Objetivos de
Ao final desta seção, você poderá:
- Descreva os obstáculos que os espermatozoides devem superar para alcançar um oócito
- Explique a capacitação e sua importância na fertilização
- Resuma os eventos que ocorrem quando um espermatozóide fertiliza um oócito
A fertilização ocorre quando um espermatozóide e um oócito (óvulo) se combinam e seus núcleos se fundem. Como cada uma dessas células reprodutivas é uma célula haplóide contendo metade do material genético necessário para formar um ser humano, sua combinação forma uma célula diploide. Essa nova célula única, chamada de zigoto, contém todo o material genético necessário para formar um ser humano — metade de cada progenitor biológico.
Trânsito de espermatozóides
A fertilização é um jogo de números. Durante a ejaculação, centenas de milhões de espermatozóides (espermatozóides) são liberados na vagina. Quase imediatamente, milhões desses espermatozoides são superados pela acidez da vagina (aproximadamente pH 3,8), e outros milhões podem ser impedidos de entrar no útero por um muco cervical espesso. Daqueles que entram, milhares são destruídos por leucócitos uterinos fagocíticos. Assim, a corrida para as trompas uterinas, que é o local mais comum para o espermatozóide encontrar o oócito, é reduzida a alguns milhares de competidores. Sua jornada - que se acredita ser facilitada por contrações uterinas - geralmente leva de 30 minutos a 2 horas. Se o espermatozóide não encontrar um oócito imediatamente, ele pode sobreviver nas trompas uterinas por mais 3 a 5 dias. Assim, a fertilização ainda pode ocorrer se a relação sexual ocorrer alguns dias antes da ovulação. Em comparação, um oócito pode sobreviver de forma independente por apenas aproximadamente 24 horas após a ovulação. Portanto, a relação sexual mais de um dia após a ovulação geralmente não resulta em fertilização.
Durante a viagem, os fluidos no trato reprodutor feminino preparam o espermatozóide para a fertilização por meio de um processo chamado capacitação ou escorvamento. Os fluidos melhoram a motilidade dos espermatozóides. Eles também esgotam as moléculas de colesterol embutidas na membrana da cabeça do espermatozóide, diluindo a membrana de tal forma que ajudará a facilitar a liberação das enzimas lisossômicas (digestivas) necessárias para que o espermatozóide penetre no exterior do oócito após o contato. O espermatozóide deve passar pelo processo de capacitação para ter a “capacidade” de fertilizar um oócito. Se atingirem o oócito antes da conclusão da capacitação, não conseguirão penetrar na espessa camada externa de células do oócito.
Contato entre espermatozóides e oócitos
Após a ovulação, o oócito liberado pelo ovário é arrastado para dentro e ao longo do tubo uterino. A fertilização deve ocorrer no tubo uterino distal porque um oócito não fertilizado não sobrevive à jornada de 72 horas até o útero. Como você se lembrará de seu estudo da oogênese, esse oócito (especificamente um oócito secundário) é cercado por duas camadas protetoras. A coroa radiata é uma camada externa de células foliculares (granulosas) que se formam em torno de um oócito em desenvolvimento no ovário e permanecem com ele após a ovulação. A zona pelúcida subjacente (pelúcido = “transparente”) é uma membrana glicoproteica transparente, mas espessa, que envolve a membrana plasmática da célula.
Ao ser varrido ao longo do tubo uterino distal, o oócito encontra o espermatozóide capacitado sobrevivente, que flui em sua direção em resposta aos atrativos químicos liberados pelas células da coroa radiada. Para alcançar o próprio oócito, o espermatozóide deve penetrar nas duas camadas protetoras. O espermatozóide primeiro penetra nas células da coroa radiata. Então, ao entrar em contato com a zona pelúcida, os espermatozoides se ligam aos receptores na zona pelúcida. Isso inicia um processo chamado reação acrossômica, no qual a “capa” cheia de enzimas do espermatozóide, chamada acrossoma, libera suas enzimas digestivas armazenadas. Essas enzimas abrem um caminho pela zona pelúcida que permite que os espermatozoides cheguem ao oócito. Finalmente, um único espermatozóide entra em contato com receptores de ligação de espermatozóides na membrana plasmática do oócito (Figura 28.2). A membrana plasmática desse espermatozóide então se funde com a membrana plasmática do oócito, e a cabeça e a parte central do espermatozóide “vencedor” entram no interior do oócito.
