Gametogênese - A produção dos gametas

GAMETOGÊNESE

Maximiliano Mendes

A gametogênese é o processo de geração dos gametas, as células reprodutivas haploides que contêm apenas um conjunto cromossômico (n). Na nossa espécie o número diploide (2n) de cromossomos é 46. Assim, n = 23 cromossomos e cada gameta possui então 22 autossomos, os cromossomos 01 ao 22 (um de cada) e um cromossomo sexual, que pode ser o X ou o Y.

Os dois processos que veremos de forma simplificada aqui são a espermatogênese e a ovulogênese, a produção dos espermatozoides e a dos óvulos.

Espermatogênese:

Ocorre nos testículos, mais especificamente nas paredes dos túbulos seminíferos. É um processo dependente da ação dos hormônios FSH (hormônio estimulante dos folículos, os folículos são estruturas ovarianas) e testosterona. O FSH é produzido pela adenoipófise e as células responsáveis pela produção da testosterona são as células intersticiais (antes chamadas células de Leydig). O hormônio luteinizante (LH) influencia a secreção da testosterona pelas células intersticiais.

O FSH promove a meiose 1 e torna as células chamadas epiteliócitos sustentadores responsivas ao hormônio testosterona. A testosterona, que atua mais diretamente nos epiteliócitos sustentadores (antes chamadas células de Sertoli) promove o processo como um todo, inclusive a espermiogênese, o desenvolvimento de espermátides em espermatozoides, que inicia nos túbulos seminíferos e termina nos epidídimos. Os epiteliócitos sustentadores inclusive nutrem as espermátides durante a espermiogênese. O processo completo dura aproximadamente três meses.

A espermatogênese inicia ainda no desenvolvimento embrionário, intensifica-se a partir da puberdade e persiste durante a vida adulta do homem. Porém, lembre-se que antes da puberdade e na terceira idade a produção de espermatozoides é menos intensa, inclusive, porque a produção de testosterona também é.

A imagem a seguir resume o processo. Estão representados dois cromossomos apenas, um homólogo do outro.

No esquema, as espermatogônias são células da linhagem germinativa que se multiplicam e depois se diferenciam em espermatócitos I, células diploides que irão gerar, após a meiose I, duas células haploides, os espermatócitos II. Essas células têm os cromossomos duplicados, com duas cromátides irmãs, porém, são haploides, pois cada uma tem apenas um deles, no caso da imagem, ou o vermelho ou o laranja. Os espermatócitos II, por sua vez, passam pela meiose II e geram quatro células haploides com um cromossomo simples, não duplicado, as espermátides. As espermátides irão se diferenciar em espermatozoides após um processo de diferenciação chamado espermiogênese, que termina nos epidídimos.

A figura abaixo mostra um espermatozoide maduro com as suas principais estruturas:

Ovulogênese:

Ocorre nos folículos ovarianos, as unidades funcionais e fundamentais dos ovários. Cada folículo é uma região onde se localiza um ovócito I, estacionado na prófase I da meiose I, circundado por camadas celulares.

A ovulogênese é iniciada ainda na fase fetal, no 3º mês de desenvolvimento e cessa antes do nascimento, de forma que a mulher nasce com aproximadamente 1 – 2 milhões de folículos, dos quais muitos degeneram até a puberdade. Da puberdade a menopausa, aproximadamente 500 folículos amadurecem (esses números variam muito dependendo da fonte que se lê, mas com esses aí dá pra ter uma ideia geral). *Note que o que cessa após o nascimento é a geração de novos folículos ovarianos e ovócitos I. Após o nascimento a ovulogênese prossegue, a cada ciclo menstrual, com os ovócitos I previamente gerados.

No que diz respeito às ações dos hormônios envolvidos, depende da ação do FSH e do LH. O FSH, assim como na espermatogênese, promove o término da meiose I ao passo que o LH promove a liberação do ovócito II ao agir nas camadas foliculares e na parede do ovário.

Ao término da meiose I, são geradas duas células haploides: uma pequena chamada primeiro glóbulo ou corpúsculo polar e outra, bem maior, o ovócito II, que inicia a meiose II, mas pára na metáfase II (ovócito I, prófase I – ovócito II, metáfase II. É um saco ter de decorar isso, mas enfim...).

