Descrivere l’anatomia riproduttiva umana maschile e femminile
Come gli animali sono diventati più complessi, organi specifici e sistemi di organi si sono sviluppati per sostenere funzioni specifiche dell’organismo. Le strutture riproduttive che si sono evolute negli animali terrestri permettono ai maschi e alle femmine di accoppiarsi, fecondarsi internamente e sostenere la crescita e lo sviluppo della prole.
I tessuti riproduttivi degli uomini e delle donne si sviluppano in modo simile nell’utero fino a quando un basso livello dell’ormone testosterone viene rilasciato dalle gonadi maschili. Il testosterone fa sì che i tessuti non sviluppati si differenzino in organi sessuali maschili. Quando il testosterone è assente, i tessuti si sviluppano in tessuti sessuali femminili. Le gonadi primitive diventano testicoli o ovaie. I tessuti che producono un pene nei maschi producono un clitoride nelle femmine. Il tessuto che diventerà lo scroto in un maschio diventa le labbra in una femmina; cioè, sono strutture omologhe.
Obiettivi di apprendimento
- Descrivere l’anatomia riproduttiva maschile
- Descrivere l’anatomia riproduttiva femminile
- Discutere la risposta sessuale umana
- Discutere le differenze e le somiglianze tra spermatogenesi e oogenesi
Anatomia riproduttiva maschile
Figura 1. Le strutture riproduttive del maschio umano sono mostrate.
Nel sistema riproduttivo maschile, lo scroto ospita i testicoli o testicoli (singolare: testicoli), fornendo anche il passaggio per i vasi sanguigni, nervi e muscoli relativi alla funzione testicolare. I testicoli sono una coppia di organi riproduttivi maschili che producono sperma e alcuni ormoni riproduttivi. Ogni testicolo misura circa 2,5 x 3,8 cm ed è diviso in lobuli cuneiformi da un tessuto connettivo chiamato setti. In ogni cuneo sono avvolti i tubuli seminiferi che producono gli spermatozoi.
Gli spermatozoi sono immobili a temperatura corporea; pertanto, lo scroto e il pene sono esterni al corpo, come illustrato nella Figura 1, in modo da mantenere una temperatura adeguata per la motilità. Nei mammiferi terrestri, la coppia di testicoli deve essere sospesa fuori dal corpo a circa 2° C in meno della temperatura corporea per produrre sperma vitale. L’infertilità può verificarsi nei mammiferi terrestri quando i testicoli non scendono attraverso la cavità addominale durante lo sviluppo del feto.
Domanda pratica
Quale delle seguenti affermazioni sul sistema riproduttivo maschile è falsa?
- Il vaso deferente porta lo sperma dai testicoli al pene.
- Lo sperma matura nei tubuli seminiferi nei testicoli.
- Sia la prostata che le ghiandole bulbouretrali producono componenti dello sperma.
- La ghiandola prostatica si trova nei testicoli.
Lo sperma matura nei tubuli seminiferi che sono arrotolati all’interno dei testicoli, come illustrato nella Figura 1. Le pareti dei tubuli seminiferi sono costituite da cellule spermatiche in via di sviluppo, con gli spermatozoi meno sviluppati alla periferia del tubulo e quelli completamente sviluppati nel lume. Gli spermatozoi sono mescolati con cellule “nutrici” chiamate cellule di Sertoli che proteggono le cellule germinali e ne promuovono lo sviluppo. Altre cellule mescolate nella parete dei tubuli sono le cellule interstiziali di Leydig. Queste cellule producono alti livelli di testosterone quando il maschio raggiunge l’adolescenza.
Quando gli spermatozoi hanno sviluppato i flagelli e sono quasi maturi, lasciano i testicoli ed entrano nell’epididimo, mostrato nella Figura 1. Questa struttura assomiglia a una virgola e si trova lungo la parte superiore e posteriore dei testicoli; è il luogo di maturazione degli spermatozoi. Gli spermatozoi lasciano l’epididimo ed entrano nei vasi deferenti (o dotti deferenti), che trasportano gli spermatozoi, dietro la vescica, e formano il condotto eiaculatorio con il condotto delle vescicole seminali. Durante una vasectomia, una sezione del dotto deferente viene rimossa, impedendo allo sperma di uscire dal corpo durante l’eiaculazione e impedendo la fecondazione.
