Reprodução Humana: Gametogénese e Controlo Hormonal

Aparelho Reprodutor Masculino

No percurso entre o canal deferente e a uretra, são adicionados ao esperma fluidos segregados pelas glândulas anexas que o transformam em sémen.

Papel das Glândulas Anexas

• Líquido seminal: Produzido nas vesículas seminais (ligado ao canal deferente), fornece a energia necessária para a mobilidade do espermatozoide e neutraliza a acidez da uretra.
• Líquido prostático: Produzido na próstata, tem o objetivo de manter a alcalinidade do sémen.
• Muco alcalino: Proveniente das glândulas de Cowper, lubrifica o pénis.

Na parede dos túbulos seminíferos existem as células de Sertoli, que intervêm na proteção e nutrição dos espermatozoides e fornecem o líquido para a mobilidade inicial do espermatozoide do epidídimo aos canais deferentes. No tecido que se localiza entre os túbulos seminíferos existem células designadas por células de Leydig que produzem testosterona, hormona imprescindível para a manutenção dos caracteres sexuais secundários do homem e para a formação de espermatozoides.

Espermatogénese

A Espermatogénese ocorre nos túbulos seminíferos dos testículos e tem 4 fases:

1. Multiplicação: As espermatogónias (diploides) dividem-se continuamente por mitose, aumentando em número. Este processo inicia-se na puberdade.
2. Crescimento: Algumas espermatogónias sofrem síntese proteica e duplicação do material genético, iniciando a meiose e passando a chamar-se espermatócitos I – células diploides.
3. Maturação: Os espermatócitos I sofrem a primeira divisão da meiose, originando dois espermatócitos II. Cada um dos espermatócitos II sofre a segunda divisão da meiose e origina dois espermatídeos.
4. Diferenciação (Espermiogénese): Os espermatídeos sofrem a espermiogénese, processo de diferenciação mediante o qual desenvolvem uma cabeça, uma peça intermédia e uma cauda, constituindo um espermatozoide.

Processos da Espermiogénese

• Eliminação de grande parte do citoplasma, que é fagocitado pelas células de Sertoli.
• Formação de um acrossoma que armazena enzimas digestivas e se adapta ao núcleo.
• Os centríolos dispõem-se no polo oposto ao acrossoma e um deles origina o flagelo.
• As mitocôndrias dispõem-se na base do flagelo e fornecem energia, que permite o movimento deste prolongamento.

Aparelho Reprodutor Feminino

Constituição de um Ovário

• Zona cortical (mais externa): Rica em folículos (protegem e nutrem as células germinativas).
• Zona medular (mais interna): Rica em vasos sanguíneos e nervos.

Fases da Oogénese

1. Multiplicação: As oogónias dividem-se por mitose durante o desenvolvimento embrionário.
2. Crescimento: Ainda durante o desenvolvimento embrionário, algumas oogónias sofrem síntese proteica, duplicação do material genético e o início da Meiose I, que não avança além da Prófase I – forma-se assim o oócito I.
3. Maturação: Antes do nascimento inicia-se a meiose, mas para em Prófase I. As células então formadas chamam-se oócitos I. À volta das células vão surgir folículos, formando-se assim os folículos primordiais que depois se desenvolvem para folículos primários, depois secundários, depois terciários e, por fim, maduros ou de Graaf.

Classificação do Folículo Atendendo ao Desenvolvimento

• Folículo Primordial para Primário: As células foliculares desenvolvem-se.
• Folículo Primário para Secundário: As células foliculares continuam a desenvolver-se, formando a granulosa. Ocorre também o aparecimento da zona pelúcida que protege o gâmeta e a diferenciação de outra camada, externa à zona pelúcida, a teca.
• Folículo Secundário para Terciário: A camada de células foliculares continua a aumentar e surgem cavidades cheias de líquido.
• Folículo Terciário para Maduro (de Graaf): As cavidades aumentam de volume, formando apenas uma cavidade folicular. O folículo continua a aumentar as suas dimensões devido à multiplicação das células foliculares e à formação da cavidade folicular. O oócito continua a crescer, retomando a Meiose I, concluindo-a e formando o oócito II e o primeiro glóbulo polar, mais pequeno devido à desigual repartição do citoplasma entre ambos.

