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Gametogénese

A gametogénese é o desenvolvimento de gâmetas a partir de células germinativas primordiais. Este processo difere entre os sexos. Nos homens, a espermatogénese produz espermatozoides. Nas mulheres, a oogénese resulta num óvulo. O processo começa com a migração de células germinativas primordiais do saco vitelino para a crista gonadal. A oogénese começa durante os períodos embrionário e fetal, enquanto que a espermatogénese começa na puberdade. No entanto, as fases da gametogénese são semelhantes, com as células germinativas a progredirem através da mitose, meiose I, meiose II e maturação. Este processo resulta em gâmetas haploides, com 23 cromossomas.

Última atualização: May 3, 2022

Responsibilidade editorial: Stanley Oiseth, Lindsay Jones, Evelin Maza

Descrição Geral

Emigração de células germinativas

  • As células germinativas primordiais (PGCs, pela sigla em inglês) originam-se da endoderme do saco vitelino.
  • Viajam ao longo do intestino posterior → alcançam a crista gonadal → células passam a denominar-se gametogónias
  • Ficam associadas aos cordões sexuais primordiais

Gametogénese

  • As gametogónias e a gametogénese diferem entre os sexos:
    • Mulheres: oogónia → oogénese
    • Homens: espermatogónia → espermatogénese
  • As células geralmente seguem as mesmas fases:
    • Mitose
    • Meiose I
    • Meiose II
    • Maturação/diferenciação
  • Estas fases conduzem as células através do seguinte desenvolvimento:
    • Gametogónia (diploide, 46 cromossomas)
    • Gametócito primário (diploide, 46 cromossomas)
    • Gametócito secundário (haploide, 23 cromossomas)
    • Gametídeo (haploide, 23 cromossomas)
    • Gâmeta (haploide, 23 cromossomas)
Gametogênese em machos e fêmeas

Gametogénese em homens e mulheres:
As gametogónias diploides sofrem mitose. Algumas células filhas permanecerão como gametogónias, enquanto outras se diferenciam em gametócitos primários. A partir daí, ocorre a meiose I, resultando em gametócitos secundários, que são haploides. A meiose II leva a gametídeos, com 1 fita representativa de DNA de cada cromossoma. Os gametídeos passam por um processo diferente de diferenciação/maturação para produzir gâmetas maduros.

Imagem por Lecturio.

Oogénese

A oogénese é o processo de produção de óvulos a partir de PGCs.

Formação do óvulo

  • Fases da oogénese:
    • Mitose:
      • Oogónia → oócito primário
      • Ploidia: diploide
      • 46 cromossomas
    • Meiose I:
      • Oócito primário → oócito secundário e 1º corpo polar
      • Ploidia: diploide → haploide
      • 46 → 23 cromossomas
    • Meiose II:
      • Oócito secundário → oótida e 2º corpo polar
      • Ploidia: haploide
      • 23 cromossomas
    • Maturação: oótida → óvulo
  • Nota: Ao contrário da espermatogénese, a divisão celular é desigual na oogénese, resultando num único óvulo e corpo polar.
  • Linha temporal:
    • Iniciada nos períodos embrionário e fetal.
    • Para na prófase da meiose I
    • Retoma durante a puberdade
    • Ocorre uma segunda paragem na metáfase da meiose II.
    • Recomeça novamente após a fertilização
    • O processo continua mensalmente até à menopausa.

Desenvolvimento do folículo

A foliculogénese é um processo complexo em que um folículo ovárico, contendo um oócito, amadurece através de vários estágios.

