Zootecnia

1. Zootecnia • Argomenti della Presentazione: • Riproduzione • Gametogenesi • Ovogenesi • Speratogenesi • Ciclo estrale

2. 0 La riproduzione animale e umana • In entrambi i sessi sono presenti: • un paio di gonadi (ovaie o testicoli) per la produzione dei gameti; • un sistema di dotti che ospitano e trasportano i gameti; • strutture che favoriscono l’accoppiamento.

3. FERTILITA’ = capacità di produrre gameti funzionanti. (in grado di fecondare o essere fecondati) SI MISURA COME: (indice di fertilità o indice coitale) = numero di servizi (interventi di fecondazione) necessari per ottenere il concepimento. FECONDITA’ = capacità di portare a termine la gestazione e generare prole viva e vitale. SI MISURA COME: Indice riproduttivo = numero di figli nati per fattrice all’anno; Indice di fecondità = numero di parti/numero di accoppiamenti; INTERVALLO INTERPARTO = periodo che intercorre tra un parto e quello Successivo Periodo di GESTAZIONE + Periodo di SERVIZIO

7. Epididimo Tubulo seminifero (sezione trasversale) Pene Testicolo Scroto Cellula diploide 2n Testicolo Differenziamento e inizio della meiosi I Tubulo seminifero 2n Spermatocita primario (in profase della meiosi I) Completamento della meiosi I n n Spermatocita secondario (aploide; coppia di cromatidi) Meiosi II Spermatozoi in via di sviluppo (aploidi; cromatidi singoli) n n n n Differenziamento Spermatozoi n n n n (aploidi) Centro del tubulo seminifero 0 Gli spermatociti primari, che sono diploidi, vanno successivamente incontro alla meiosi e generano spermatociti secondari, dotati di un numero aploide di cromosomi.

8. SPERMATOGENESI : • GAMETI MASCHILI PRODOTTI ALL’INTERNO DEI TUBULI SEMINIFERI DEI TESTICOLI. I TUBULI CONTENGONO UNA COMPLESSA SERIE DI CELLULE IN VIA DI MATURAZIONE CHE DIVENTANO VIA VIA PIU’ DIFFERENZIATE. • CELLULA ALLUNGATA FORMATA DA: • 1. TESTA • LA PORZIONE ANTERIORE DELLA TESTA E’ RICOPERTA DA UNA STRUTTURA A DOPPIA PARETE (CAPPUCCIO ACROSOMIALE) • COLLO • BREVE GIUNZIONE TRA TESTA E CODA. • CODA • MOTILITA’. • DIVISA IN: SEGMENTO INTERMEDIO; PRINCIPALE; TERMINALE;

9. I testicoli hanno due funzioni: la produzione degli spermatozoi dal momento della pubertà sino alla morte, e la produzione degli ormoni sessuali maschili chiamati androgeni, tra i quali il testosterone è il più importante. La produzione degli ormoni da parte dei testicoli è evidente fin dalla nascita, ma aumenta enormemente intorno alla pubertà e si mantiene ad alto livello per tutta l'età adulta La produzione degli spermatozoi non comincia fino alla pubertà, anche se segue il modello della produzione di ormoni riducendosi in età avanzata. Gli spermatozoi vengono prodotti in ogni testicolo in speciali strutture chiamate tubuli seminiferi in particolare dalle cellule del Sertoli. Questi tubicini sono al centro di ogni testicolo e sono collegati con una serie di condotti che convogliano lo sperma ad altri importanti organi e, alla fine, fuori dal pene In ogni testicolo, vicino ai tubuli seminiferi, ci sono numerose cellule chiamate cellule interstiziali o cellule di Leydig. Esse sono responsabili della produzione dell'ormone sessuale maschile (testosterone) che viene secreto direttamente nei vasi sanguigni circostanti.

10. SPERMATOCITOGENESI DURANTE LE PRIME FASI SVIL. EMBR. LE CELL. SEMINALI PRIMITIVE MIGRANO DALLA REGIONE DEL SACCO VITELLINO ALLE GONADI FETALI. LI SI DIVIDONO RIPETUTAMENTE PRIMA DI DARE ORIGINE AI GONOCITI.

