfícieexternado blastômero)jperioclinal
(paralelaàsuperfícieexternadoblastômero)eoblíqua(emum
ânguloentreasoutrasduas)(Fig.8.4).
O númerorelativodecélulasinternaseexternasnamóru-
Ia de dezesseiscélulasdeveria,entretanto,dependerdapro-
porçãodos tiposde divisãoocorridosdurantea quartacli-
vagem.Ao traçaras linhagensdosblastômerosde quatroe
oitocélulas,Sutherlandeta!.(35)descobriramqueaordemde
divisãodosblastômerosduranteaterceiraouquartaclivagem
estavaassociadacoma ordemdedivisãodosblastômeros-pais
durantea clivagemprévia.Algunsembriõespré-implantação
de suínosapresentamcélulasinternasno estágiode dozea
dezesseiscélulas(34). A proporçãode célulasinternasera
baixaemmórulas,masaumentoudurantea diferenciaçãodo
ICM edotrofectodermanosblastocistosiniciais.Então,apro-
porçãodecélulasICM diminuiuà medidaqueosblastocistos
seexpandirame eclodiram.
Junçõescompactasseformamdentrodacamadadetrofo-
blastosdeembriõesdecamundongosdeoitoadezesseiscélulas
(36)quandoosblastômerosestãoemíntimaaposiçãoduranteo
processode compactação(Fig.8-5). A formaçãode junções
compactasresultaemum selodepermeabilidadepermitindo
queo fluido defora passeparadentro do blastocisto,sem
120 PARTE lI: FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
A Cornouterino
Ferlili<;açãoin
vitro
Acrossomo
Cristaapical (iJ
Membranaplasmáticaií;1
Membranaacros-
somáticaexterna
Membranaacros-
somáticainterna
Segmento
equatorial
Regiãopós-
acrossómica
a b c
c
FIGURA8-4. (A) Representaçãodosuprimentosangüíneoarterialparao ovárioe istmodoovidutodaporca.(Da literatura.)(B) Seqüência
deeventosdurantea reaçãodo acrossomoemespermatozóidesdemamíferos.(a) Plasmaintactoe membranaacrossomáticade umesper-
matozóidenãoreagente.(b) Início dareaçãoacrossômicamostrandomúltiplospontosdefusãoentrea membranaplasmáticae a membra-
naacrossomáticaexterna.A fusãodeixaumaaparênciadenumerosasvesículassobreasuperfíciecelular.Note aausênciadefusãonasregiões
equatoriale pós-acrossomática.Enzimasacrossômicasenvolvidascom a penetraçãodo óvulo sãoliberadase expostassobrea membrana
acrossomáticainterna.(c) O acrossomoinchae é eventualmenteperdidodurantea penetraçãodazonapelúcida,deixandoapenasa mem-
branaacrossomáticainternaexpostana porçãosuperiordacabeçaespermática(AdaptadodeR.G. Saackee ].M. White [1972]Proc. 4th
Tech.Conf. A.I. andReprod.,Trinta, ItaIy pp. 22-27).(C) A proteínaZP3 na zonapelúcidaé a receptoraespermática.A exposiçãode
espermatozóidesa óvulosnãofertilizadosresultaemcarreamentode espermatozóidesà ZP3 (acima).No ensaiodecompetição(abaixo),os
espermatozóidessãoprimeiroincubadoscomZP3 e,então,expostosaosóvulos;todavia,osespermatozóidessãoincapazesdesefixaràspro-
teínasZP3nazonapelúcidaporquesuasproteínasZP3 carreadorasjá estãoocupadas(bloqueadas)pelasZP3 livresàsquaisosespermatazói-
desforamintroduzidosantesda introduçãodosóvulos.(ReproduzidodePaulM. Wassarman,[1988].ScientificAmerican December,p. 83.)
um escoamentosubstanciale formando a blastocele.A
formaçãode aberturase junçõescompactasentre aspre-
sumíveiscélulas trofoblásticastambémdesempenhaum
papel importanteseparandoascélulasdo contato com o
ambientematerno,permitindo,assim,aoblastocistodife-
renciar-sequanto à posiçãoem duaspopulaçõesde célu-
las. Uma populaçãoforma a massacelular interna e dá
origemao próprio embriãoe a outradá origemao trofec-
todermaou trofoblasto,que formao córion.