Lo sperma è una miscela di spermatozoi e di secrezioni del dotto spermatico (circa il 10% del totale) e di fluidi delle ghiandole accessorie che contribuiscono alla maggior parte del volume del seme. Gli spermatozoi sono cellule aploidi, costituite da un flagello come coda, un collo che contiene i mitocondri che producono energia della cellula e una testa che contiene il materiale genetico. La figura 2 mostra una micrografia dello sperma umano e un diagramma delle parti dello sperma. Un acrosoma si trova nella parte superiore della testa dello sperma. Questa struttura contiene enzimi lisosomiali che possono digerire i rivestimenti protettivi che circondano l’uovo per aiutare lo sperma a penetrare e fecondare l’uovo. Un eiaculato conterrà da due a cinque millilitri di fluido con 50-120 milioni di spermatozoi per millilitro.
Figura 2. Gli spermatozoi umani, visualizzati al microscopio elettronico a scansione, hanno un flagello, un collo e una testa. (credito b: modifica del lavoro di Mariana Ruiz Villareal; dati in scala da Matt Russell)
La maggior parte dello sperma proviene dalle ghiandole accessorie associate al sistema riproduttivo maschile. Queste sono le vescicole seminali, la ghiandola prostatica e la ghiandola bulbouretrale, tutte illustrate nella Figura 1. Le vescicole seminali sono un paio di ghiandole che si trovano lungo il bordo posteriore della vescica urinaria. Le ghiandole producono una soluzione densa, giallastra e alcalina. Poiché gli spermatozoi sono mobili solo in un ambiente alcalino, un pH basico è importante per invertire l’acidità dell’ambiente vaginale. La soluzione contiene anche muco, fruttosio (un nutriente mitocondriale dello sperma), un enzima coagulante, acido ascorbico e ormoni ad azione locale chiamati prostaglandine. Le ghiandole della vescicola seminale rappresentano il 60% della massa di sperma.
Il pene, illustrato nella Figura 1, è un organo che drena l’urina dalla vescica renale e funziona come un organo copulativo durante il rapporto. Il pene contiene tre tubi di tessuto erettile che attraversano la lunghezza dell’organo. Questi consistono in un paio di tubi sul lato dorsale, chiamato corpo cavernoso, e un singolo tubo di tessuto sul lato ventrale, chiamato corpo spongioso. Questo tessuto si riempie di sangue, diventando eretto e duro, in preparazione al rapporto sessuale. L’organo viene inserito nella vagina e culmina con un’eiaculazione. Durante il rapporto, gli sfinteri muscolari lisci all’apertura della vescica renale si chiudono e impediscono all’urina di entrare nel pene. L’orgasmo è un processo in due fasi: prima, le ghiandole e gli organi accessori collegati ai testicoli si contraggono, poi lo sperma (contenente spermatozoi) viene espulso attraverso l’uretra durante l’eiaculazione. Dopo il rapporto, il sangue defluisce dal tessuto erettile e il pene diventa flaccido.
La ghiandola prostatica a forma di noce circonda l’uretra, il collegamento con la vescica urinaria. Ha una serie di brevi condotti che si collegano direttamente all’uretra. La ghiandola è un misto di muscolo liscio e tessuto ghiandolare. Il muscolo fornisce gran parte della forza necessaria per l’eiaculazione. Il tessuto ghiandolare produce un fluido sottile e lattiginoso che contiene citrato (un nutriente), enzimi e antigene specifico della prostata (PSA). Il PSA è un enzima proteolitico che aiuta a liquefare l’eiaculato alcuni minuti dopo il rilascio dal maschio. Le secrezioni della ghiandola prostatica rappresentano circa il 30% della massa dello sperma.