Como o espermatozóide penetra na coroa radiata? Alguns espermatozoides sofrem uma reação acrossomal espontânea, que é uma reação acrossômica não desencadeada pelo contato com a zona pelúcida. As enzimas digestivas liberadas por essa reação digerem a matriz extracelular da coroa radiata. Como você pode ver, o primeiro espermatozóide a chegar ao oócito nunca é aquele a fertilizá-lo. Em vez disso, centenas de espermatozoides devem passar pela reação acrossômica, cada uma ajudando a degradar a coroa radiada e a zona pelúcida até que um caminho seja criado para permitir que um espermatozóide entre em contato e se funda com a membrana plasmática do oócito. Se você considerar a perda de milhões de espermatozóides entre a entrada na vagina e a degradação da zona pelúcida, você pode entender por que uma baixa contagem de espermatozóides pode causar infertilidade masculina.
Quando o primeiro espermatozóide se funde com o oócito, o oócito utiliza dois mecanismos para evitar a polispermia, que é a penetração de mais de um espermatozóide. Isso é fundamental porque se mais de um espermatozóide fertilizasse o oócito, o zigoto resultante seria um organismo triplóide com três conjuntos de cromossomos. Isso é incompatível com a vida.
O primeiro mecanismo é o bloqueio rápido, que envolve uma mudança quase instantânea na permeabilidade do íon sódio após a ligação do primeiro espermatozóide, despolarizando a membrana plasmática do oócito e impedindo a fusão de espermatozoides adicionais. O bloqueio rápido se instala quase imediatamente e dura cerca de um minuto, período durante o qual um influxo de íons de cálcio após a penetração do esperma aciona o segundo mecanismo, o bloqueio lento. Nesse processo, conhecido como reação cortical, grânulos corticais situados imediatamente abaixo da membrana plasmática do oócito se fundem com a membrana e liberam proteínas inibidoras zonais e mucopolissacarídeos no espaço entre a membrana plasmática e a zona pelúcida. As proteínas inibidoras zonais causam a liberação de qualquer outro espermatozóide ligado e destroem os receptores espermáticos do oócito, impedindo assim que mais espermatozóides se liguem. Os mucopolissacarídeos então revestem o zigoto nascente em uma barreira impenetrável que, junto com a zona pelúcida endurecida, é chamada de membrana de fertilização.
O zigoto
Lembre-se de que, no momento da fertilização, o oócito ainda não completou a meiose; todos os oócitos secundários permanecem presos na metáfase da meiose II até a fertilização. Somente após a fertilização o oócito completa a meiose. O complemento desnecessário do material genético resultante é armazenado em um segundo corpo polar que é eventualmente ejetado. Nesse momento, o oócito se tornou um óvulo, o gameta haplóide feminino. Os dois núcleos haplóides derivados do espermatozóide e do oócito e contidos no óvulo são chamados de pronúcleos. Eles descondensam, expandem e replicam seu DNA em preparação para a mitose. Os pronúcleos então migram um em direção ao outro, seus envelopes nucleares se desintegram e o material genético de origem masculina e feminina se mistura. Esta etapa completa o processo de fertilização e resulta em um zigoto diploide unicelular com todas as instruções genéticas necessárias para se transformar em humano.
Na maioria das vezes, uma pessoa libera um único óvulo durante um ciclo de ovulação. No entanto, em aproximadamente 1% dos ciclos de ovulação, dois óvulos são liberados e ambos são fertilizados. Dois zigotos se formam, implantam e se desenvolvem, resultando no nascimento de gêmeos dizigóticos (ou fraternos). Como os gêmeos dizigóticos se desenvolvem a partir de dois óvulos fertilizados por dois espermatozóides, eles não são mais idênticos do que os irmãos nascidos em épocas diferentes.