TaxasdeClivageme Variação
A regiãoinferiordaampolaé o local da fertilizaçãona
maioria das espéciesde mamíferos.Quando o embrião
atingeo estágiodeoito a dezesseiscélulas(estágiodequa-
tro célulasno suíno), ele é transportadoparadentro do
útero,onde continuaa proliferar.O tempoqueo embrião
permaneceno ovidutopermitequeo úterosepreparepara
a funçãodenutriçãoa partirdesuainstalação(Tab. 8-2).
Espermatozóides
capacitados atingem
a zona pelúcida
Espermatozóidepenetra
a zonapelúcidaem10
minutos
Espermatozóide penetra no
vitelo, segundo corpúsculo
polar prestes a ser liberado
CAPÍTULO 8: FERTILIZAÇÃO E CLIVAGEM
Cabeça do espermatozóide
forma o pronúcleo masculino,
o vitelo se contrai, permanece
uma fenda na zona, extrusão
do segundo corpúsculo polar
121
Os pronúcleosmas-
culinoe femininose
aproximam
Os pronúcleos mas-
culino e feminino se
fundem, começa a
transcrição dos genes
materno e paterno
Clivagematéo
embriãode duas
células
Mórula
FIGURA 8.5. Seqüênciadeeventosdefertilização/clivagememblastômerodeduascélulas,mórulae blastocistojovem.
A proporçãoque o embriãoem desenvolvimentose
moveatravésdo ovidutoe paradentrodo úteroé julgada
comoumafunçãototalmentematerna,controladaporfato-
resqueafetamafunçãomusculardo istmo,tal comoo siste-
maadrenérgicolocal,quepodesermodificadoporestrogê-
nio/progesterona.As prostaglandinasda série F, agindo
localmente,parecemimpediro transportedo embriãoden-
tro do útero, enquantoque as prostaglandinasda sérieE
parecemacelerarsuaentradano órgão.
Os ovossãotransportadosdoovidutoparao útero,este.
jam ounão fertilizados,comexceçãodoseqüinos.Na égua,
os óvulosnão fertilizadospermanecemdentro do istmoe
vãodegenerandolentamenteduranteváriosmeses,enquan-
to embriõesemdesenvolvimentopassampor elese entram
no útero(37). A proporçãoemqueasdivisõesdedivagem
progridemé afetadapor influênciasambientaise genéticas.
Warner et aI. (38) descreveramum geneem embriõesde
camundongopré-implantação,associadoao complexode
histocompatibilidademurina,queinflui naproporçãodedi-
vagemdeembriõesdessaespécie.
ExpressãodoGenoma
Na ovulação,osóvuloscontêmrRNA, mRNA, tRNA e
ribossomas,estandototalmenteequipadosparasintetizarpro-
teínas.Uma seqüênciaordenadade mudançasna síntesee
modificaçõesdasproteínasocorremdurantea maturaçãodo
oócito,fertilizaçãoe desenvolvimentoatéo estágiode duas
122 PARTE 11:FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
Parâmetros do Sêmen
~.Concentração.Motilidade
.Morfologia
. Separaçãoda
fraçãomóvel I Testesde Função I
.Bioquimicos
.Reaçãodo
acrossomo.Motilidadehipe-
rativada
Bioensaios FIV
. "Padrão"
. Teste de reação cruzada
(gametas dos doadores). Fertilização assistida
(SUZI, ICSI)
. Terapia com FSH
Ensaiode
penetraçãode
espermatozói-
des (EPE)
Zonade ligaçãoe penetração
Distúrbios da Fertilização
Ensaiode hemizona(HZA)
Defeito
Zonade penetração
~
~
~
~
Reação do acrossomo, fusão
e descondensação
Descondensação e formação
dos pronúcleos
Bioensaio
Testede penetração
Ensaiode penetraçãoespermática
(hamster)(EPE):
Zonade perfuraçãogiratória;injeção
no espaçoperivitelino;ICSI
Microinjeçãodentrodo ooplasma
(ICSI);zonade perfuraçãogiratória;
injeçãonoespaçoperivitelino
FIGURA8-6. DiagnósticoprogressivoemcasosdeFIV malsucedidarecorrente.(Abaixo)Análise seqüencialdedefeitosespermáticosespe-
cíficosemcasosdefertilizaçõesfalhasrecorrentes.