La ghiandola bulbouretrale, o ghiandola di Cowper, rilascia la sua secrezione prima del rilascio della massa dello sperma. Neutralizza qualsiasi residuo acido nell’uretra rimasto dall’urina. Questo di solito rappresenta un paio di gocce di liquido nell’eiaculato totale e può contenere alcuni spermatozoi. Il ritiro del pene dalla vagina prima dell’eiaculazione per prevenire la gravidanza può non funzionare se gli spermatozoi sono presenti nelle secrezioni della ghiandola bulbouretrale. La posizione e le funzioni degli organi riproduttivi maschili sono riassunte nella Tabella 1.
| Tabella 1. Anatomia riproduttiva maschile | ||
|---|---|---|
| Organo | Localizzazione | Funzione |
| Scroto | Esterno | Porta e sostiene i testicoli |
| Pene | Esterno | Consegna urina, Organo copulatore |
| Testo | Interno | Produce sperma e ormoni maschili |
| Semina Vesicles | Internal | Contribuiscono alla produzione di sperma |
| Ghiandola prostatica | Internal | Contribuisce alla produzione dello sperma |
| Ghiandole bulbouretrali | Interne | Puliscono l’uretra all’eiaculazione |
Anatomia riproduttiva femminile
Un certo numero di strutture riproduttive sono esterne al corpo della donna. Queste includono i seni e la vulva, che consiste nel mons pubis, il clitoride, le grandi labbra, le piccole labbra e le ghiandole vestibolari, tutte illustrate nella Figura 3. La posizione e le funzioni degli organi riproduttivi femminili sono riassunte nella Tabella 2. La vulva è un’area associata al vestibolo che include le strutture che si trovano nella zona inguinale delle donne. Il mons pubis è un’area rotonda e grassa che sovrasta la sinfisi pubica. Il clitoride è una struttura con tessuto erettile che contiene un gran numero di nervi sensoriali e serve come fonte di stimolazione durante il rapporto. Le grandi labbra sono un paio di pieghe allungate di tessuto che corrono posteriormente al mons pubis e racchiudono gli altri componenti della vulva. Le grandi labbra derivano dallo stesso tessuto che produce lo scroto nel maschio. Le piccole labbra sono sottili pieghe di tessuto situate al centro delle grandi labbra. Queste labbra proteggono le aperture della vagina e dell’uretra. Il mons pubis e la porzione anteriore delle grandi labbra si ricoprono di peli durante l’adolescenza; le piccole labbra sono senza peli. Le ghiandole vestibolari maggiori si trovano ai lati dell’apertura vaginale e forniscono la lubrificazione durante il rapporto sessuale.
Figura 3. Sono mostrate le strutture riproduttive della femmina umana. (credito a: modifica del lavoro di Gray’s Anatomy; credito b: modifica del lavoro di CDC)
| Tabella 2. Anatomia Riproduttiva Femminile | ||
|---|---|---|
| Organo | Localizzazione | Funzione |
| Clitoride | Esterno | Organo sensoriale |
| Mons pubis | Esterno | Area grassa sovrastante osso pubico |
| Labia majora | Esterno | Copre le labbra minori |
| Labia minora | Esterno | Copre il vestibolo |
| Ghiandole vestibolari maggiori | Esterno | Secernono il muco; lubrificare la vagina |
| Seno | Esterno | Produrre e consegnare il latte |
| Ovarie | Interno | Portare e sviluppare uova |
| Ovidotti (tube di | Interno | Trasportano gli ovuli all’utero |
| Utero | Interno | Sostengono lo sviluppo dell’embrione |
| Vagina | Interno | Condotta comune per il rapporto sessuale, canale del parto, passaggio del flusso mestruale |
Il seno è composto da ghiandole mammarie e grasso. La dimensione del seno è determinata dalla quantità di grasso depositato dietro la ghiandola. Ogni ghiandola è composta da 15 a 25 lobi che hanno condotti che si svuotano al capezzolo e che forniscono al bambino che allatta latte ricco di nutrienti e anticorpi per aiutare lo sviluppo e proteggere il bambino.
Le strutture riproduttive femminili interne includono ovaie, ovidotti, l’utero e la vagina, mostrati nella Figura 3. La coppia di ovaie è tenuta in posizione nella cavità addominale da un sistema di legamenti. Le ovaie sono composte da un midollo e da una corteccia: il midollo contiene nervi e vasi sanguigni che riforniscono la corteccia di nutrienti e rimuovono i rifiuti. Gli strati esterni di cellule della corteccia sono le parti funzionali delle ovaie. La corteccia è composta da cellule follicolari che circondano gli ovuli che si sviluppano durante lo sviluppo fetale nell’utero. Durante il periodo mestruale, un gruppo di cellule follicolari si sviluppa e prepara le uova per il rilascio. All’ovulazione, un follicolo si rompe e un uovo viene rilasciato, come illustrato nella Figura 4a.