11. DIFFERENZIAZIONE CELL. SEMINALI PRIMITIVE ( SPERMATOGONI) POGGIANO SULLA M. BASALE DEL TUBULO SI DIVIDONO PIU’ VOLTE QUESTE % RIDUCONO IL CONTENUTO DI DNA A META’ DI QUELLO DELLE CELL. SOMATICHE ( SPERMATOCITOGENESI) LE CELL. APLOIDI DERIVATE DA QUESTE SONO DETTE SPERMATIDI. QUESTI SUBISCONO MODIFICAZIONI STRUTTURALI FINO AL FORMARE GLI SPERMATOZOI (SPERMIOGENESI).

12. TESTICOLO GONADE MASCHILE →TESTICOLO Organo PARI Funzione Gametogenetica /Endocrina Costituito da: Capsula, Stroma e Parenchima. CAPSULA: „ membrana fibrosa esterna ALBUGINEA „ membrana fibrosa interna VASCOLARE

13. TESTICOLO STROMA: „Mediastino testicolare (setto di suddivisione) „Setti interlobulari (lamine fibrose- logge-lobuli) „Tessuto interstiziale (connettivo fibro- reticolare lasso, fibroblasti, Cellule di Leydig) PARENCHIMA: Suddiviso in 250 lobuli, di forma conica, costituito da 2/6 Tubuli Seminiferi Contorti. Sulla parete EPITELIO SEMINIFERO (4/8 strati di cellule germinali) intercalato da CELLULE di SOSTEGNO del SERTOLI

14. PARENCHIMA: Suddiviso in 250 lobuli, di forma conica, costituito da 2/6 Tubuli Seminiferi Contorti. Sulla parete EPITELIO SEMINIFERO (4/8 strati di cellule germinali) intercalato da CELLULE di SOSTEGNO del SERTOLI PARENCHIMA: I Tubuli contorti convergono nei TUBULI RETTI→RETE TESTIS→CONDOTTINI EFFERENTI→TESTA DELL’EPIDIDIMO→DOTTO DEFERENTE

15. SPERMATOZOO Dopo essere liberati nel lume dei tubuli seminiferi raggiungono l’epididimo. Nel maschio adulto normale vengono prodotti centinaia di milioni di spermatozoi al giorno, il 50% degenerano prima di raggiungere l’epididimo. Nell’epididimo completano la maturazione Processo maturativo: rivestimento glico-proteico che maschera gli antigeni di superficie, inibizione degli enzimi acrosomiali, aumento del contenuto di alcune sostanze, aumento del metabolismo ossidativo e glicolitico, diminuzione della sintesi lipidica, il coordinamento della motilità, perdita della goccia citoplasmatica. Nelle vie genitali femminili, poco prima della fecondazione, avviene la capacitazione.

16. CELLULE DI SOSTEGNO DEL SERTOLI Rappresentano le cellule somatiche del Testicolo, sono voluminose, irregolari che si estendono dalla membrana basale fino al lume del tubulo contorto. Sono collegate tra loro con giunzioni occludenti che sono IMPERMEABILI e costituiscono la BARRIERA EMATO TESTICOLARE. Si aprono sotto stimolo ormonale per far progredire i gameti. La BARRIERA EMATO TESTICOLARE isola le cellule più differenziate da ciò che proviene dai capillari ematici, ha significato IMMUNOLOGICO impedendo alle proteine estranee prodotte dalle cellule germinali di passare in circolo e indurre reazioni autoimmunitarie.

17. CELLULE DI SOSTEGNO DEL SERTOLI Ogni cellula è in contatto con circa 50 cellule germinali e in connessione con 5 cellule omologhe. Nel compartimento basale sono situati da spermatogoni e spermatociti immaturi. Nel compartimento adluminale sono situati spermatociti Iari, Iiari, spermatidi. FUNZIONI TROFICHE: elevato contenuto di Glicogeno FUNZIONI DI SOSTEGNO: resistenti al calore, ai tossici FUNZIONE FAGOCITARIA: sulle spermi anormali FUNZIONE SECRETORIA: producono fluido testicolare Hanno recettori citoplasmatici per il Testosterone e recettori di superficie per l’FSH.

