La fecondazione rappresenta il momento fondamentale della riproduzione sessuale e consiste nell'unione di due gameti di sesso diverso, allo scopo di produrre un uovo fecondato, o zigote, da cui si svilupperà un nuovo individuo. Questo processo assicura la sopravvivenza della specie, creando nuovi individui prima della scomparsa dei loro genitori. Nella specie umana, così come in tutti i Mammiferi, la fecondazione è tipicamente interna, avviene cioè all'interno dell'apparato riproduttivo femminile, e implica una serie di processi in cui i gameti dei due sessi subiscono trasformazioni atte a permetterne la fusione.
Il Viaggio dei Gameti e il Concepimento
Il concepimento è quel fenomeno che si verifica in seguito all'unione tra la cellula sessuale maschile (spermatozoo) e la cellula sessuale femminile (ovulo), e che porta alla formazione dell'embrione. Durante ogni ciclo mestruale normale, una delle ovaie di solito rilascia un ovulo (oocita) circa 14 giorni dopo il ciclo mestruale precedente. Tale rilascio è chiamato ovulazione. L'ovulo entra quindi nell'estremità a forma di imbuto di una delle tube di Falloppio. Al momento dell'ovulazione, il muco cervicale (la cervice è la parte inferiore dell'utero) diventa più fluido e più elastico, consentendo agli spermatozoi di penetrare rapidamente nell'utero.
Al culmine dell'atto sessuale, l'eiaculato maschile fuoriesce dal pene e si riversa nella parte superiore della vagina, insieme al suo carico di spermatozoi. Il liquido lattescente chiamato sperma, contiene all'incirca 300 milioni di spermatozoi. Tuttavia, il 99% del suo volume (1-5 ml) è costituito dai liquidi prodotti dalle ghiandole accessorie, come la prostata e le ghiandole seminali. Tali secrezioni hanno la funzione principale di favorire la motilità degli spermatozoi, assicurarne il nutrimento e la sopravvivenza all'interno dell'ambiente acido della vagina.
Dopo l'eiaculazione, gli svariati milioni di spermatozoi disponibili per la fecondazione iniziano un lungo viaggio alla ricerca della cellula uovo, annidata in una delle due tube di Falloppio. Tra i primi ostacoli presenti lungo questo cammino, ricordiamo il muco cervicale, una secrezione uterina, che intrappola tra le sue maglie gli spermatozoi meno vitali, non completamente maturi o con caratteristiche morfologiche sfavorevoli. E' stato calcolato che, con le debite proporzioni, la velocità di uno spermatozoo sarebbe pari a quella di una persona che corre a 55 km/h. Entro 5 minuti, gli spermatozoi possono migrare dalla vagina all'utero attraversando la cervice e raggiungere le tube di Falloppio, che sono la sede in cui normalmente avviene la fecondazione.
Dinamiche della Fecondazione e Formazione dello Zigote
Di norma, la fecondazione avviene nello stesso giorno in cui si ha il rilascio della cellula uovo da parte del follicolo ovarico. L'ovocita maturo, infatti, sopravvive al massimo per 24 ore dopo la liberazione. Per contro, gli spermatozoi depositati dal maschio possono resistere fino a 4 giorni nelle cripte della mucosa cervicale e da qui risalire a poco a poco verso le tube. Normalmente la fecondazione, avviene nella loro parte distale, vale a dire nel terzo più vicino all'ovaio.
Nonostante la fecondazione metta in gioco milioni di spermatozoi, solamente uno di questi riesce a fecondare l'ovulo. Quest'ultimo, infatti è protetto - seppur labilmente - da uno strato di cellule chiamato corona radiata. Dopo aver superato questo primo ostacolo, lo spermatozoo si trova davanti ad un'altra, ben più ardua, barriera di natura glicoproteica, rappresentata dalla zona pellucida. Il processo, chiamato reazione acrosomiale, consente agli spermatozoi di scavarsi un piccolo canale per la fecondazione dell'ovulo. Come più volte ricordato, tale privilegio spetterà solamente al primo spermatozoo che completa l'assalto all'ovocita.