Após a fase de maturação, o oócito inicia a 2ª divisão da meiose, mas esta só avança até à metáfase. O folículo maduro posiciona-se junto da parede do ovário e, devido às enzimas proteolíticas que possui, promove uma rutura na camada de células foliculares e na parede do ovário, permitindo a libertação do oócito II para o exterior deste órgão – ovulação.

Após a ovulação, as células da zona granulosa e da teca interna aumentam de tamanho e tornam-se secretoras, e o folículo transforma-se numa estrutura glandular, o corpo amarelo ou corpo lúteo. Se não houver fecundação, este degenera ao fim de 10 dias.

Tipos de Folículos

Folículo Primordial: São os primeiros a formarem-se. Cada folículo primordial é constituído por um oócito I envolvido por uma camada de células foliculares. O feto possui nos ovários milhões destes folículos que começam a degenerar nos meses seguintes.

Folículo Primário: A partir do início da puberdade, uma vez por mês, um folículo primordial entra em crescimento num dos ovários. O oócito I aumenta de volume e as células foliculares proliferam.

Folículo Secundário: Continuação do crescimento do oócito I e da proliferação das células foliculares. Estas originam uma camada espessa chamada zona granulosa. Entre esta camada e o oócito I forma-se uma outra de substâncias orgânicas (glicoproteínas) e sem células denominada zona pelúcida. A rodear o folículo surge uma outra camada de células – a Teca.

Folículo Terciário: Continua o aumento do oócito I. A camada granulosa, em contínua proliferação, começa a apresentar várias cavidades – cavidades foliculares, preenchidas por um líquido, líquido folicular. A teca diferencia-se em teca interna e teca externa.

Diferenças entre Espermatogénese e Oogénese

• Espermatogénese:
  • Ocorre na parede dos túbulos seminíferos.
  • Contínua a partir da puberdade.
  • A fase de multiplicação ocorre até ao final da vida.
  • O aumento das células germinativas (fase de crescimento) é quase impercetível.
  • A citocinese que ocorre na fase da maturação origina células iguais.
• Oogénese:
  • Ocorre em ciclos, desde a puberdade até à menopausa.
  • A fase de multiplicação ocorre apenas durante a vida intrauterina.
  • Verifica-se um grande aumento de volume das células germinativas na fase de crescimento.
  • A citocinese, na fase de maturação, origina células de diferentes dimensões.

Controlo Hormonal da Reprodução

A reprodução é controlada pelo sistema nervoso e hormonal através do complexo hipotálamo-hipófise. O sistema nervoso, em especial o hipotálamo, influencia uma glândula endócrina situada na sua base, a hipófise.

O hipotálamo liberta a GnRH (Hormona Libertadora de Gonadotropinas), que induz diretamente a hipófise a fabricar as suas hormonas sexuais: LH (Hormona Luteinizante) e FSH (Hormona Folículo-Estimulante). Estas hormonas hipofisárias são consideradas gonadotropinas, pois controlam o funcionamento das gónadas, tanto no homem como na mulher. Nas gónadas masculinas e femininas, por influência das hormonas hipofisárias, ocorre também a formação de hormonas de natureza esteroide: a testosterona (predominante no homem) e o estrogénio e a progesterona (predominantes na mulher).

Controlo Hormonal Masculino

Os testículos asseguram a produção de espermatozoides nas paredes dos túbulos seminíferos e a secreção da hormona sexual masculina, a testosterona, nas células de Leydig.

• GnRH: Neuro-hormona segregada por neurónios do hipotálamo.
• FSH e LH: Gonadoestimulinas, hormonas segregadas pela hipófise.

A testosterona é responsável pelo desenvolvimento dos órgãos genitais e assegura o desenvolvimento e a manutenção dos carateres sexuais secundários. É ainda uma das hormonas indispensáveis à espermatogénese.

Mecanismo de Controlo

1. O hipotálamo produz GnRH. Transportada pelo sangue, estimula a produção e a libertação de gonadoestimulinas FSH e LH pela hipófise.
2. A LH atua sobre as células de Leydig, estimulando a produção de testosterona. A FSH ativa indiretamente a espermatogénese, estimulando as células de Sertoli, que atuam como intermediárias entre a testosterona e as células da linha germinativa.
3. A secreção de GnRH e de gonadoestimulinas é controlada pela taxa sanguínea de testosterona, por retroação negativa (feedback negativo).