18. CELLULE INTERSTIZIALI A SECREZIONE ANDROGENICA Sono chiamate Cellule di Leydig Grosse cellule poliedriche, situate a livello interstiziale del testicolo, a contatto con i vasi, secernente gli ormoni sessuali maschili. Gli ormoni maschili sono sintetizzati a partire da COLESTEROLO con una catena di 5 reazioni enzimatiche: → PREGNENOLONE → PROGESTERONE → 17-OH PROGESTERONE → ANDROSTENEDIONE →TESTOSTERONE

22. Capacitazione spermatozoi Gli spermatozoi dei mammiferi devono andare incontro a MATURAZIONE e CAPACITAZIONE prima di poter fecondare Capacitazione Rimozione o trasformazione di sostanze assorbite attraverso la membrana plasmatica. .

23. La REAZIONE ACROSOMIALE determina: • „Esposizione della lisina • „Attivazione della membrana equatoriale e postacrosomiale determinante per la fusione. • Segue la liberazione di • IALURONIDASI (per (per lisare il cumulo ooforo maturo) • ACROSINA (viene dapprima attivata ) Esposizione dei diversi strati della Z.P. Z.P1 Binding degli spermatozoi Specie specifico Z.P.2 Z.P.3

24. TRASPORTO E SOPRAVVIVENZA GAMETI • · TMP DI SOPRAVVIVENZA CELL. UOVO: 12 – 24 h • · TMP DI SOPRAVVIVENZA SPERMATOZOI: 24 – 48 h • -LUOGO DEPOSIZ. SEME: IL PLASMA VIENE ASSORBITO ATTRAVERSO LA PARETE • CERVICALE A STIMOLO CONTRAZIONE • pH ACIDO VAGINALE INIBISCE MOTILITA -> RISALITA SUL MUCO • CERVICE, UTERO, OVIDUTTO: CELL. CILIATE (MAX FIMBRIE) + CELL. SECERNENTI (MICROVILLI) E AMPOLLA • 1.TRASPORTO RAPIDO: ATTRAVERSAMENTO DEL MUCO CERVICALE (DA 2’ A • 10’). IN 3’ ALL’ORIFIZIO INTERNO DELLA CERVICE • 2.COLONIZZAZIONE RISERVE: LA MAGGIOR PARTE DEGLI SPERMATOZOI • RIMANE INTRAPPOLATO NELLE PLICHE CERVIC. N° INF. DI LEUCOCITI; NELLE • SP. A FEC. UTERINA LE RISERVE SONO LOCALIZZATE A LIV. GIUNZIONE UTERO – • TUBARICA O GH. ENDOCRINE • 3.LIBERAZIONE LENTA: LA PRESENZA DI IMPEDIMENTI ANATOMICI E • FISIOLOGICI OSTACOLA LA RISALITA DI TROPPI SPERMATOZOI (POLISPERMIA)

25. CERVICE · IMPEDISCE IL PASSAGGIO DI SPERMATOZOI DURANTE IL CICLO E LO PERMETTE ALL’ESTRO · RISERVA DI SPERMATOZOI · PROTEZIONE RP ALLA VAGINA (FAGOC.) · FONTE ENERGETICA · BLOCCO SPERMATOZOI IMMOBILI E ANORMALI · INIZIO CAPACITAZIONE CARATTERISTICHE DEL MUCO CERVICALE · QUANTITA’ · TRASPARENZA · FILANZA · CELLULARITA’ · CRISTALLIZZAZIONE

26. Determinazione Qualità Seme Esame macroscopico: volume eiaculato: varia con la specie, età del soggetto, stagione, regime di raccolta ecc. Colore: da bianco translucido a bianco GRIGIO A BIANCO CREMA Può ESSERE giallastro per la presenza di pigmenti, xantine. Sono da escludere le Colorazioni verdastre - pus e rosate - sangue Aspetto: da latteo acquoso, latteo denso, latteo cremoso, cremoso – in rapporto alla concentrazione di cellule spermatiche RISPETTO AL VOLUME DI LIQUIDO TESTICOLARE, EPIDIDIMARIO E SECRETO DELLE GHIANDOLE ACCESSORIE. Odore: pressoché Inodore

27. Determinazione Qualità Seme Esame microscopico a basso ingrandimento (100X) sempre su tavolino riscaldato e con vetrini riscaldati Motilità di massa: una goccia di circa 50 µl a forma di virgola, senza copri oggetto. Osservare la formazione di onde più o meno vorticose e scure.