células.Os embriõesprosseguemseudesenvolvimentodapri-
meiradivisãodeclivagematéo estágiodeblastocisto,quando
ocorreumatranscriçãoativae acúmulodenovo mRNA do
genomado zigoto(39). O embriãotoma-sedependenteda
transcriçãologoapósaprimeiradivisãodeclivagemocorren-
doumaumentoconcomitantedeproteínasintetizadano está-
giodeduascélulas(40).Emovinos,asíntesedeproteínatotal
é altaduranteasduasprimeirasdivisõesdeclivagem,diminui
cercade95%durantea terceiradivisãoepermanecebaixana
quartadivisão(oitoa dezesseiscélulas),aumentandodenovo
na quintadivisão(dezesseisa 32 células)(41). A ativação
completadetranscriçãoemembriõesovinosocorrenaquarta
divisãode clivagem.Resultadossimilaresforamencontrados
em embriõesbovinos(42). Imediatamenteapóso início da
embriogênese,inicia-sea síntesedetodasasclassesdeRNA
comumenteidentificadas.
Produtosdegenesembrionários,comoenzimasespecífi-
casou antígenos,podemserproduzidosde váriasmaneiras.
Por exemplo,essasproteínaspodemserproduzidasnamaio-
ria ou em todos os estágiosdas células embrionárias.
Proteínasdessacategoriaincluem enzimasessenciaispara
umaatividademetabólicanormal,assimcomoproteínasde
estruturaubíquacomo actina, tubulina e espectrina.Em
contraste,duranteo desenvolvimentooutrasproteínassão
referidascomoprodutosdegenestemporais.Por exemplo,a
proteaseserinaativadoradeplasminogênioestápresenteno
trofoblastoe nascélulasendodérmicasprimitivas.Essapro-
teaseé umprodutotemporaldeembriõessuínos,bovinose
ovinos(43)duranteo desenvolvimentodaperiimplantação.
São poucosos estudosreferentesaos mecanismosde
controleda expressãodo desenvolvimentode produtosde
genesnas espéciesdomésticas.Simmen e Simmen (44)
sugeremqueosfatoresdecrescimentopeptídicoe suaspro-
teínasassociadaspodemterumpapelimportantenosaspec-
toscríticosdasinteraçõesentreo crescimentodo concepto
e uteroconceptoduranteo períododeperiimplantação.
Partenogênese
Partenogênese,o desenvolvimentode um ovo sem a
intervençãodo espermatozóide,ocorreem muitasespécies
de invertebradose emalgumasespéciesdevertebrados.Os
estágiosiniciais da partenogênesepodemser induzidosou
ocorrerespontaneamente;todavia,os ovosativadosgeral-
mentenãoeclodemmaisdoqueduasvezesantesdemorrer.
Oócitose ovosdemamíferosocasionalmenteiniciamo
desenvolvimentoembrionáriona ausênciadequalquerestí-
mulodetectável.Nessescasos,ascélulasgerminativasfemi-
ninaspodempossuirumatendênciainerenteparadividir e
diferenciar-se,o queérealçadopelafertilizaçãooupor indu-
toresdarespostapartenogenética.
A geraçãodeembriõesdeumacélulausandotransferên-
cia nuclearcom dois pronúcleosmasculinospara formar
"androgenones"ou comdoispronúcleosfemininosparafor-
mar"ginogenones"podesercompletadaexperimentalmente,
masambasnãosedesenvolvematermo(33).As contribuições
paternae maternaparao genomadiplóidedecélulasembrio-
náriassãonecessáriasporquerepresentampapéiscomplemen-
taresno processode desenvolvimento.Surani et aI. (33)
demonstraramquea origemdospaisdoscromossomosdeter-
minasuainfluênciasobrea embriogênesee,poressemotivo,
ascontribuiçõesdosgenomasdospaisnãosãofuncionalmen-
te equivalentesduranteo desenvolvimentodo concepto.
Células partenogenéticase células embrionáriasnormais
podemcombinar-separaformar"quimeras",quepodemsobre-
viveratermo.RenardetaI.(45)usaramtécnicasdereconstru-
çãoembrionáriacomembriõesdecamundongoparaproduzir
embriõeshaplóidesginogenéticose androgenéticosdosquais
foram obtidosblastômerosno estágiode quatro células.
