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Uno sguardo alla follicologenesi

Parere degli esperti |time pubblicato il
Uno sguardo alla follicologenesi

Gli articoli della sezione "Il parere degli esperti" riguardano alcuni fra gli argomenti più importanti e dibattuti delle rispettive aree cliniche. Dato il livello di approfondimento raggiunto, i testi possono contenere termini e concetti molto complessi. L’utilizzo del glossario potrà essere di aiuto nella comprensione di questi articoli e altri contenuti del sito, più divulgativi, contribuiranno a chiarire gli argomenti trattati.


Nei mammiferi le unità funzionali di base per la crescita e lo sviluppo degli ovociti sono i follicoli. Lo sviluppo dei follicoli inizia nella specie umana durante la vita fetale, quando si formano i follicoli primordiali, che sono costituiti da un ovocita, bloccato alla prima divisione meiotica in uno stadio chiamato dictiotene, circondato da un monostrato di cellule chiamate cellule della granulosa [1].

Nel corso della vita fertile di una donna, i follicoli primordiali vanno incontro a un destino diverso, alcuni destinati allo sviluppo altri all’atresia, ma il cammino che devono compiere è lungo e dipendente da numerosi fattori diversi.

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I follicoli primordiali sono mantenuti in stato di quiescenza da una serie di fattori di controllo, che vengono definiti in sintesi appartenenti alla cosiddetta “Hippo signaling pathway”, cioè il sistema di segnale Hippo. Questo sistema consiste in una serie di regolatori negativi di crescita, che agiscono in una cascata di serina/treonina chinasi, con l’effetto finale di inibire coattivatori trascrizionali che rappresenterebbero la chiave per la crescita e la divisione cellulare [2]. Si può dire che questi fattori negativi sono quelli che tengono a bada i follicoli primordiali, impedendo loro di iniziare lo sviluppo tutti insieme in maniera non controllata.

I processi a cui vanno incontro i follicoli nel loro destino possono essere schematizzati in quattro fasi: a) l’attivazione dei follicoli primordiali; b) la fase gonadotropino-indipendente; c) la fase gonadotropino-sensibile e d) la fase gonadotropino-dipendente.