O ovócito II é a célula liberada no processo de ovulação e é nela que o espermatozoide irá entrar no processo de fertilização ou fecundação. A fertilização promove o término da meiose II e então são geradas duas células: o óvulo (com o espermatozoide dentro) e um segundo corpúsculo polar. O primeiro corpúsculo polar também passa pela meiose II e gera dois outros corpúsculos, mas apesar de serem gerados esses três, todos degeneram. No fim das contas só interessa mesmo gerar uma célula grande, o óvulo, que retém praticamente todo o citoplasma do ovócito I. A figura a seguir resume o processo a partir das ovogônias, as células da linhagem germinativa.

A figura abaixo mostra a estrutura simplificada de um ovócito II liberado na ovulação e ainda não fertilizado. Note que ele se encontra estacionado na metáfase II.

A zona pelúcida é uma camada de glicoproteínas que reveste o ovócito II e está envolvida no reconhecimento entre gametas da mesma espécie. A corona radiata  (ou simplesmente coroa radiada) é uma camada de células remanescentes do folículo ovariano.

Ainda é controverso, mas talvez seja possível que a ovulogênese também possa ocorrer em mulheres adultas.

Referências:

Sadler, TW. Langman’s Medical Embriology. 12th ed. Lippincot. 2012.

Moore, KL & Persaud, TVN. Embriologia Básica. Tradução da 7ª edição americana. Elsevier. 2008.

Amabis & Martho. Biologia das Células. 3ª Ed. Moderna. 2010.

Campbell, Reece et al. Biologia. 8ª Ed. Artmed. 2010.

Hacker, Gambone & Gobel. Hacker and Moore’s Essentials of Obstetrics and Gynecology. 5^th Ed. Elsevier. 2009.

Linhares & Gewandsjnajder. Biologia Hoje. Vol 1. 2ª ed. Ática. 2013.

Wikipédia em língua inglesa, várias entradas sobe o tema.

http://www.biolreprod.org/content/80/1/2.full#sec-5

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3271653/

http://www.embryology.ch/anglais/cgametogen/planmodgametogen.html
http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(05)00650-1?_returnURL=http%3A%2F%2Flinkinghub.elsevier.com%2Fretrieve%2Fpii%2FS0092867405006501%3Fshowall%3Dtrue
http://www.nature.com/nature/journal/v428/n6979/full/nature02316.html?foxtrotcallback=true

O CICLO MENSTRUAL

O CICLO MENSTRUAL

Maximiliano Mendes 

A menstruação é a eliminação de sangue e camadas do endométrio caso não ocorra a fertilização e a implantação do embrião. Essa eliminação se dá pela vagina.

O endométrio é uma membrana mucosa que reveste o interior do útero e sofre espessamento para permitir que um embrião possa se implantar nele.

Membranas mucosas são revestimentos constituídos basicamente de um tecido conjuntivo coberto por um tecido epitelial. Essas membranas estão envolvidas nas funções de secreção e absorção e o nome mucosa é devido ao fato de que secretam um mucopolissacarídeo chamado mucina.

O ciclo menstrual é basicamente o ciclo reprodutivo da mulher, no qual o organismo feminino se prepara para a gestação (mas caso isso não ocorra, então ela menstrua). Durante os dias do ciclo ocorrem mudanças hormonais que promovem mudanças fisiológicas nos órgãos do sistema genital e também mudanças de comportamento como a tensão ou síndrome pré-menstrual.

Ao longo do ciclo menstrual, como veremos, o endométrio é espessado e posteriormente é eliminado na menstruação. Quando não se está grávida, não é interessante manter o endométrio espessado por questões energéticas (maior quantidade de células, secreções e vascularização) e também porque ele pode ser mais facilmente contaminado por patógenos. Assim, pode ser que a menstruação tenha a função de eliminar espermatozoides e micro-organismos do útero ajudando a prevenir possíveis infecções.

Como mencionado, caso não haja fertilização e posteriormente um embrião não se implante no endométrio, ocorre a menstruação. No que tange a duração, o ciclo menstrual é o período compreendido entre uma menstruação, dia 01 do ciclo, e o dia anterior a próxima. Para efeitos didáticos, vamos considerar que o ciclo menstrual tem normalmente 28 dias, mas lembre-se de que, no mundo real, essa duração varia.

