Gametogênese

1 7 Gametog nese Cap tulo 2 1 INTRODU O Gametog nese a produ o de gametas. O gameta masculino o espermatozoide, e o gameta feminino o vulo. A produ o de espermatozoides chamada de espermatog nese e ocorre nos test culos. A gametog nese feminina a oog nese e se d nos ov rios. 2 MITOSE E MEIOSE A gametog nese envolve os dois tipos de divis es celulares: a mitose e a meiose (Figura ). A mitose aumenta a popula o de c lulas-m e, e a meiose reduz a quantidade do material gen tico de diploide para haploide. Com a fus o do gameta masculino ao feminino, a diploidia da esp cie restabelecida. A meiose proporciona ainda a variabilidade gen tica atrav s da troca de segmentos entre os cromossomos maternos e paternos e da segrega o independente desses cromossomos. Mitose A c lula-m e diploide, isto , 2n2C, sendo n o n mero de cromossomos e C a quantidade de DNA.

2 Antes da divis o mit tica, na interfase, ela duplica o DNA, tornando-se 2n4C (Figura ). Na pr fase, h a condensa o da cromatina em cromossomos, sendo que cada cromossomo possui duas crom tides devido duplica o do DNA. Ocorre tamb m o desaparecimento do nucl olo e a desintegra o do envolt rio nuclear. Na met fase, os cromossomos arranjam-se no equador da c lula. Na an fase, h a separa o e a migra o das crom tides-irm s para os polos opostos da c lula, e, na tel fase, h a descondensa o dos cromossomos, a forma o do envolt rio nuclear e a separa o do citoplasma (citocinese) em duas c lulas (Figura ). As c lulas-filhas t m o mesmo n mero de cromossomos e a mesma quantidade de DNA que a c lula-m e, ou seja, s o 2n2C. Meiose A c lula-m e tamb m diploide: 2n2C. Ela duplica o DNA na interfase, tornando-se 2n4C e ent o sofre duas divis es reducionais (Figura ).

3 Na primeira meiose, ocorre o seguinte: na pr fase, h a condensa o da cromatina em cromossomos (cada cromossomo possui duas crom tides devido duplica o do DNA), o desaparecimento do nucl olo, a desintegra o do envolt rio nuclear, o pareamento dos cromossomos-hom logos e a recombina o gen tica (ou crossing-over), resultando na troca de material gen tico entre os cromossomos pareados; na met fase, os cromossomos arranjam-se ao equador da c lula; na an fase, um dos cromossomos de cada par de cromossomos-hom logos migra para um dos polos opostos da c lula, e, na tel fase, h a citocinese. As c lulas-filhas cont m um conjunto cromoss mico, mas cada cromossomo tem duas crom tides: s o 1n2C (Figura ). A segunda meiose semelhante mitose: na pr fase, h a desintegra o do envolt rio nuclear; na met fase, os cromossomos arranjam-se no equador da c lula; na an fase, h a separa o e a migra o das crom tides-irm s para os polos opostos da c lula, e, na tel fase, h a descondensa o dos cromossomos, a forma o do envolt rio nuclear e a citocinese.

4 As c lulas produzidas t m um conjunto cromoss mico, e cada cromossomo constitu do por uma mol cula de DNA: s o 1n1C (Figura ). 8 Figura - Esquema comparativo da mitose e da meiose. Pode ocorrer que um par de cromossomos-hom logos durante a primeira meiose ou as crom tides-irm s de um cromossomo durante a segunda meiose n o se separem (n o-disjun o), assim haver gametas com os dois membros de um par cromoss mico, totalizando 24 cromossomos, e outros sem nenhum membro de um par cromoss mico, portanto, com apenas 22 cromossomos. Ao se combinarem com os gametas normais do sexo oposto, formam embri es com 47 cromossomos (trissomia de um cromossomo) ou 45 cromossomos (monossomia de um cromossomo): s o situa es de aneuploidia. A dele o, a duplica o e a invers o de partes de cromossomos e ainda a transloca o de um segmento do cromossomo para outro tamb m podem gerar s ndromes semelhantes quelas observadas ap s a n o-disjun o.

5 A fertiliza o do o cito por dois espermatozoides ou a n o separa o do segundo corp sculo polar na segunda divis o mei tica resulta em poliploidia. Metade das gesta es termina em aborto espont neo nas primeiras semanas, devido principalmente s anormalidades cromoss micas. Essa sele o pr via respons vel pela baixa incid ncia ao nascimento (0,5%) de crian as afetadas. 3 ESPERMATOG NESE E OOG NESE A descri o apresentada a seguir da gametog nese humana, sendo mencionadas algumas diferen as que ocorrem em outros animais. No final do per odo embrion rio, na oitava semana de desenvolvimento, os test culos consistem nos cord es semin feros, com as c lulas germinativas primordiais (ou gon citos) e as c lulas de Sertoli, tamb m denominadas c lulas de sustenta o por realizarem essa fun o. As c lulas de Sertoli secretam o horm nio antim lleriano (antim llerian hormone AMH), uma glicoprote na da fam lia do fator de crescimento 9 transformante- (transforming growth factor- TGF- ), que suprime o desenvolvimento dos ductos de M ller, precursores do trato reprodutor feminino.