Figura 4. Gli ovociti si sviluppano in (a) follicoli, situati nell’ovaio. All’inizio del ciclo mestruale, il follicolo matura. All’ovulazione, il follicolo si rompe, rilasciando l’uovo. Il follicolo diventa un corpo luteo, che alla fine degenera. Il follicolo (b) in questa micrografia leggera ha un ovocita al suo centro. (credito a: modifica del lavoro da NIH; dati in scala da Matt Russell)
Gli ovidotti, o tube di Falloppio, si estendono dall’utero nella cavità addominale inferiore alle ovaie, ma non sono in contatto con le ovaie. Le estremità laterali degli ovidotti si svasano in una struttura a forma di tromba e hanno una frangia di proiezioni simili a dita chiamate fimbrie, illustrate nella Figura 4b. Quando un uovo viene rilasciato all’ovulazione, le fimbrie aiutano l’uovo non-motile ad entrare nella tuba e nel passaggio verso l’utero. Le pareti degli ovidotti sono ciliate e sono costituite principalmente da muscoli lisci. Le ciglia battono verso il centro e la muscolatura liscia si contrae nella stessa direzione, muovendo l’uovo verso l’utero. La fecondazione di solito avviene all’interno degli ovidotti e l’embrione in via di sviluppo viene spostato verso l’utero per lo sviluppo. Di solito l’uovo o l’embrione impiega una settimana per viaggiare attraverso l’ovidotto. La sterilizzazione nelle donne è chiamata legatura delle tube; è analoga alla vasectomia negli uomini in quanto gli ovidotti sono tagliati e sigillati.
L’utero è una struttura grande quanto il pugno di una donna. È rivestito da un endometrio ricco di vasi sanguigni e ghiandole del muco. L’utero sostiene lo sviluppo dell’embrione e del feto durante la gestazione. La parte più spessa della parete dell’utero è fatta di muscolo liscio. Le contrazioni della muscolatura liscia dell’utero aiutano a far passare il bambino attraverso la vagina durante il travaglio. Una parte del rivestimento dell’utero si stacca durante ogni periodo mestruale, e poi si ricostruisce di nuovo in preparazione di un impianto. Una parte dell’utero, chiamata cervice, sporge nella parte superiore della vagina. La cervice funziona come il canale del parto.
La vagina è un tubo muscolare che serve a diversi scopi. Permette al flusso mestruale di lasciare il corpo. È il ricettacolo del pene durante il rapporto sessuale e il vaso per il parto della prole. È rivestito da cellule epiteliali squamose stratificate per proteggere il tessuto sottostante.
Risposta sessuale
La risposta sessuale negli esseri umani è sia psicologica che fisiologica. Entrambi i sessi sperimentano l’eccitazione sessuale attraverso la stimolazione psicologica e fisica. Ci sono quattro fasi della risposta sessuale. Durante la fase uno, chiamata eccitazione, la vasodilatazione porta alla vasocongestione dei tessuti erettili sia negli uomini che nelle donne. I capezzoli, il clitoride, le labbra e il pene si gonfiano di sangue e si ingrandiscono. Le secrezioni vaginali vengono rilasciate per lubrificare la vagina e facilitare il rapporto. Durante la seconda fase, chiamata plateau, la stimolazione continua, il terzo esterno della parete vaginale si gonfia di sangue e la respirazione e la frequenza cardiaca aumentano.
Durante la terza fase, o orgasmo, si verificano contrazioni ritmiche e involontarie dei muscoli in entrambi i sessi. Nel maschio, le ghiandole riproduttive accessorie e i tubuli si contraggono mettendo lo sperma nell’uretra, poi l’uretra si contrae espellendo lo sperma attraverso il pene. Nelle donne, l’utero e i muscoli vaginali si contraggono in onde che possono durare poco meno di un secondo ciascuna. Durante la quarta fase, o risoluzione, i processi descritti nelle prime tre fasi si invertono e ritornano al loro stato normale. Gli uomini sperimentano un periodo refrattario in cui non possono mantenere un’erezione o eiaculare per un periodo di tempo che va da minuti a ore.