No sentido reprodutivo, duas das coisas mais importantes que acontecem no ciclo menstrual e serão destacadas aqui são a ovulação e o espessamento do endométrio.

A ovulação é a liberação de um ovócito II por um folículo ovariano, graças à ação dos hormônios FSH e LH. Vamos admitir, para efeitos didáticos, que normalmente a ovulação ocorre no dia 14 de um ciclo menstrual de 28 dias. Para saber qual é o dia da ovulação, é necessário subtrair 14 do número de dias de um ciclo. Em um ciclo de 28 dias, a ovulação ocorre no dia 28 – 14 = 14, já em um ciclo de 30 dias, a ovulação deve ocorrer no dia 30 – 14 = 16.

Os folículos ovarianos são as regiões funcionais dos ovários, nas quais se encontram ovócitos I, estacionados na prófase I da meiose I, revestidos por camadas de células. Esses ovócitos I são gerados durante o terceiro mês de desenvolvimento intrauterino. O ovócito II liberado, estacionado na metáfase II da meiose II, é a célula na qual o espermatozoide irá penetrar, fazendo com que ela termine a meiose II e gere um óvulo (com o espermatozoide dentro) e um corpúsculo polar.

Vejamos agora as funções dos principais hormônios envolvidos no ciclo menstrual.

Hormônios hipofisários:

São hormônios de natureza peptídica produzidos pela hipófise anterior (adeno-hipófise).

a) Hormônio estimulante dos folículos ovarianos (FSH – Follicle stimulating hormone): promove o desenvolvimento dos folículos ovarianos no sentido de haver a liberação de um ovócito II. Durante esse desenvolvimento, o ovócito I termina a meiose I, os folículos produzem hormônios (veremos adiante), acumulam líquido, aumentam de tamanho e se aproximam da superfície do ovário.

b) Hormônio luteinizante (LH – Luteinizing hormone): promove a dissolução da parede do folículo e, com isso, a liberação de um ovócito II (ovulação). O resultado disso é que o folículo ovariano se torna aquilo que chamamos de corpo amarelo ou corpo lúteo (daí o nome luteinizante).

A ovulação ocorre então, graças à ação combinada desses dois hormônios.

Apesar de o FSH e o LH atuarem em vários folículos, normalmente apenas um deles se desenvolve ao ponto de liberar um ovócito II. Caso haja a liberação e a fertilização de mais de um, podem ser gerados gêmeos dizigóticos.

Hormônios ovarianos (nesse contexto):

São hormônios esteroides (de natureza lipídica).

a) Estrógeno: produzido pelos folículos ovarianos na medida em que se desenvolvem por influência do hormônio FSH. O corpo amarelo também produz estrógenos. Esse hormônio promove o espessamento do endométrio. Detalhe: “estrógeno” é um nome genérico para uma classe de hormônios, o estrógeno específico nesse caso é o estradiol.

b) Progesterona: produzida pelo corpo amarelo (ou corpo lúteo), que é o nome dado ao folículo ovariano após a liberação do ovócito II. Promove a continuidade do espessamento do endométrio, impede que ele descame e também impede que o útero se contraia. A progesterona é o hormônio “pró-gestação” (o nome não significa isso, o prefixo pro é no sentido de inicial, anterior, assim como em "procarionte").

Posteriormente, caso haja gestação, a placenta também produz estrógenos e progesterona.

Na figura abaixo vemos um resumo sobre a ação e os alvos dos quatro principais hormônios envolvidos no ciclo menstrual:

Na figura abaixo são resumidos os principais componentes e eventos relacionados ao ciclo menstrual, considerando um ciclo de 28 dias, com ovulação no 14º dia e no qual não houve fertilização:

A parte mais importante a ser entendida nessa figura é o gráfico onde são mostradas as concentrações dos hormônios durante o ciclo. Na primeira metade do ciclo, note que, na medida em que o FSH e o LH são liberados a concentração de estrógeno sobe, pois os folículos vão se desenvolvendo e produzindo esse hormônio.

Agora se segura aí que vai complicar.  No geral, o estrógeno inibe a liberação de FSH e LH, porém,  Por motivos ainda não completamente entendidos, quando a concentração de estrógeno chega próxima do máximo, note no gráfico que o efeito passa a ser o contrário e ele então promove um aumento rápido na liberação do FSH e do LH, picos na liberação desses hormônios. O pico na liberação de LH faz com que a ovulação ocorra.