Blastômerosúnicos dos androgenonese dos ginogenones
foram,então,fusionadosformandoparesdiplóides.Dois ou
trêsdessesparesforamentãotransferidosparauma fêmea
receptorae algunsdesenvolveram-sea termo.
GêmeoseManiPulaçãoEmbrionária
O nascimentodegêmeosemespéciesmonotocasémais
freqüentementedotipodizigótico,emquemaisdeumóvulo
é produzido.Os óvulossãofertilizadospordiferentesesper-
matozóides,resultandoemprodutosnão maisidênticosdo
quedois irmãos.A taxadegêmeosnosanimaisdomésticos
é afetadapelaraça,idadee ambiente.
Entreosbovinos,asraçasleiteirasapresentamumataxa
degêmeosde3,5%,enquantoquenasraçasdecortea média
é menorque1%. Gestaçõesgemelarescomumconceptoem
cadacomouterinonãoprejudicamaviabilidadedobezerro;
porisso,embovinos,oprincipalfatorquelimitaoaumentode
nascimentosmúltiplospareceserataxaovulatória.Nasgesta-
çõesgemelaresembovinos,a fusãodacorioalantóidedospro-
dutosadjacentesresultaemumacirculaçãosangüíneacomum.
CAPÍTULO 8: FERTILIZAÇÃO E CLIVAGEM 123
Daí,91%dasnovilhasnascidasgêmeasdeummachosão"free-
martin"estéreis.Emborasejararo,condiçõessimilarestambém
têmsidocomunicadasemovinos,caprinose suínos.
OvelhasmuitoprolíficascomoasFinnsheepeBooroola
Merino produzemdoisou maiscordeirosporpartocomfre-
qüência.Essasovelhasapresentamumataxaaltade ovula-
çãoque,na BooroolaMerino, é ligadaa umgeneprincipal
F (fecundidade)(46). Essegenepodeserresponsávelpelos
elevadosníveisdeFSH tantoemcordeirascomoemovelhas
adultas,observaçãoesta tambémcomunicadaem outras
raçasprolíficasdeovinos.
A incidênciadegêmeosdizigóticoséde 1a 2%eméguas
puro sangueinglêse pertode 3% em éguasdo tipo tração.
Ovulaçõesduplassãoregularmentecomunseméguas,porém,
umou ambosembriõesusualmentemorremlogono iníciodo
desenvolvimento,enquantoaquelesquecontinuama desen-
volver-sesãopropensosao abortamentoou mumificaçãoe,
casonasçamvivos, à mortalidadeneonatal.A mortefetal
entregêmeosno úterogeralmenteé atribuídaà insuficiência
placentáriaou inadequadacapacidadeuterina,porquea área
superficialtotal da placentade gêmeosé apenaslevemente
maiordoqueaqueladeumfetoúnico.A gestaçãogemelarque
ocorrenaturalmenterefletediferençasna taxade ovulação,
assimcomoahabilidadedafêmeademantê-Ia.
O principalfatorqueregulao númerodegestaçõesgeme-
laresé o númerodeovosovulados.A taxadeovulaçãopodeser aumentadapor gonadotrofinasexógenas(usualmente
gonadotrofinacoriônica eqüina, ECG), administradasem
bovinose ovinos;todavia,arespostaovarianaévariável,sem
influênciaparagêmeos.Quandoocorremduasovulaçõesuni-
lateralmente,a taxade gestaçãogemelaré baixa,enquanto
quequandoumaovulaçãosimplesocorreemcadaovário,a
incidênciadegêmeosé maior.Essadiferençatemsidoatribuí-
daàcompetiçãoentreosembriões,poisatransferênciadedois
embriõesparao mesmocomo uterino leva a um reduzido
númerode ligaçõescotiledonáriascomparadoaosresultados
quandoum embriãoé transferidoparacadacomo uterino.
Uma taxade gêmeosde cercade 60% podeser alcançada
usandotransferênciaembrionáriabilateral.
A imunizaçãocontra esteróidesovarianos,particular-
menteandrostenedionae estrona,levaa um aumentodra-
máticodataxadeovulaçãoemovelhaseumgraumenorem
vacas.Em ovelhas,a taxamédiadeovulaçãoaumentouem
0,6ovulaçõesporovelha,resultandoemaumentodecordei-
roscriados.Esseprocesso,contudo,resultaemmaiormorta-
lidadeembrionáriaemovelhas.A imunizaçãocontrasubu-
nidade -(X recombinanteda inibina bovina resulta em
aumentodetrêsa quatrovezesdataxadaovulaçãoemovi-
nose a umaumentode35%emsuínos(47).