Come nasce un essere umano: l'incredibile percorso dalla fecondazione al parto
L'unione dei nuclei origina una nuova cellula, chiamata zigote, di 46 cromosomi, 23 dei quali ereditati dallo spermatozoo paterno e 23 dei quali dalla cellula uovo materna. La "messa in comune" del genoma paterno e di quello materno in un unico genoma viene considerata generalmente come l'inizio di un nuovo essere vivente. Circa 30 ore dopo l'inizio della fecondazione, i cromosomi duplicati si dividono infatti in due gruppi equivalenti, ognuno dei quali va a costituire il nucleo delle prime due cellule dell'embrione o blastomeri.
Dallo Zigote alla Blastocisti
Le cellule dello zigote si dividono (si separano in 2 cellule) ripetutamente durante lo spostamento lungo la tuba di Falloppio verso l'utero. Lo zigote entra nell'utero nell'arco di 3-5 giorni. Dapprima, lo zigote diviene un insieme cellulare solido, di forma sferica, quindi assume un aspetto cavo, trasformandosi in blastocisti. Verso il 5° giorno si forma nella massa cellulare una cavità centrale, il blastocele, delimitata da uno strato monocellulare continuo, il trofoblasto, con un polo pluricellulare, il bottone embrionale. Dal trofoblasto e dal bottone embrionale si sviluppano, rispettivamente, la placenta e l'embrione.
La blastocisti si impianta sulla parete dell'utero circa 6 giorni dopo la fecondazione. Tale processo, definito impianto, viene completato entro 9-10 giorni. All'interno dell'utero, la blastocisti si impianta sulla parete uterina, dove si sviluppa in un embrione, collegato a una placenta e circondato da membrane che contengono liquido. Le cellule interne presenti nella zona ispessita si sviluppano dando origine all'embrione e le cellule esterne penetrano nella parete dell'utero e si sviluppano nella placenta; quest'ultima produce diversi ormoni che contribuiscono a mantenere lo stato di gravidanza. Per esempio, la placenta produce la gonadotropina corionica umana (ßhCG), un ormone che impedisce alle ovaie di rilasciare ovuli e le stimola a produrre continuamente estrogeno e progesterone.
Sviluppo Embrionale e Formazione della Placenta
Lo stadio successivo di sviluppo è l'embrione, che cresce su un lato dell'utero nella sottomucosa. Questo stadio è caratterizzato dalla formazione della maggior parte degli organi interni e delle strutture esterne del corpo. Il cuore e i principali vasi sanguigni si sviluppano in tempi brevi, circa 16 giorni dopo la fecondazione. Il cuore inizia a pompare liquido e poi sangue attraverso i vasi sanguigni dopo circa 5 settimane (3 settimane dopo la fecondazione). Quasi tutti gli organi sono pienamente formati dopo circa 12 settimane di gestazione. Fanno eccezione il cervello e il midollo spinale, che continuano a formarsi e svilupparsi durante tutta la gravidanza.
Mentre si sviluppa, la placenta forma minuscole proiezioni digitiformi (villi) che si estendono penetrando all'interno della parete dell'utero. Le proiezioni si ramificano più volte in una complessa configurazione ad albero. Questa configurazione aumenta notevolmente la superficie di contatto disponibile per il passaggio di liquidi, ossigeno e sostanze nutritive dai vasi sanguigni della madre al feto, nonché per il passaggio di anidride carbonica e materiale di scarto dall'embrione alla madre. Dopo 8 settimane di gestazione (6 settimane dopo la fecondazione), nell'embrione ha avuto inizio lo sviluppo della maggior parte dei principali apparati.
Le cellule della placenta si sviluppano anche nel sacco amniotico. Intorno all'embrione si formano due strati di membrane: l'amnio (membrana interna) e il corion (membrana esterna), che creano un sacco (il sacco amniotico) intorno all'embrione. Tale sacco è pieno di liquido (liquido amniotico); l'embrione galleggia nel liquido. Il liquido amniotico offre uno spazio nel quale l'embrione può crescere liberamente e aiuta a proteggere l'embrione da eventuali lesioni. Il sacco amniotico è robusto ed elastico. La placenta è pienamente sviluppata verso 18-20 settimane, ma continua a crescere per tutta la gravidanza.
