Processo di fecondazione umana: dalla capacitazione alla fusione

La fecondazione è quel processo che permette la fusione di due gameti aploidi e di generare lo zigote diploide; avviene nell’ampolla delle tube uterine a seguito di una serie di modifiche che coinvolgono sia la cellula uovo che gli spermatozoi.

Gli spermatozoi depositati all’interno delle vie genitali femminili sono circa 200/300 milioni ma solamente 300/500 saranno capaci di raggiungere il sito della fecondazione; essi possono sopravvivere all’incirca 4 giorni ma hanno solamente 48h per poter fecondare l’ovocita. Gli spermatozoi appena rilasciati dai tubuli seminiferi non sono assolutamente in grado di fecondare e per questo sono costretti a subire numerose modifiche prima di poter essere considerati realmente funzionali. Dapprima nelle vie genitali maschili acquisiscono la capacità di movimento (grazie al contatto con HCO3- e Ca++ nel fluido seminale), un’ulteriore condensazione della cromatina e un rivestimento glicoproteico. In seguito gli spermatozoi saranno indotti verso un processo di capacitazione: ovvero la capacità di fecondare. La capacitazione comprende un periodo di latenza degli spermatozoi nelle vie genitali femminili dove subiranno modificazioni strutturali, in particolare a carico della membrana plasmatica a livello acrosomiale e post-acrosomiale che li renderanno in grado di fecondare la cellula uovo. Tale processo dura all’incirca 7 ore e consiste nella rimozione, da parte di enzimi femminili, di glicoproteine di rivestimento acquisite dagli spermatozoi durante il passaggio nell’epididimo e viene attivata da ioni bicarbonato presenti nella vagina che attivano vie di segnalazione cellulare. Quindi il risultato finale prevede una modifica alla fluidità della membrana.

Gli spermatozoi percorrono tutte le vie genitali maschili prima di arrivare alla cellula uovo; una volta depositati nella vagina devono attraversare la cervice uterina (solo l’1% degli spermatozoi proseguirà oltre) poi verranno fatti sostare qui dove potranno sopravvivere alcuni giorni, solo dopo questo passaggio arriveranno nell’ovidotto dove hanno 48h di tempo per fecondare l’uovo, qui procedono avanti grazie alla presenza di molecole chemiotattiche.

La progressione degli spermatozoi nel canale vaginale è facilitata grazie alle contrazioni della parete uterina, alle prostaglandine contenute nello sperma, al muco cervicale e alla liquefazione dello sperma; mentre è ostacolata fortemente dal pH acido dell’ambiente vaginale, dalla presenza di leucociti a livello della cavità uterina con proprietà fagocitarie, dalla fagocitosi endometriale e dal passaggio della giunzione utero-tubarica (molto stretto).

L’ultimo passaggio consiste nell’attivazione degli stessi spermatozoi che permette la penetrazione delle barriere dell’uovo:

• accrescimento dell’acrosoma in preparazione alla reazione acrosomiale
• cambio dei movimenti della coda, che da battito ondulatorio passano al “colpo di frusta”
• modificazione a carico della membrana che la rendono capace di fondersi con la membrana dell’uovo.

Adesione dello spermatozoo e della cellula uovo

L’incontro tra i due gameti è permesso grazie all’avvicinamento degli spermatozoi favorito da un’azione chemiotattica esercitata dall’ovocita stesso. Per prima cosa gli spermatozoi attraversano la corona radiata utilizzando l’enzima ialuronidasi, che si trova sull’acrosoma e sulla membrana plasmatica; successivamente si legano alla zona pellucida: tale adesione è permessa da un’interazione tra recettori, presenti sulla zona pellucida stessa, e i ligandi, espressi sulla testa degli spermatozoi. L’interazione con la zona pellucida scatena la reazione acrosomiale attraverso una variazione dei flussi di calcio nel citoplasma dello spermatozoo. La reazione acrosomiale consiste nella perdita dell’acrosoma e nella fuoriuscita di enzimi lisosomiali utili per superare le barriere dell’ovocita: infatti il rilascio di tali enzimi (ialuronidasi, acrosina e glisodasi) crea un canale che può essere attraversato dallo spermatozoo. In seguito alla reazione acrosomiale avviene la fusione delle membrane plasmatiche: sia la testa che la coda entrano nel citoplasma dell’ovocita, tutto viene distrutto eccetto la cromatina, la quale va incontro a un processo di despiralizzazione e, una volta circondata dal reticolo endoplasmatico, si trasforma in pronucleo femminile.

Il reticolo endoplasmatico rilascia un’elevata quantità di ioni Ca che inducono la cosiddetta reazione corticale che induce la liberazione di granuli corticali che rilasciano enzimi il cui compito è quello di modificare la membrana vitellina e la zona pellucida in modo da modificarne la natura e impedire l’ingresso di altri spermatozoi (consiste, in realtà, in una modificazione del recettore specifico che non riconosce più lo spermatozoo).

I cromosomi materni e paterni si duplicano separatamente nei pronuclei e solamente in seguito, dopo essere stati espulsi nel citoplasma, procederanno alla prima divisione mitotica della fase di segmentazione.

Un altro fattore che impedisce la polispermia, insieme alla reazione corticale, è una rapida depolarizzazione della membrana plasmatica.