28. Determinazione Qualità Seme Esame microscopico ad elevato ingrandimento (200X – 400X e oltre) sempre su tavolino riscaldato e con vetrini riscaldati per determinare la QUALITà SEME • CONCENTRAZIONE • CINETICA • CITOMORFOLOGIA • BIOCHIMICA • CITOCHIMICA • CITOGENETICA

29. ANALISI SEMINALI · VALUTAZIONI MACROSCOPICHE Quantità Colore Aspetto · VALUTAZIONI MICROSCOPICHE Concentrazione Motilità Morfologia

30. CONCENTRAZIONE: N° SPERMATOZOI /ML N° SPERM./CC SEME METODI DI CONTEGGIO 1. CAMERA CONTAGLOBULI - EMATOCITOMETRO (C. THOMA - C. BURKER – C. Neubauer) - C. MAKLER ( Camera di precisione calibrata) VANTAGGI: - POCO COSTOSO - FACILE ESECUZIONE SVANTAGGIO: - ELEVATO ERRORE STANDARD (8-12) 2. COLORIMETRO SFRUTTA CURVE DI LETTURA OTTENUTE ATTRAVERSO LA STIMA DELL’ASSORBANZA AD UNA CERTA lunghezza d’onda DI CAMPIONI A CONCENTRAZIONE NOTA. VANTAGGIO: rapidità di lettura, VALORE MOLTO ATTENDIBILE se lo strumento è stato tarato correttamente. SVANTAGGIO: PERDITA DISIGNIFICATIVITà IN PRESENZA DI NUMEROSE CELLULE PATOLOGICHE 3. CONTATORE ELETTRONICO DETERMINA LA RESISTENZA ELETTRICA DATA DAL PASSAGGIO DELLE PARTICELLE, una alla volta, DEL CAMPIONE ATTRAVERSO UN CAMPO ELETTRICO VANTAGGIO: MOLTO Accurato Attualmente metodi d’elezione ai centri di produzione e controllo sono: - colorimetrico: Per seme fresco - ematocitometrico: Per seme congelato

31. LA CRIOPRESERVAZIONE IN VETERINARIA Il trattamento con il freddo permette di stoccare le cellule animali conservandole indefinitamente e mantenendone inalterate caratteristiche e vitalità CO2 SOLIDA – 79°C N2 LIQUIDO –196°C IL FREDDO CI AIUTA MA IL FREDDO HA UNA AZIONE LESIVA SULLE CELLULE. Lesioni da freddo • Fino a -5°C le cellule ed il media rimangono non congelate ma super refrigerate. • Tra -5°C e -10°C si forma il ghiaccio nel media extracellulare. • Il contenuto intra cellulare super raffreddato ha un gradiente osmotico maggiore: l ’acqua esce dalle cellule e congela all’esterno. Se le cellule sono raffreddate troppo rapidamente, l ’ H2O non riesce ad uscire rapidamente e congela all’interno: ciò determina la morte delle cellule. Se il congelamento è sufficientemente lento, la perdita di H2O è sufficiente a concentrare i soluti intracellulari è la cellula si disidrata e non congela all’interno. Se le cellule sono congelate troppo lentamente il volume si riduce troppo per la massiccia disidratazione e la lunga esposizione ad elevata concentrazione di soluti danneggia le strutture cellulari.

32. Per prevenire le lesioni non basta controllare la discesa della temperatura bisogna utilizzare i CRIOPROTETTORI. CRIOPROTETTORI: · GLICEROLO · DI METIL SULFOSSIDO · GLICOLE ETILENICO · METANOLO · GLICOLE PROPILENICO · DI METIL ACETAMIDE PERMEABILI BASSA TOSSICITA’ Sia per esercitare azione protettiva sia per sfruttare economicamente la produzione il materiale seminale destinato al congelamento viene addizionato del crioprotettore e del DILUITORE. DILUITORE In media selezionato per prolungare l ’intervallo nel quale lo spermatozoo può essere stoccato, mantenendo la capacità fecondante.