Retroalimentação Negativa: Níveis elevados de testosterona inibem a secreção de GnRH pelo hipotálamo, e as concentrações de LH e FSH baixam.

Controlo Hormonal Feminino e Ciclo Reprodutivo

O sistema genital da mulher é caracterizado por um funcionamento cíclico que se inicia na puberdade e termina na menopausa. Em cada ciclo ocorre uma série de transformações em diferentes órgãos, nomeadamente nos ovários e no útero, perfeitamente sincronizadas. Tal sincronismo entre as fases do ciclo ovárico (fase folicular, ovulação e fase luteínica) e as fases do ciclo uterino é consequência da ação das hormonas ováricas, estrogénios e progesterona, sobre o endométrio uterino.

O hipotálamo produz GnRH que vai estimular a hipófise anterior a produzir gonadoestimulinas, LH e FSH. A FSH induz o crescimento e maturação dos folículos e a produção de estrogénios. A LH atua sobre o folículo maduro, estimulando a ovulação e a transformação do folículo em corpo amarelo, o que leva à produção de progesterona e de alguns estrogénios. A produção de GnRH, LH e FSH é controlada pela taxa sanguínea de hormonas ováricas.

Hormonas Ováricas

• Estrogénios: São produzidos pelas células foliculares e pela teca. A concentração destas hormonas vai aumentando, primeiro progressivamente, à medida que os folículos ováricos crescem, e depois rapidamente, atingindo o valor máximo um pouco antes da ovulação. A concentração baixa quando ocorre a ovulação, devido à perda de células foliculares, e volta a aumentar durante a fase luteínica, devido à atividade do corpo amarelo, voltando a decair próximo do fim do ciclo.
• Progesterona: É produzida pelo corpo amarelo, atingindo o valor máximo de concentração com o pleno desenvolvimento dessa estrutura. Quando o corpo amarelo entra em regressão, a concentração da progesterona diminui.

A evolução das concentrações das hormonas ováricas induz o funcionamento cíclico do endométrio uterino. O ciclo uterino possui três fases:

Fases do Ciclo Uterino

• Fase Menstrual: Ocorre a destruição parcial do endométrio, pois as células deixam de receber nutrientes e morrem. É consequência da baixa concentração das hormonas ováricas. Sangue, muco e fragmentos do tecido são expulsos, constituindo a menstruação.
• Fase Proliferativa: Verifica-se o crescimento em espessura do endométrio, devido ao aumento de estrogénios da fase folicular.
• Fase Secretora: Aumento da espessura do endométrio e atividade secretora das glândulas nele existentes, devido aos estrogénios e progesterona produzidos na fase luteínica.

Nota sobre a Sincronização dos Ciclos:

• No início do ciclo ovárico, a FSH induz o crescimento e a maturação final do folículo – produção de estrogénio – Fase Folicular.
• A seguir, a LH permite a maturação final do folículo e o seu rompimento – Ovulação.
• Depois da ovulação, a LH permite a formação do corpo amarelo – produção de progesterona – Fase Luteínica.
• O ciclo ovárico é influenciado pela LH e FSH.
• O ciclo uterino é influenciado pelo estrogénio e progesterona.

A degeneração do corpo amarelo induz o aumento de GnRH, FSH e LH, iniciando um novo conjunto de folículos – feedback positivo.

O aumento de estrogénio na fase folicular promove a regeneração do endométrio uterino, o que provoca maior espessura e mais vascularização do endométrio.

O colo do útero produz o muco cervical que atua como filtro, protegendo a entrada no útero de microrganismos e protegendo o sémen. No final da fase folicular, os valores de estrogénio aumentam e o muco cervical fica mais elástico, permitindo a entrada de espermatozoides e facilitando a fecundação.

Mecanismos de Retroação (Feedback)

A ovulação é controlada por retroação positiva; o resto do ciclo, por retroação negativa.

O feedback positivo é provocado pelo aumento de estrogénio segregado pelo folículo em desenvolvimento, o que desencadeia um pico na secreção de LH. É este aumento hormonal brusco que vai provocar a ovulação.