  1. Lo stimolo al primo sviluppo dei follicoli primordiali è dato da fattori paracrini derivati dall’ovocita, che agiscono sulle cellule della granulosa facendole crescere e dividersi. Se ne conoscono diversi, e i più importanti sembrerebbero la R-spondina2, il growth differentiation factor 9 (GDF-9) e il bone morphogenetic protein 15 (BMP15). In realtà la R-spondina 2 agisce subito dopo la prima attivazione, è prodotta dagli ovociti dei follicoli primari ed è un fattore essenziale per l’ulteriore sviluppo, tanto che si pensa ad agonisti di questo fattore come nuova terapia per le donne infertili che rispondono poco alle terapie convenzionali con le gonadotropine [3]. Sicuramente più studiati sono GDF-9 e BMP15. Appartengono anch’essi, come l’ormone antimulleriano, alla famiglia delle TGF-b, e si legano a recettori serina chinasi. Se si elimina il gene per la produzione di GDF-9 nei topi, i follicoli non riescono a svilupparsi [4]. Il trattamento con GDF 9 in vivo promuove lo sviluppo dei follicoli primordiali e ha un’azione antiapoptotica (l’apoptosi è la morte cellulare) durante lo sviluppo antrale [5,6]. Il BMP15 è un potente stimolatore della proliferazione delle cellule della granulosa. Ha un ruolo fondamentale quindi nella crescita dei follicoli primordiali, ma agisce anche sulla regolazione della sensibilità all’FSH, sulla prevenzione dell’apoptosi e sulla competenza ovocitaria [7]. L’interazione tra GDF-9 e BMP15 regola tutto il funzionamento della crescita follicolare o, come definito dal gruppo di David Albertini, dirige la sinfonia follicolare [8]. Gli studi su questa interazione sono iniziati con la scoperta di una mutazione nella pecora, la cosiddetta mutazione Inverdale. Tale mutazione del gene per BMP15 determina completa sterilità nelle pecore che la hanno in omozigosi, e una aumentata fecondità, con la nascita di 2-3 agnelli, quando presente in eterozigosi [9]. La motivazione è dovuta al rapporto relativo tra GDF-9 e BMP15, che insieme formano un eterodimero. Quando prevale GDF-9 si ha una tendenza a ovulazione multipla, quando prevale BMP15 la tendenza è alla monoovulazione. I rapporti relativi tra i due fattori sono il determinante della differenza tra le specie di mammiferi che fanno un solo cucciolo rispetto a quelli che ne fanno diversi [10]. L’eterodimero è stato chiamato cumulina ed è considerato il fattore più importante di tutta la follicologenesi [11]. La conoscenza dei fattori che condizionano lo sviluppo iniziale follicolare, e continuano ad avere un ruolo anche nelle fasi successive fino ai follicoli antrali, permette di avanzare ipotesi futuristiche relative all’induzione dell’ovulazione per la PMA. Quando c’è una riduzione relativa di BMP15 , rispetto a GDF-9, più follicoli e di dimensioni più piccole acquisiscono recettori per LH, e quindi sono più reattivi all’induzione dell’ovulazione per quanto riguarda il trigger finale (il picco di LH). Per questo è stato ipotizzato che l’uso di un antagonista di BMP15 possa essere utilizzato per avere più follicoli e di migliore qualità nelle pratiche di PMA [12].
  2. La fase gonadotropino-indipendente è quella fase strettamente connessa con l’attivazione dei follicoli primordiali e che arriva alla formazione dei follicoli primari e secondari. In questa fase intervengono diversi fattori, come il granulosa cell-derived natriuretic factor, che promuove la crescita dei follicoli fino allo stadio preantrale, ma poi è soppressore della rottura della vescicola germinale. Sono stati inoltre identificati molti fattori che agiscono mediante la via della tirosina chinasi e della serina chinasi. La proteina chinasi 3 (AKT), stimolata in associazione alla rottura del sistema Hippo e all’inibizione del sistema PTEN (fosfatasi tensina omologo), è stata dimostrata anche in vivo promuovere lo sviluppo follicolare [13]. La crescita dei follicoli primari e secondari è promossa attraverso diversi meccanismi, alcuni quindi di derivazione ovocitaria, altri di derivazione dalle cellule della granulosa. Esistono anche fattori di soppressione che appartengono alla famiglia del TGF-b, come l’ormone antimulleriano, che agisce inibendo il reclutamento e la crescita dei piccoli follicoli. La funzione in questa fase dell’antimulleriano è quella di inibire la transizione da follicolo primordiale a follicolo primario mediante una serie di azioni, come l’inibizione di FGF, KGF e Kit-ligands, la modulazione dei fattori stimolanti come GDF-9 e BMP15, le modificazioni della transforming growth factor beta signalling pathway, cioè la catena di reazioni della attivazione TGF-b [14]. Per questa azione di inibizione del reclutamento di nuovi follicoli, si stanno facendo studi relativi alla somministrazione di antimulleriano esogeno nel corso di chemioterapia, al fine di evitare il danno gonadotossico e preservare la fertilità nelle giovani donne affette da tumori [15]. I follicoli secondari e i follicoli terziari sono i maggiori produttori di antimulleriano, che quindi rappresenta un sistema di autoregolazione della crescita follicolare. La fase gonadotropino-indipendente della crescita follicolare può essere molto lunga, variando da un minimo di 90 a un massimo di 300 giorni