Após a ovulação, com o surgimento do corpo amarelo, a concentração de progesterona sobe, e muito, pois o corpo amarelo começa a produzir esse hormônio (continua produzindo estrógeno também). Graças a ação da progesterona a temperatura do organismo sobe cerca de 0,5°C. Correlacionado ao pico na liberação de LH a consistência de um muco produzido por glândulas no colo do útero se torna mais líquida e escorre. Esse muco tem consistência bastante viscosa. Ambas as coisas são bons indícios de que a ovulação aconteceu e isso pode ser usado como contraceptivo ou para auxiliar a mulher a engravidar, informando os melhores momentos para evitar ou consumar o ato da cópula. Após o dia da ovulação, as concentrações de progesterona sobem bastante e isso está torna o muco cervical mais espesso, inclusive capaz de tampar a abertura do colo do útero e impedir a entrada de mais espermatozoides/esperma. 

Na segunda metade do ciclo note que as concentrações de FSH e LH descem após os picos de liberação e isso se deve ao fato de que a combinação progesterona mais estrógeno inibe a liberação desses hormônios (lembre-se do detalhe sobre o estrógeno, concentrações mais altas ainda desses hormônios têm o efeito contrário). Mais próximo do final do ciclo menstrual as concentrações de progesterona e estrógeno caem também, porque o corpo amarelo degenera. Acredita-se que a queda desses hormônios seja o fator responsável pelos sintomas da síndrome pré-menstrual: dores nas articulações, dores de cabeça, insônia, sensibilidade nas mamas e vários outros. Por isso as mulheres ficam com o humor alterado e indispostas.

No final do ciclo menstrual as concentrações de todos os hormônios estão baixas e isso causa a constrição das artérias do endométrio. Por conta disso o endométrio espessado, que estava sendo mantido pela progesterona, rompe, descama e é eliminado com sangue através da vagina: é a menstruação, o primeiro dia de mais um ciclo menstrual.

Observações:

Tempos máximos de viabilidade dos espermatozoides e do ovócito II no organismo feminino (quanto tempo essas células podem permanecer vivas e funcionais):

Espermatozoides: aproximadamente cinco dias.

Ovócitos II: aproximadamente 24 h (pode até durar ~48h).

Período fértil feminino: é o período com a maior probabilidade de ocorrer a fertilização. Pode-se admitir que vai dos dias 11 ao 17 do ciclo, baseado no tempo de viabilidade dos gametas e possíveis alterações no dia da ovulação. Se você mulher começar a menstruar hoje, hoje é o primeiro dia do seu ciclo menstrual.

Ciclos estrais: só os humanos e alguns outros primatas passam por ciclos menstruais. Para a maioria dos outros mamíferos, o ciclo que possuem é o estral, cujas diferenças principais são que, caso não haja fertilização, o endométrio espessado é grandemente reabsorvido pelo útero então os fluxos sanguíneos são reduzidos. Para um bicho no mato isso é muito bom, pois economiza energia e nutrientes, além de não espalhar cheiro de sangue sinalizando que é uma refeição. Além desse aspecto, normalmente os animais de ciclo estral só copulam no período próximo da ovulação, o chamado cio, no qual as fêmeas exalam odores que deixam os machos surtados.

Referências:

Amabis & Martho. Biologia das Células. 3ª Ed. Moderna. 2010.

Campbell, Reece et al. Biologia. 8ª Ed. Artmed. 2010.

Hacker, Gambone & Gobel. Hacker and Moore’s Essentials of Obstetrics and Gynecology. 5^th Ed. Elsevier. 2009.

Linhares & Gewandsjnajder. Biologia Hoje. Vol 1. 2ª ed. Ática. 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Endometrium

http://en.wikipedia.org/wiki/Mucous_membrane

http://en.wikipedia.org/wiki/Menstrual_cycle

http://www.princeton.edu/~achaney/tmve/wiki100k/docs/Mucous_membrane.html

http://global.britannica.com/EBchecked/topic/395887/mucous-membrane

http://global.britannica.com/EBchecked/topic/138543/corpus-luteum

http://www.mayoclinic.org/diseases-conditions/premenstrual-syndrome/basics/definition/con-20020003
https://www.yourhormones.info/glands/placenta.aspx