Os gêmeostambémpodemser monozigóticos,quando
um único ovo fertilizadodá origema doisprodutosidênti-
cos. A incidência de gêmeosmonozigóticosé rara, com
ocorrênciasbemdocumentadasapenasnasespécieshumana
e bovina. Em bovinos,os gêmeosmonozigóticosrepresen-
tam 10% ou menosdos gêmeosnascidos.Usualmente,os
gêmeosmonozigóticosse originam após a implantação,
quandoa massacelularinternadiferencia-seemdoiscanais
primitivos,originandodoisprodutosidênticos.
124 PARTE II: FISIOLOGIA DA REPRODUÇÃO
o transplantenuclear envolve a transferênciade
núcleosindividuaisde embriõesno períododepré-implan-
taçãoparaoócitosmadurosnão fertilizados.O transplante
nucleartemsidoempregadocomsucessona "clonagem"de
embriõesde ovelhas,vacase coelhas,resultandono nasci-
mentode produtosviáveis.Os produtosde transferência
nuclearpodemnão serclonesverdadeiros,porquea maior
partedo genomamitocondrialorigina-sedo citoplasmado
oócitorecipiente.O princípiopordetrásdesseprocedimen-
to é queosnúcleosde embriõescontêmtodasas informa-
çõesgenéticasnecessáriasparaoriginarum indivíduocom-
pletocomo mesmosuprimentogenético.À medidaqueo
desenvolvimentoembrionárioprossegue,o potencialgené-
tico dosnúcleostorna-secadavezmaisrestritoemvistada
diferenciaçãoe deixa de ser "totipotente",dando origem
apenasa tecidosespecíficosdentrodo embrião.Os núcleos
podemsertransplantadosparao citoplasmade um oócito
maduro.Fatoresdentro do citoplasmado oócito maduro
"reprogramam"o núcleotransplantado,permitindo-lheque
dê origema um novo embrião.O citoplasmade embriões
pronuclearesou de duascélulasnão é capazde "reprogra-
mar"osnúcleostransplantados.Resultadosiniciais de clo-
nagemem coelhose vacasindicaramquemenosde 4% e
1%, respectivamente,dos embriõesdesenvolveram-sea
termo.Willadsen et aI. (48), trabalhandocom bovinos,e
Collas e Robl (49), trabalhandocomcoelhos,aumentaram
essasporcentagenspara33%e 21%, respectivamente.
A produçãodegêmeosmonozigóticostambémpodeser
conseguidapor separaçãomicrocirúrgicadosblastômerosde
embriõesdeduascélulas.Osdetalhestécnicossãodiscutidos
emumcapítuloposterior.
DESENVOLVIMENTO EMBRIONÁRIO PRECOCE
FormaçãodoBlastocisto
O desenvolvimentode junçõesintercelularescompactas
da móruladurantea compactaçãoé seguidapor acúmulode
fluidodentroda cavidadecentral,formandoa blastocele.A
diferenciaçãode duaspopulaçõesdistintasde célulasocorre
apósaformaçãodoblastocisto.A maioriadascélulasformaa
camadaexternaperiféricacuboidal,chamadatrofoblastooutro-
fectoderma,queécobertapordensamicrovilosidadeefunciona
na captaçãoseletivadenutrientes.No desenvolvimentomais
tardio,o trofoblastoformao córion.Um segundogrupode
célulaslocalizadoemum póloabaixodo trofoblastoformao
embrioblasto(massacelularinterna),quesedesenvolveemtrês
camadasgerminativasprimáriasdoembrião(ectoderma,meso-
dermaeendoderma)duranteo processodegastrulação.
ZonadeEclosão
A liberação(eclosão)do blastocistoda zonapelúcida
(Fig. 8-6) ocorreno útero4 a 8 diasapósa ovulação(Tab.
8-2). Modificaçõesda integridadedazonadevidasaosfato-
resenzimáticosproduzidospeloúterooupeloembriãoestão
implicadasnaeclosãodeblastocistossuínos.A exposiçãoao
ambienteuterino estrogênio-estimuladopode causarum
amaciamentodazonapelúcidae permitirqueo blastocisto
seexpandae rompaacamadadazona.A expansãoe acon-
traçãodo blastocistobovino pareceminterpretaro maior
papelna eclosãoà medidaquea zonaserompepor disten-
são do blastocisto,emboraas enzimasenvolvidascom o
enfraquecimentoda zonatambémtomemparte.A zonase
rompeno plano equatorial,permitindoao blastocistocom-
primir-seentreasduasbordasdaabertura.