La Fase Fetale e il Proseguimento della Gestazione
Al termine della decima settimana di gestazione (8 settimane dopo la fecondazione), inizia la fase fetale. Durante questa fase gli organi e gli apparati già formati crescono e si sviluppano. Entro 12 settimane di gestazione, il feto riempie l'intera cavità uterina. Con il progredire della gravidanza, l'utero si ingrossa man mano che il feto cresce. Entro circa 14 settimane, è possibile identificare il sesso con l'ecografia. Entro circa 16-20 settimane, solitamente, la donna può avvertire i movimenti del feto. Le donne con gravidanze precedenti avvertono solitamente i movimenti circa due settimane prima di quelle alla prima gravidanza. Nel cervello si depositano nuove cellule per tutta la gravidanza e per il primo anno di vita dopo la nascita.
La data del parto viene calcolata contando 280 giorni (ossia 40 settimane) a partire dal primo giorno dell'ultima mestruazione. Informazioni più attendibili possono essere acquisite dopo l'ecografia del primo trimestre: in questi casi le misurazioni delle dimensioni della camera gestazionale e dell'embrione ci permettono di fare una stima più affidabile della data del concepimento e di quando nascerà il bambino.
Variabilità nella Riproduzione: Gemelli e Pluralità
Una gravidanza gemellare può essere di due tipi diversi: identica o fraterna. I gemelli monozigoti (identici) derivano da un unico ovulo fecondato che si separa in due embrioni dopo che ha cominciato a dividersi. Poiché è stato fecondato un solo ovulo da un unico spermatozoo, il materiale genetico dei due embrioni è identico. Se viene rilasciato e fecondato più di 1 ovulo, i gemelli che ne risultano sono fraterni piuttosto che identici, perché il materiale genetico di ogni ovulo e di ogni spermatozoo è leggermente diverso.
In una gravidanza tripla possono essere fecondati 3 ovuli o, talvolta, 2 embrioni sono gemelli identici (derivano da 1 ovulo fecondato che si divide in 2) e il terzo embrione è non identico. Le gravidanze con più di 3 embrioni possono presentare combinazioni diverse di embrioni identici e non identici.
Considerazioni sulla Fertilità e la Medicina Moderna
La specie umana si distingue per la scarsa efficienza della sua procreazione. È accertato che soltanto una volta su quattro il ciclo ovarico, posto nella condizione di procreare, dà origine a una nascita. Contrariamente agli animali, nei quali l'accoppiamento è limitato ai periodi fecondi della femmina, i rapporti sessuali tra uomini e donne rispondono più agli impulsi della psiche che agli automatismi della fisiologia. Inoltre, numerosi gameti umani sono portatori di anomalie genetiche, alcune delle quali impediscono lo sviluppo dell'uovo fecondato.
Tra le anomalie femminili, si segnalano più spesso disordini dell'ovulazione o danni alle tube, mentre i problemi maschili riguardano soprattutto le alterazioni dello sperma o l'assenza di spermatozoi. La medicina moderna propone numerosi metodi per regolare quantitativamente i concepimenti, sia impedendoli, sia favorendoli, quando la coppia è infertile. Il concepimento naturale può essere aiutato dal medico con interventi chirurgici od ormonali, secondo i problemi individuati nella coppia. Ma sono soprattutto le tecniche di fecondazione al di fuori del rapporto sessuale che hanno conosciuto un grande sviluppo nell'ultimo periodo, principalmente attraverso l'inseminazione artificiale e la fecondazione in vitro con trasferimento d'embrione (FIVET).
La FIVET è il più efficace dei metodi di concepimento non naturale e può applicarsi a tutti i tipi di infertilità, femminile o maschile. Le sue applicazioni vanno oltre le difficoltà di concepimento, in quanto il metodo consente anche la scelta genetica degli embrioni prima del loro trasferimento nell'utero. Così la FIVET, malgrado il suo costo economico, fisico e psichico, è sempre più ampiamente proposta, richiesta e utilizzata.
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