Nos outros dias ocorre feedback negativo, em que quantidades muito elevadas de estrogénio e progesterona atuam no hipotálamo, inibindo a secreção de GnRH. Como consequência, ocorre a diminuição de FSH e de LH, provocando a regressão do Corpo Amarelo, que por sua vez vai fazer diminuir a produção das hormonas ováricas. A partir daqui, inicia-se um novo ciclo pelo incremento na secreção de GnRH e, consequentemente, produção de FSH e LH.

Obstáculos para os Espermatozoides

Os espermatozoides têm de enfrentar obstáculos como:

• Secreção produzida pela vagina (acidez).
• Muco cervical (fluido espesso que se situa no colo do útero).
• Trompas de Falópio (longas distâncias).

Fora do período de ovulação, as fibras do muco cervical formam uma rede de malha apertada, impedindo o progresso dos espermatozoides. No período de ovulação, o muco é mais fluido e a rede de fibras menos apertada, permitindo a passagem dos espermatozoides mais ativos – este facto é induzido pela elevada quantidade de estrogénio em circulação.

Sincronização dos Ciclos: Quando no ciclo ovárico ocorre a fase folicular (até ao 14º dia), no ciclo uterino ocorre a fase menstrual e a proliferativa. Depois, quando ocorre a fase luteínica (14º-28º dia), ocorre a fase secretora no ciclo uterino.

Caso haja fecundação, o corpo amarelo não degenera, mantendo-se a produzir progesterona (sobretudo, mas não só) durante parte ou todo o tempo da gestação.

Fecundação, Desenvolvimento Embrionário e Gestação

Fases da Resposta Sexual Humana

Excitação, Patamar, Orgasmo e Resolução.

Reação Acrossómica e Fecundação

1. Reação Acrossómica: O espermatozoide funde-se com o óvulo.
2. Conclusão da Meiose: Ocorre a conclusão da meiose e a formação da membrana de fecundação.
3. Formação dos Pronúcleos: Formação do pronúcleo masculino (do espermatozoide) e do pronúcleo feminino (do óvulo).
4. Cariogamia: Fusão dos dois pronúcleos e formação do ovo ou zigoto.

O Trofoblasto é constituído por células que libertam enzimas que degradam o endométrio, invadindo-o, e origina o primeiro anexo embrionário (córion). O Botão Embrionário origina o embrião.

Etapas do Desenvolvimento

Zigoto → Mórula (Segmentação) → Blastocisto → Gástrula (Gastrulação) → Feto (Organogénese)

Camadas Germinativas da Gástrula

A Gástrula é composta por Ectoderme, Mesoderme e Endoderme:

• Ectoderme: Origina o sistema nervoso, órgãos sensoriais, epiderme e pelos.
• Mesoderme: Origina a derme, esqueleto e músculos.
• Endoderme: Origina o sistema respiratório e o sistema digestivo.

O Desenvolvimento Embrionário divide-se em: Período Embrionário (até 8 semanas) e Período Fetal (a partir das 8 semanas).

Processos Fundamentais do Desenvolvimento Embrionário

• Crescimento: Divisões mitóticas e aumento de volume das células.
• Morfogénese: Conjunto de movimentos celulares que se orientam uns em relação aos outros, formando as 3 camadas de células embrionárias.
• Diferenciação: Especialização estrutural e bioquímica das células, desempenhando funções específicas.

A fecundação ocorre nas Trompas de Falópio. Vários espermatozoides rodeiam o oócito II. Um dos espermatozoides atinge a zona pelúcida, que tem uma proteína (ZP3) recetora dos espermatozoides, ligando-se a uma molécula complementar na superfície da cabeça do espermatozoide.

A ligação da cabeça do espermatozoide com a molécula recetora induz a libertação do conteúdo do acrossoma (reação acrossómica). As enzimas proteolíticas permitem que a cabeça do espermatozoide atinja a membrana citoplasmática do oócito e as duas membranas fundem-se. Esta fusão causa a despolarização da membrana do oócito. Os grânulos corticais do citoplasma do oócito libertam o seu conteúdo por exocitose para fora da célula, aumentando assim o espaço perivitelino que funciona como uma barreira à polispermia. Quando ocorre a entrada da cabeça do espermatozoide, o núcleo do oócito completa a segunda divisão da meiose, dando origem ao segundo glóbulo polar e ao pró-núcleo feminino, que se desloca para o centro do óvulo. O núcleo do espermatozoide aumenta de tamanho e transforma-se no pró-núcleo masculino. A fusão dos dois pró-núcleos origina o zigoto.