Muito menos comumente, um zigoto pode se dividir em dois filhotes separados durante o desenvolvimento inicial. Isso resulta no nascimento de gêmeos monozigóticos (ou idênticos). Embora o zigoto possa se dividir já no estágio de duas células, a divisão ocorre mais comumente durante o estágio inicial do blastocisto, com cerca de 70 a 100 células presentes. Esses dois cenários são distintos um do outro, pois os embriões gêmeos que se separaram no estágio de duas células terão placentas individuais, enquanto os embriões gêmeos que se formam a partir da separação no estágio de blastocisto compartilharão uma placenta e uma cavidade coriônica.
Conexão diária
Fertilização in vitro
A fertilização in vitro, que significa fertilização in vitro, é uma tecnologia de reprodução assistida. In vitro, que em latim se traduz como “em vidro”, refere-se a um procedimento que ocorre fora do corpo. Existem muitas indicações diferentes para a fertilização in vitro. O procedimento é usado com frequência para apoiar pessoas LGBTQ, pessoas que usam substitutos/portadores gestacionais e também pessoas com dificuldades de reprodução. Por exemplo, uma pessoa pode produzir óvulos saudáveis, mas os óvulos não podem chegar ao útero porque os tubos uterinos estão bloqueados ou comprometidos. Uma pessoa pode ter uma baixa contagem de espermatozóides, baixa motilidade espermática, espermatozóides com uma porcentagem anormalmente alta de anormalidades morfológicas ou espermatozóides incapazes de penetrar na zona pelúcida de um óvulo.
Um procedimento típico de fertilização in vitro começa com a coleta de ovos. Um ciclo normal de ovulação produz apenas um oócito, mas o número pode ser aumentado significativamente (para 10 a 20 oócitos) com a administração de um ciclo curto de gonadotrofinas. O curso começa com análogos do hormônio folículo-estimulante (FSH), que apoiam o desenvolvimento de vários folículos, e termina com um análogo do hormônio luteinizante (LH) que desencadeia a ovulação. Logo antes de os óvulos serem liberados do ovário, eles são colhidos usando a recuperação de oócitos guiada por ultrassom. Nesse procedimento, a ultrassonografia permite ao médico visualizar folículos maduros. Os óvulos são aspirados (aspirados) usando uma seringa.
Paralelamente, os espermatozóides são obtidos do parceiro masculino ou de um banco de espermatozóides. Os espermatozoides são preparados por lavagem para remover o fluido seminal porque o fluido seminal contém um peptídeo, FPP (ou peptídeo promotor da fertilização), que, em altas concentrações, impede a capacitação do espermatozóide. A amostra de esperma também é concentrada, para aumentar a contagem de espermatozóides por mililitro.
Em seguida, os óvulos e os espermatozóides são misturados em uma placa de Petri. A proporção ideal é de 75.000 espermatozóides para um óvulo. Se houver problemas graves com o espermatozóide - por exemplo, a contagem é extremamente baixa ou os espermatozoides estão completamente imóveis ou incapazes de se ligar ou penetrar na zona pelúcida - um espermatozóide pode ser injetado em um óvulo. Isso é chamado de injeção intracitoplasmática de espermatozóides (ICSI).
Os embriões são então incubados até atingirem o estágio de oito células ou o estágio de blastocisto. Nos Estados Unidos, os óvulos fertilizados são normalmente cultivados até o estágio de blastocisto, pois isso resulta em uma maior taxa de gravidez. Finalmente, os embriões são transferidos para o útero da mulher usando um cateter de plástico (tubo). A Figura 28.3 ilustra as etapas envolvidas na fertilização in vitro.
A fertilização in vitro é uma tecnologia relativamente nova e ainda em evolução e, até recentemente, era necessário transferir vários embriões para obter uma boa chance de gravidez. Hoje, no entanto, os embriões transferidos têm muito mais probabilidade de serem implantados com sucesso, então os países que regulam a indústria de fertilização in vitro limitam o número de embriões que podem ser transferidos por ciclo em dois. Isso reduz o risco de gestações de nascimentos múltiplos.
A taxa de sucesso da fertilização in vitro está correlacionada com a idade do portador gestacional (que pode ser a mãe da criança ou uma mãe substituta). Mais de 40% das mulheres com menos de 35 anos conseguem dar à luz após a fertilização in vitro, mas a taxa cai para pouco mais de 10% em mulheres com mais de 40 anos.
Link interativo
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