33. CARATTERISTICHE DEL DILUITORE · ISOTONICO CON IL SEME · CONTENERE SOSTANZE NUTRITIVE · SOSTANZA TAMPONE · ADDITIVI CON AZIONE STABILIZZANTE SULLE MEMBRANE · ANTIBIOTICI · DEVE RENDERE IL SEME FACILE DA MANEGGIARE PER L’I.A. · STABILIZZARE IL SEME DURANTE IL CONGELAMENTO E LO STOCCAGGIO · INDURRE CAPACITA’ RIPARATIVE DOPO SCONGELAMENTO COMPONENTI DEL DILUITORE · Latte scremato in polvere (minerali/lattosio) · Tuorlo d’uovo (20%) · Citrato trisodico, Acido citrico · TRIS (idrossimetil-aminometano) · Zuccheri (fruttosio, lattosio) · Enzimi (a-amilasi, ß-glucuronidasi, catalasi) · Antibiotici (Penicillina/Streptomicina/Lincomicina/ ß Spectinomicina) · Crioprotettore (concentrazione diversa)

34. RACCOLTA DEL SEME Metodo della vagina artificiale

35. CRIOPROTETTORI La loro azione protettiva si esplica abbassando la concentrazione degli elettroliti durante il congelamento e diminuendo l’azione di “strizzamento” osmotico. Gli SPERMATOZOI in campo veterinario sono le cellule più largamente congelate. Il primo esperimento si deve a Poldge 1949. Non tutti gli spermatozoi si congelano con uguale successo. Ci sono notevoli differenze individuali e di specie. Possono essere congelati · EIACULATO COMPLETO · SPERMATOZOI DOPO SEPARAZIONE DEL PLASMA SEMINALE · SPERMATOZOI EPIDIDIMARI · FRAMMENTI DI TESSUTO TESTICOLARE

36. BOVINO il più largamente sfruttato la metodica più standardizzata tori selezionati per congelabilità del seme CAVALLO largo uso recente metodica variabile plasma seminale eliminato con centrifugazione elevata variabilità individuale SUINO PRATICAMENTE NON CONGELABILE metodica variabile secreto delle gh. bulbo-uretrali eliminato con filtrazione elevata variabilità individuale OVI/CAPRINI abbastanza utilizzato metodica standardizzata - inseminazione laparoscopica - INSEMINAZIONE LAPAROSCOPICA CONIGLIO ancora poco utilizzato metodica non standardizzata - induzione dell’ovulazione - CANE poco utilizzato metodica abbastanza standardizzata GATTO poco utilizzato metodica non standardizzata

37. Nell’embrione Cellula diploide 2n Differenziamento e inizio della meiosi I Oocita primario 2n Presente alla nascita (in profase della meiosi I; in stato quiescente) Completamento della meiosi I e inizio della meiosi II Oocita secondario Primo corpuscolo polare n (in metafase della meiosi II) n Meiosi II (attivata dallo spermatozoo) Secondo corpuscolo polare Cellula uovo n n (aploide) 0 • L’oogenesi è l’insieme dei processi che portano alla formazione di una cellula uovo. Dopo la pubertà, ad ogni ciclo un oocita primario prosegue le divisioni meiotiche e forma un oocita secondario, liberato dall’ovaia durante l’ovulazione.

38. Copro luteo in fase degenerativa Inizio: Oocita primario (all’interno del follicolo) Corpo luteo Follicoli in crescita Follicolo maturo Ovaia Oocita secondario Follicolo scoppiato Ovulazione 0 • Lo sviluppo di un follicolo ovarico comprende molti processi differenti.

40. Il ciclo estrale Raggiunta la maturità sessuale o pubertà mesi 10÷12 nelle grosse specie, 6÷8 in quelle piccole le femmine presentano un’attività riproduttiva o sessuale ciclica ciclo estrale che si manifesta con segni esteriori in genere molto appariscenti (calori), la cui periodicità, frequenza e durata varia con la specie, l’attitudine produttiva ed il sistema di allevamento, soprattutto di alimentazione.