As prostaglandinas(especialmenteda série E) estão
envolvidascomo processodeeclosão,poisosantagonistasdas
prostaglandinasimpedemtanto a expansãodo blastocisto
comoa eclosão.Assim,a expansãodo blastocistopareceser
umprocessovitalparaaeclosãodazonacomproduçãodefato-
resenzimáticosdo blastocistoou uterinosagindocomoum
papeldesuporte.No dia11apóso estroemovinosesuínos,e
nodia13embovinos,oblastocistopassaporumafasedealon-
gamentologarítmico.O blastocistobovino transforma-sede
umaformaesféricade3 mmno dia 13aproximadamente,em
umaformafilamentosade25cmno dia 17.No dia 18dages-
tação,o blastocistoestende-separadentrodocornocontrala-
teral.Esserápidoalongamentolateraldo conceptonaovelha
enavacaocorreporumahiperplasiacontínuadotrofectoder-
maeendodermaextraembrionário.
O rápidocrescimentodosblastocistosdavacae daove-
lha sedáduranteváriosdias,masa taxadealongamentodo
blastocistoda porcanão é excedida.Os blastocistossuínos
desenvolvem-sede esferasde 2 mm aproximadamenteno
dia 10dagestaçãoparablastocistostubularesde 10mmnos
dias 11a 12.Os blastocistostubularestransformam-se(em
umaproporçãode30a40mm/hora)emumaformafilamen-
tosafinaquemedeaproximadamente20cmdecomprimen-
to. Isso ocorremaispor reorganizaçãocelulardo que por
hiperplasiacelular.Depoisdessafasede alongamentoini-
cial, o blastocistosuíno continua a aumentarem compri-
mentoe diâmetroem conseqüênciade hiperplasiacelular,
atingindo800a 1000mmdecomprimentopelodia 16.
O rápidoalongamentodo blastocistoem suínosé único
paracadablastocistodentrodaleitegada.Aquelesqueatingem
o estágiotubularmaiscedopodemtravarumacompetiçãode
sobrevivênciacomblastocistosemdesenvolvimentomaislento,
ganhando,assim,uma áreasuficienteda superfícieuterina,
necessáriaparagarantiracontinuidadedodesenvolvimento.
Blastocistoseqüinosnão se modificamde uma forma
esféricapara uma morfologia filamentosano início do
desenvolvimento.O diâmetro da vesícula embrionária
aumentade2 a 3 mmpordiae mantémaformaesféricaaté
osdias17a 19,quandoseadaptaà formada luzuterina.
Migração Intra-uterina e Espaçamento
A migraçãointra-uterinae o espaçamentoeqüidistante
entre os embriões são essenciaispara a sobrevivência
embrionáriaem espéciespolitocas.Os embriõessuínossão
encontradospróximosàextremidadedo cornouterino5 a 6
diasapóso início do estroe, então,migramem direçãoao
corpouterino,misturando-seaosembriõesdo cornooposto
aoredordodia9.A migraçãoeo espaçamentodosembriões
terminamaproximadamenteno dia 12,quandoocorreum
rápidoalongamentodo blastocisto.
A migraçãotransuterinaéraraemovelhasmonovulató-
riase emvacas.Todavia,podeocorrermigraçãotransuteri-
naemovelhas,masnãoemvacas,quandohouverovulações
múltiplasno mesmoovário.Esseé o maiorproblemaquan-
doasuperovulaçãoéusadaparaaumentara taxadegêmeos
embovinos.
Com o usodo ultra-somparamonitoraro movimento
embrionárioem éguas,a migraçãotransuterinaocorreu
aproximadamentetrezevezespordiaentreosdias10a 16de
gestação(50). A fixaçãodo embriãodentroda luz uterina
ocorreno dia 16,emborasejapossívelamigraçãoatéosdias
25a 30 dagestação.
REFERÊNCIAS
1. EJdy EM. The spermatozoa.ln: KnobilE, Neil J, eJs. The
physiologyof repIOJuction.New York: Raven