  3. La fase gonadotropino-sensibile è la fase caratterizzata dalla comparsa dei recettori per FSH, per estrogeni, per fT3, per GH e soprattutto per gli androgeni, con modulazioni ancora una volta guidate da GDF-9. La presenza di fT3, in associazione a FSH, promuove la crescita e la differenziazione delle cellule della granulosa [16]. GDF-9 promuove anche la crescita follicolare aumentando la biosintesi degli androgeni [17]. Questi ultimi sono fondamentali per questa fase dello sviluppo follicolare. Topi knockout per i recettori androgenici, cioè topi in cui i recettori per gli estrogeni sono stati eliminati tramite ingegneria genetica, presentano follicoli bloccati allo stadio terziario e atresici, e non hanno follicoli antrali [18]. In questa fase, l’azione favorente le mitosi delle cellule della granulosa determinata da FSH è mediata da IGF-1 (insulin growth factor 1), attraverso recettori specifici che compaiono sulla granulosa [19]. Attraverso IGF-1 agiscono anche il GH, l’ormone della crescita, i glicocorticoidi e alcuni androgeni, come il DHEA [20]. Tutti questi fattori ormonali hanno la funzione di promuovere lo sviluppo follicolare. Per questo molti di essi, in particolare androgeni e GH, sono con alterne fortune utilizzati per migliorare la risposta delle pazienti poor-responder in PMA [21,22].
  4. La fase gonadotropino-dipendente è la fase ciclica mensile, quella che comunemente viene associata alla mestruazione e alla fecondità. Inizia qualche giorno prima della mestruazione, quando il corpo luteo del ciclo precedente inizia a perdere funzionalità. Gli ormoni coinvolti sono FSH e LH. In questa fase FSH agisce sulle cellule della granulosa promuovendo le mitosi cellulari e la conversione degli androgeni intraovarici, preferenzialmente prodotti dalle cellule della teca (sono cellule follicolari che si differenziano da quelle della granulosa durante la formazione dei follicoli preantrali), che vengono trasformati in estradiolo. LH agisce invece sulle cellule della teca, determinando la produzione di androgeni da trasformare in estrogeni nella granulosa. Ogni mese viene reclutata una coorte di follicoli antrali che ha raggiunto un numero di recettori per FSH sufficiente per potere dare il via all’azione di FSH ed eliminare l’effetto inibitorio dell’antimulleriano sulla conversione androgeni/estrogeni [23]. Il livello di FSH necessario per il reclutamento viene chiamato “FSH threshold” (soglia), mentre il numero di giorni in cui FSH si mantiene allo stesso livello prima che si raggiunga una concentrazione significativa di estradiolo viene chiamata “FSH window (finestra) [24]. Quando cresce il livello di estradiolo, per effetto di un meccanismo di feed-back negativo, l’ipofisi riduce la produzione di FSH. Man mano che il follicolo cresce, aumentano anche i recettori per LH sulle cellule della granulosa, tanto che oltre la dimensione di 14 mm i follicoli possono crescere anche solo con la somministrazione di LH, cosa che viene sfruttata per ridurre i rischi di iperstimolo ovarico durante la stimolazione per PMA, in quanto somministrando solo LH (o hCG a basse dosi, che agisce sugli stessi recettori) i follicoli più piccoli vanno in atresia e maturano i più grossi [25]. L’estradiolo è il fattore che determina la comparsa di recettori per LH sulle cellule della granulosa, che iniziano a produrre anche idrossiprogesterone. Con l’aumentare del livello degli estrogeni si raggiunge una soglia che fa scattare un feed-back positivo sull’ipofisi, che rilascia in grandi quantità LH (picco di LH) e in minori quantità FSH. Il picco di LH, in associazione all’idrossiprogesterone, inducono la ripresa della meiosi dell’ovocita, il suo distacco nel follicolo e la rottura dello stesso, con la liberazione del complesso cumulo-corona che può essere captato dalla tuba [26]. L’FSH prodotto con il picco preovulatorio ha invece un ruolo nel favorire la corretta maturazione e la competenza dell’ovocita [27].

In conclusione si può dire che l’ovulazione è l’evento finale di un processo lungo e complicato, ancora non completamente noto, in cui due fattori prodotti dall’ovocita stesso, GDF-9 e BMP15, regolano e dirigono la compartecipazione di molti sistemi di controllo, proteine e ormoni. Quando induciamo l’ovulazione per la fecondazione assistita agiamo solo sulla parte finale del processo, ma la conoscenza dei meccanismi della follicologenesi apre l’opportunità di esplorare anche altri punti di accesso alla cura.

Dr. Francesco M. Fusi - Responsabile UOSD (unità operativa semplice dipartimentale) Ginecologia 2- Centro Procreazione medicalmente assistita (PMA) - Dipartimento Materno-Infantile e Pediatrico ASST - Ospedale Papa Giovanni XXIII di Bergamo

Bibliografia

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