41. Per quanto riguarda la periodicità di comparsa dei calori durante l’anno, le specie si suddividono in specie a: monoestro annuale, con un solo ciclo estrale all’anno, tipico degli animali selvatici che infatti si riproducono soltanto stagionalmente; poliestro stagionale discontinuo, con diversi cicli estrali (3÷4) concentrati in una sola (primavera oppure autunno) o al massimo in due (primavera e autunno) stagioni dell’anno, tipico delle specie ovina e caprina, delle razze da carne (rustiche e specializzate allevate estensivamente) della specie bovina e della specie bufalina; poliestro annuale continuo, con cicli che si susseguono quasi regolarmente per tutto l’anno, tipico delle razze da latte e/o da carne allevate intensivamente della specie bovina.

42. Ciclo estrale della bovina • Si tratta di specie a ciclo continuo poliestrale; • Durata media di 21 giorni; • Negli animali giovani è più corto ed irregolare. • Nelle razze a spiccata attitudine lattifera risulta più precoce che nelle razze da carne (mediamente per le Frisone la pubertà arriva attorno ai 10-12 mesi); • La presenza del maschio favorisce il raggiungimento della pubertà, a causa degli stimoli ferormonali; • Per l’attivazione del ciclo ricoprono importanza anche la T° e l’umidità (climi caldi ed umidi possono comportare fenomeni di ipofertilità).

43. Per quanto riguarda l’intervallo fra i calori nonché la loro durata, esiste una forte variabilità sia specifica che individuale 20+-4 40+ - 20 1+ - 1

44. Il ciclo sessuale si interrompe, e quindi il calore non compare regolarmente, in occasione ovviamente della gravidanza (anestro gravidico) e immediatamente dopo il parto (anestro puerperale), per riprendere nuovamente dopo un periodo corrispondente alla durata di 1÷2 cicli estrali, purchè la femmina si trovi in condizioni fisiologiche, nutrizionali e sanitarie adeguate.

45. Le fasi del ciclo estrale, durante le quali avvengono modificazioni rilevanti a carico dei vari organi genitali ed in particolare delle ovaie (ciclo ovarico) e dell’utero (ciclo uterino), sono le seguenti 4: • PROESTRO, • ESTRO, • METAESTRO • DIESTRO • cui può seguire, in caso di riposo sessuale, • l’ANESTRO.

46. Fisiologia del ciclo estrale Possiamo identificare l’inizio del ciclo estrale con la fase di PROESTRO (4 gg) durante la quale l’ipotalamo, non più inibito dall’azione del progesterone, stimola l’ipofisi a produrre FSH (ormone follicolo-stimolante), il quale favorisce lo sviluppo del follicolo ovarico.

47. Fisiologia del ciclo estrale Una volta scoppiato il follicolo e liberato l’ovulo ESTRO vero e proprio, 16-24 hh di durata le ovaie producono 1,7-β estradiolo, che induce l’asse ipotalamo ipofisario a liberare LH (ormone luteinizzante) che con meccanismo di feed-back positivo, favorisce la formazione del corpo luteo, particolare struttura cicatriziale con spiccate proprietà endocrine.

48. Fisiologia del ciclo estrale La formazione del corpo luteo porta alla produzione di PG (progesterone), situazione che caratterizza la fase di METAESTRO (durata di 12-14 gg). Il progesterone ha la capacità di inibire (“bloccare”) l’attività dell’asse ipotalamo-ipofisario e con esso della ripresa del ciclo ovarico. È quindi corretto sostenere che finché è presente il corpo luteo l’attività estrale è ferma.

49. Fisiologia del ciclo estrale Se la gravidanza non si istaura l’utero inizia a produrre Prostaglandine, particolari composti, simili ad ormoni per funzione, che hanno la capacità di far regredire il corpo luteo ovarico, facendo via via scendere la concentrazione di progesterone e, quando questa cala al di sotto della soglia critica, di rimuovere il blocco all’asse ipotalamo-ipofisario, che sarà quindi in grado di riprendere la produzione di FSH e, con essa, il ciclo estrale. Questa è la fase di DIESTRO (2-3 gg).

50. Alla luce di quanto appena visto sarà intuitivo riconoscere come la fase ideale per gli interventi di fecondazione artificiale sia quella dell’Estro, poiché caratterizzata dalla liberazione del gamete (ovulo) e che ha durata breve.