Gametogenesi
La gametogenesi, la produzione di sperma e uova, avviene attraverso il processo di meiosi. Durante la meiosi, due divisioni cellulari separano i cromosomi appaiati nel nucleo e poi separano i cromatidi che sono stati fatti durante una fase precedente del ciclo di vita della cellula. La meiosi produce cellule aploidi con metà di ogni coppia di cromosomi che si trovano normalmente nelle cellule diploidi. La produzione di spermatozoi è chiamata spermatogenesi e la produzione di uova è chiamata oogenesi.
Spermatogenesi
La spermatogenesi, illustrata nella figura 5, avviene nella parete dei tubuli seminiferi, con cellule staminali alla periferia del tubo e gli spermatozoi nel lume del tubo. Immediatamente sotto la capsula del tubulo ci sono cellule diploidi indifferenziate. Queste cellule staminali, chiamate spermatogoni (singolare: spermatagonium), passano attraverso la mitosi con una prole che va a differenziarsi in una cellula spermatica e l’altra che dà origine alla prossima generazione di spermatozoi.
Figura 5. Durante la spermatogenesi, quattro spermatozoi risultano da ogni spermatocita primario.
La meiosi inizia con una cellula chiamata spermatocita primario. Alla fine della prima divisione meiotica, viene prodotta una cellula aploide chiamata spermatocita secondario. Questa cellula è aploide e deve passare attraverso un’altra divisione cellulare meiotica. La cellula prodotta alla fine della meiosi si chiama spermatide e quando raggiunge il lume del tubulo e cresce un flagello, si chiama spermatozoo. Quattro spermatozoi risultano da ogni spermatocita primario che passa attraverso la meiosi.
Le cellule staminali si depositano durante la gestazione e sono presenti alla nascita fino all’inizio dell’adolescenza, ma in uno stato inattivo. Durante l’adolescenza, gli ormoni gonadotropi dell’ipofisi anteriore provocano l’attivazione di queste cellule e la produzione di sperma vitale. Questo continua fino alla vecchiaia.
Oogenesi
Figura 6. Il processo di oogenesi avviene nello strato più esterno delle ovaie.
L’oogenesi, illustrata nella figura 6, avviene negli strati più esterni delle ovaie. Come per la produzione di sperma, l’oogenesi inizia con una cellula germinale, chiamata oogonio (plurale: oogonia), ma questa cellula viene sottoposta a mitosi per aumentarne il numero, fino ad arrivare a circa uno o due milioni di cellule nell’embrione.
La cellula che inizia la meiosi è chiamata oocita primario, come mostrato nella figura 6. Questa cellula inizierà la prima divisione meiotica e sarà arrestata nel suo progresso nella prima fase della profase. Al momento della nascita, tutti i futuri ovuli sono nella fase di profase. Nell’adolescenza, gli ormoni pituitari anteriori causano lo sviluppo di un certo numero di follicoli in un’ovaia. Questo fa sì che l’ovocita primario finisca la prima divisione meiotica. La cellula si divide in modo disuguale, con la maggior parte del materiale cellulare e degli organelli che vanno a una cellula, chiamata ovocita secondario, e solo una serie di cromosomi e una piccola quantità di citoplasma che vanno all’altra cellula. Questa seconda cellula è chiamata corpo polare e di solito muore. Si verifica un arresto meiotico secondario, questa volta allo stadio di metafase II. All’ovulazione, questo ovocita secondario sarà rilasciato e viaggerà verso l’utero attraverso l’ovidotto. Se l’ovocita secondario viene fecondato, la cellula continua attraverso la meiosi II, producendo un secondo corpo polare e un uovo fecondato contenente tutti i 46 cromosomi di un essere umano, metà dei quali provenienti dallo spermatozoo.
La produzione di ovuli inizia prima della nascita, viene arrestata durante la meiosi fino alla pubertà, e poi le singole cellule continuano attraverso ad ogni ciclo mestruale. Un uovo è prodotto da ogni processo meiotico, con i cromosomi e cromatidi extra che vanno in corpi polari che degenerano e sono riassorbiti dal corpo.
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