  • Folículo primordial:
    • Desenvolve-se nos ovários durante o período fetal
    • As oogónias ficam cercadas por células epiteliais somáticas da crista genital.
  • Folículo primário:
    • Contém um oócito primário
    • É criada uma camada de glicoproteínas (zona pelúcida).
    • As células foliculares proliferam para se tornarem a camada de células da granulosa.
  • Folículo secundário:
    • Este estágio é responsivo às gonadotrofinas.
    • A camada de células da granulosa cresce.
    • Recrutamento de células tecais → membrana basal circundante
  • Folículo terciário:
    • As células da granulosa produzem:
      • Secreções → criam um antro
      • Estrogénio
    • As células da granulosa em redor do oócito tornam-se o cumulus oophorus.
    • As células tecais diferenciam-se em:
      • Teca interna: contém pequenos vasos e células glandulares; produzem testosterona → convertida em estrogénio pelas células da granulosa
      • Teca externa: estabiliza os folículos; derivada do tecido conjuntivo
  • Folículo maduro (graafiano):
    • Apenas 1 folículo atingirá este estágio a cada ciclo.
    • Oócito primário → oócito secundário imediatamente antes da ovulação
    • O antro aumenta (compõe a maior parte do folículo)
    • Camada mais interna do cumulus oophorus → corona radiata
  • Corpo lúteo:
    • Formado após a libertação do oócito
    • O centro contém um coágulo de sangue formado após a ovulação.
    • As células da granulosa e da teca produzem progesterona.
    • Atrofia se a gravidez não ocorrer.
As fases da foliculogênese

As fases da foliculogénese:
Observar a progressão da proliferação de células foliculares, diferenciação de células tecais e aumento do antro.

Imagem por Lecturio.

Ovulação

  • Ocorre quando os níveis de hormona luteinizante (LH, pela sigla em inglês) e de hormona folículo-estimulante (FSH, pela sigla em inglês) atingem o pico
  • As células do cumulus oophorus soltam-se → permite que o oócito e a corona radiata se desprendam do folículo
  • As enzimas proteolíticas enfraquecem a parede do folículo.
  • Rutura da parede folicular → libertação do oócito

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Espermatogénese

A espermatogénese é o processo de produção de espermatozoides a partir de PGCs.

Localização

Descrição geral:

  • A espermatogénese ocorre nos túbulos seminíferos nos testículos.
  • Pré-puberdade, os túbulos seminíferos consistem em:
    • Células de Sertoli
    • PGCs (espermatogónias)

Células de Sertoli:

  • Controlam o ambiente dentro dos túbulos seminíferos
  • Ajuda a regular a espermatogénese
  • Contêm FSH e recetores androgénicos → necessários para estimular a espermatogénese
  • Secretam:
    • Hormona antimulleriana (AMH, pela sigla em inglês) → regressão dos ductos mullerianos durante o desenvolvimento embrionário
    • Inibina B → inibe a secreção de FSH → ajuda na regulação dos níveis hormonais
  • Forma a barreira hematotesticular → protege o desenvolvimento do esperma de:
    • Sistema imunológico
    • Outras substâncias no sangue (e.g., toxinas, hormonas)

Formação de espermatozoides

  • Início: puberdade
  • Induzida pela FSH e pela testosterona (produzida pelas células de Leydig em resposta à LH)
  • Ocorre em fases:
    • Mitose:
      • Espermatogónia → espermatócito primário
      • Ploidia: diploide
      • 46 cromossomas
    • Meiose I:
      • Espermatócito primário → espermatócito secundário
      • Ploidia: diploide → haploide
      • 46 → 23 cromossomas
    • Meiose II:
      • Espermatócito secundário → espermátide
      • Ploidia: haploide
      • 23 cromossomas
    • Espermiogénese (maturação): espermátide → espermatozoide
  • Os espermatozoides maduros são libertados no lúmen dos túbulos seminíferos → armazenados no epidídimo
  • Todo o processo demora cerca de 2 meses
O processo de espermatogênese

Processo de espermatogénese à medida que as células progridem de espermatócitos primários, para espermatócitos secundários, para espermátides, para espermatozoides

Imagem: “Illustration from Anatomy & Physiology, Connexions” por OpenStax College. Licença: CC BY 4.0

Estrutura dos espermatozoides

A espermiogénese resulta em alterações morfológicas características associadas aos espermatozoides.