Até às 8 semanas de gestação formam-se os principais órgãos e o novo ser humano designa-se embrião. A partir daí, designa-se feto. 6 a 7 dias após a fecundação, o embrião implanta-se no endométrio uterino onde continua o seu desenvolvimento (nidação).

Etapas do Desenvolvimento Embrionário

1. Segmentação: Divisões celulares sucessivas que não são acompanhadas pelo crescimento das células. As primeiras divisões originam uma esfera compacta de células, a Mórula. Posteriormente, surge uma cavidade no interior e forma-se uma esfera oca, o Blastocisto. Cada célula que o rodeia é um Blastómero, a cavidade é o Blastocélio e a camada de células que o rodeia é o Trofoblasto. Nesta etapa, todas as células do embrião são pluripotentes. Sete dias após a fecundação, o Blastocisto implanta-se no útero (Nidação). O Blastocisto produz uma hormona, a Gonadotrofina Coriónica Humana (HCG) que impede a degeneração do corpo amarelo e a consequente expulsão do endométrio.
2. Morfogénese: As células do Blastocisto rearranjam-se e formam a Gástrula, que é um embrião com 3 Camadas Germinativas: Endoderme (origina o revestimento do tubo digestivo, o fígado, o pâncreas e os pulmões), Ectoderme (origina sistema nervoso, pele e órgãos dos sentidos) e Mesoderme (desenvolve-se no esqueleto, músculos, sistema circulatório e reprodutor).
3. Diferenciação Celular: As interações entre as células embrionárias induzem alterações nas expressões dos genes em diversos sentidos (indução embrionária).

Anexos Embrionários

• Âmnio: Membrana protetora fina que cresce à volta do embrião durante a terceira e quarta semanas, acabando por o encerrar num saco membranoso, o saco amniótico, onde se encontra o líquido amniótico. Amortece contra choques mecânicos, protege o embrião da dessecação e mantém a temperatura constante.
• Placenta: Disco achatado que envolve a cavidade uterina e através do qual se verificam trocas de nutrientes, gases e resíduos entre o sangue materno e o do embrião ou feto. A Placenta tem origem mista e é formada à custa do córion do embrião e do endométrio uterino. Na nidação, os prolongamentos do trofoblasto (as vilosidades coriónicas) mergulham no endométrio uterino cujos vasos sanguíneos sofrem digestão enzimática, originando as lacunas cheias de sangue. Uma fina camada de células separa o sangue materno (que preenche as lacunas de sangue) do sangue do embrião ou feto que circula pelos capilares sanguíneos das vilosidades coriónicas. É através desta camada que se efetuam as trocas, sem que se verifique mistura de sangue. A Placenta produz hormonas responsáveis pela manutenção da gravidez. Como o embrião jovem começa logo a segregar HCG, impedindo a degeneração do corpo amarelo, mantém-se a concentração de estrogénios e de progesterona, e o endométrio mantém-se. A Placenta, uma vez formada, substitui o corpo amarelo na produção de estrogénios e de progesterona e o corpo amarelo degenera em função da diminuição da HCG. É por isso que é possível detetar a gravidez por testes de urina, pois o embrião jovem produz HCG que é detetada na urina.
• Cordão Umbilical: É constituído por duas artérias e uma veia, envolvidas por tecido conjuntivo. Estabelece a ligação entre o sistema circulatório do embrião e a placenta.
• Saco Vitelino: Surge na segunda metade de desenvolvimento. Produz o sangue do embrião até que o fígado comece a funcionar. Uma parte do saco vitelino transforma-se no tubo digestivo e outra é integrada no cordão umbilical.
• Alantóide: Aparece durante a terceira semana, inicialmente é responsável pela formação de células sanguíneas do embrião e mais tarde dá origem às artérias e à veia do cordão umbilical.