6 Por influ ncia da gonadotrofina cori nica humana (human chorionic gonadotropin hCG), horm nio proteico produzido pela placenta, semelhante ao horm nio luteinizante (luteinizing hormone LH), surgem, entre os cord es semin feros, as c lulas de Leydig (ou c lulas intersticiais), as quais secretam testosterona, indutora da forma o do sistema reprodutor masculino. Ap s o parto, sem o suporte de hCG materna, h a degenera o das c lulas de Leydig. Nos anos pr -puberdade, h uma pequena produ o de andr genos pela adrenal, e as c lulas germinativas primordiais originam as espermatog nias. Na puberdade, com o est mulo do LH da hip fise, h uma nova onda de diferencia o de c lulas de Leydig a partir de c lulas mesenquimais. Sob a influ ncia da testosterona, a espermatog nese inicia. Os espermatozoides s o produzidos da puberdade at a morte do indiv duo.

7 Com o arranjo das c lulas germinativas, aparece uma luz nos cord es semin feros: s o os t bulos semin feros. Na base do t bulo semin fero, h v rias popula es de espermatog nias (2n2C). As espermatog nias do tipo A s o c lulas-tronco (stem cells), que, atrav s de mitoses, se perpetuam at a morte do indiv duo. As divis es mit ticas das espermatog nias ocupam quase 16 dias (Figura ). Espermatog nias do tipo B, descendentes das espermatog nias do tipo A, saem do ciclo mit tico e entram na meiose, estimuladas pelo cido retinoico, um derivado da vitamina A. A espermatog nia do tipo B aumenta o seu volume e duplica o seu DNA na interfase, tornando-se o espermat cito prim rio (2n4C). Ele sofre a primeira divis o mei tica, levando 24 dias (Figuras e ). Durante esse per odo, al m do crossing-over, h a s ntese de mol culas de RNAm que ser o usadas posteriormente.

8 De cada espermat cito prim rio, s o originados dois espermat citos secund rios (1n2C). Eles realizam a segunda divis o mei tica rapidamente: cerca de 8h (Figuras e ). As esperm tides (1n1C) resultantes diferenciam-se nos espermatozoides (1n1C). Esse processo de diferencia o morfol gica a espermiog nese e requer quase 24 dias (Figuras e ). Quando a espermiog nese se completa e o excesso de citoplasma perdido, os espermatozoides s o liberados na luz dos t bulos semin feros, o que denominado espermia o (Figura ). No ser humano, a espermatog nese demora 64 dias aproximadamente. As oog nias (2n2C) surgem na vida intrauterina, sendo que, ainda no primeiro trimestre, elas proliferam por mitose e, no segundo, duplicam o material gen tico na interfase, transformando-se em o citos prim rios (2n4C) (Figuras e ).

9 Esses o citos entram na primeira divis o mei tica, mas a interrompem logo no in cio, no dipl teno da pr fase, por causa de uma alta concentra o de monofosfato de adenosina c clica (AMPc), resultante da produ o pelo pr prio o cito e pelas c lulas vizinhas, as c lulas foliculares. A passagem do AMPc das c lulas foliculares para o o cito ocorre atrav s de jun es comunicantes. O ac mulo de AMPc tamb m decorr ncia da produ o de monofosfato de guanosina c clica (GMPc) pelas c lulas foliculares e do seu transporte para o o cito. O GMPc inativa a fosfodiesterase 3A (PDE3A), que converteria o AMPc em 5`AMP. A alta concentra o de AMPc no o cito inativa o fator promotor da matura o (MPF de maturation promoting factor), respons vel pela continua o da meiose. Nesse per odo de suspens o da pr fase, favorecido pela quantidade duplicada do DNA, h um ac mulo de RNAm e RNAr, que ser o usados para a s ntese de glicoprote nas que comp em a zona pel cida, um envolt rio do gameta feminino; para a produ o de subst ncias que s o armazenadas nos gr nulos corticais e exocitadas na fertiliza o, e para a tradu o de prote nas necess rias no in cio do desenvolvimento embrion rio.

10 10 Figura - Esquema da espermatog nese. Figura - Ilustra o da espermatog nese. 11 Depois da puberdade, em cada ciclo menstrual, um o cito prim rio retoma a meiose (Figuras e ). Sob a influ ncia do LH, as jun es gap entre as c lulas foliculares e o o cito fecham-se, reduzindo a quantidade de AMPc e GMPc transferidos para o o cito. A redu o de GMPc ativa a enzima PDE3A, cuja a o degrada o AMPc dentro do o cito. A concentra o menor dessa subst ncia ativa o MPF, e a pr fase prossegue. O MPF uma fosfoprote na com duas subunidades: ciclina B e Cdk1 (cyclin-dependent kinase 1). A ciclina ativa a Cdk1, a qual uma enzima quinase que fosforila prote nas, como a histona H1 e as laminas, levando condensa o da cromatina e desintegra o do envolt rio nuclear, respectivamente. O MPF induz a transi o da fase G2 para a fase M (mitose) do ciclo celular de c lulas som ticas e, por isso, tamb m denominado fator promotor da fase M (M-phase promoting factor).