  • Cabeça:
    • Núcleo:
      • Contém cromossomas
      • Condensado
    • Acrossoma:
      • Estrutura em forma de capa que cobre a região anterior da cabeça
      • Produzido pela transformação do aparelho de Golgi
      • Contém enzimas necessárias para a fertilização
  • Corpo (peça intermediária):
    • Contém mitocôndrias
    • Fornece ATP para o movimento do flagelo
  • Cauda (flagelo):
    • Fornece motilidade
    • Consiste em microtúbulos
Estrutura do esperma

Estrutura do esperma

Imagem: “Structure of Sperm: Sperm cells are divided into a head, containing DNA; a mid-piece, containing mitochondria; and a tail, providing motility. The acrosome is oval and somewhat flattened.” por OpenStax College. Licença: CC BY 4.0

Capacitação

  • Os espermatozoides são funcionalmente imaturos após a espermiogénese.
  • É necessário um processo final de maturação para:
    • Se tornarem metabolicamente ativos
    • Fertilizarem um óvulo
  • Processo:
    • Começa no epidídimo
    • Termina no trato reprodutor feminino
  • As alterações incluem:
    • Motilidade
    • Conteúdo enzimático do acrossoma
    • Proteínas de superfície celular

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Relevância Clínica

  • Trissomia 21 (síndrome de Down): distúrbio cromossómico que pode resultar de um erro na meiose durante a gametogénese. Os indivíduos afetados têm características craniofaciais e musculoesqueléticas típicas, bem como múltiplas anomalias médicas a envolver os sistemas cardíaco, GI, ocular e auditivo. No final, o cariótipo confirma o diagnóstico no período pré-natal ou pós-natal. Não há cura para a síndrome de Down. O tratamento é baseado nas manifestações clínicas presentes.
  • Trissomia 18 (síndrome de Edwards): distúrbio cromossómico que pode resultar de um erro na meiose durante a gametogénese. A trissomia 18 é a 2ª trissomia mais comum, com predominância em meninas. As características típicas incluem restrição do crescimento intrauterino, defeitos cardíacos, punhos cerrados com dedos sobrepostos e pé boto. O diagnóstico é feito pela análise do cariótipo. Não está disponível nenhum tratamento e a maioria dos indivíduos afetados não sobrevive além de 1 ano de vida.
  • Trissomia 13 (síndrome de Patau): distúrbio cromossómico que pode resultar de um erro na meiose durante a gametogénese. A trissomia 13 é a 3ª trissomia mais comum. As características clínicas incluem malformações do cérebro e da medula espinhal, defeitos cardíacos, defeitos oculares, lábio leporino/fenda palatina e hipotonia. O diagnóstico é realizado pela análise do cariótipo. Não está disponível nenhum tratamento e a maioria dos indivíduos afetados não sobrevive além do 1º ano de vida.

Referências

  1. Gilbert, S.F. Spermatogenesis (2000). In Developmental Biology, 6th ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK10095/
  2. Matsumoto, A.M., Anawalt, B.D. (2020). Male reproductive physiology. UpToDate. Retrieved September 5, 2021, from https://www.uptodate.com/contents/male-reproductive-physiology
  3. Suede, S.H., Malik, A., Sapra, A. (2021). Histology, spermatogenesis. StatPearls. Retrieved September 5, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK553142/
  4. Waters, M., Tadi, P. (2020). Genetics, female gametogenesis. StatPearls. Retrieved September 9, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK555917/
  5. Holesh, J.E., Bass, A.N., Lord, M. (2021). Physiology, ovulation. StatPearls. Retrieved September 9, 2021, from https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK441996/
  6. Desai, N., Ludgin., et al. (2013). Female and male gametogenesis. Chapter 3 of Falcone, T., Hurd, W.W. (Eds.), Clinical Reproductive Medicine and Surgery. Springer Science+Business Media New York. https://www.clevelandclinic.org/ReproductiveResearchCenter/docs/publications/180_Female_and_male_gametogenesis.pdf
  7. Swerdloff, R.S., Wang, C. (2020). The testis and male hypogonadism, infertility, and sexual dysfunction. In: Goldman, L., Schafer, A. I. (Eds.), Goldman-Cecil Medicine, 26th ed., pp. 1537–1547. Elsevier.

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