La determinazione e il differenziamento del sesso

Prima del XX secolo si riteneva che fosse

l’ambiente (età genitori, giorno della settimana)

a determinare il sesso nei mammiferi…

Sesso genetico

Come si determina?

Sesso fenotipico

Cosa è?Coincide sempre con il sesso genetico?

Sesso genetico

La determinazione del sesso Sesso genetico

All’inizio del 900 i ricercatori ipotizzarono che la determinazione del sesso fosse legata a fattori genetici

Successivamente fu dimostrata una correlazione tra i cromosomi (geni) e il sesso

Si dimostrò che i mammiferi utilizzano i cromosomi X e Y per determinare il sesso durante lo sviluppo embrionale

♂ (XY) ♀ (XX): il maschio è eterogametico

Alcuni vertebrati (Rettili e Uccelli) utilizzano un sistema diverso Z e W♂ (ZZ) ♀ (ZW): la femmina è eterogametica

Nell’uomo

cariotipo normale

22 coppie di autosomi

1 coppia di Cromosomi sessuali

Femmine sono XX

Maschi sono XY

La determinazione del sesso

La determinazione del sesso nei mammiferi: formazione dei gameti

22 coppie di autosomi+ XX (2n)

Meiosi

Uovo

A

X

a

X

22 autosomi+ X (n)

aA

x

x

Meiosi

22 autosomi+ Y (n)

22 autosomi+ X (n)

Spermatozoo

zigote

22 coppie di autosomi+ XX (2n) ♀

♂22 coppie di autosomi+ XY (2n)

tutte le uova hanno un cromosoma X

Gli spermatozoi hanno un cromosoma X o Y

Il sesso è determinato geneticamente.Si stabilisce al momento della fecondazione in base al cromosoma sessuale portato dai 2 gameti.

Un brevissimocenno di anatomia…

Gli apparati genitali:

- Gonadi (ovaio e testicolo)- Vie genitali- Genitali esterni

Differenziamento del sesso Sesso fenotipico

Acquisizione caratteristiche ♀ o ♂ nei componenti dell’apparato genitale (gonadi, vie genitali, genitali esterni, cellule germinali)

Il differenziamento delle gonadi (ovaie o testicoli) è il sesso gonadicosesso gonadico.

Il differenziamento delle vie genitali e dei genitali esterni è il sesso genitalesesso genitale.

Le caratteristiche dei genitali esterni e i caratteri sessuali secondari costituiscono il sesso sesso fenotipico (visibile).fenotipico (visibile).

Relazione tra sesso genotipico

e sesso fenotipico

Differenziamento del sessoDeterminazione del sesso genetico

Differenziamento del sesso gonadico

Differenziamento del sesso fenotipico

Ma esistono delle eccezioni: pseudoermafroditiHanno un sesso genetico che non corrisponde al sesso fenotipico.

Sulla base del sesso genetico: XX, XY

Quali sono i meccanismi che regolano il rapporto tra sesso genetico e sesso

fenotipico?

Differenziamento del sesso

Pseudoermafroditi maschili sesso genetico (XY) ed aspetto (genitali esterni) di femmine.

Pseudoermafroditi femminili sesso genetico (XX) ed aspetto (genitali esterni) di maschi.

Come si spiega?

Dottrina di Jost (1953) sullo sviluppo sessualerelazione tra sesso gonadico e sesso genitale

Per spiegare la relazione tra il differenziamento delle gonadi e quello dei genitali esterni:

Rimuove le gonadi da embrioni di coniglio ♀ l’embrione si sviluppa come ♀

Rimuove le gonadi da embrioni di coniglio ♂

L’embrione si sviluppa come ♀

se la castrazione era precoce;

o come ♂ se era tardiva

La natura realizza spontaneamente il fenotipo femminile - in presenza di ovaio- ma anche in assenza delle gonadi

Il fenotipo maschile si realizza solo in presenza delle gonadi maschili

Le gonadi maschili devono produrre “qualcosa” che qualcosa” che dirige il differenziamento dirige il differenziamento in senso maschilein senso maschile

I testicoli devono:

1. realizzare attivamente il fenotipo ♂ (sesso genitale) con la secrezioni di ormoni

2. sopprimere il differenziamento spontaneo del fenotipo ♀ (sesso genitale:utero e vagina).

Dottrina di Jost (1953) sullo sviluppo sessualerelazione tra sesso gonadico e sesso genitale

Attualmente conosciamo le molecole responsabili: Ormoni

1. Testosterone2. Fattore antimullerano (AMH)

Sesso genitale: vie genitali e genitali esterni

Il testicoloproduce

AMH

inibisce differenziamento vie genitali femminili

Testosterone Diidrotestosterone

Stimolano il differenziamento delle vie genitali maschili e genitali esterni

recettori recettori

Ormoni mascolinizzanti (T, AMH, DHT)

Gli individui pseudoermafroditi maschili: Sindrome di Morris o insensibilità agli androgeni (maschi con aspetto fenotipico di femmine)Geneticamente XY

Testicoli

aspetto di femmine

Producono Testosterone ma sono privi di Recettori per testosterone (mutazione sul comosoma X)

Le vie genitali e genitali esterni si sviluppano come se il Testosterone non ci fosse: assenza di vie genitali maschili

Producono AMH e non hanno vie genitali femminili: ovidotti e Utero.Il Testosterone non utilizzato per la mascolinizzazione è trasformato in Estrogeni che determinano lo sviluppo dei caratteri sessuali secondari femminili

Pseudoermafroditi femminili sesso genetico (XX) ed aspetto dei genitali esterni di maschi.

Lo pseudoermafroditismo ♀ è dovuto all’esposizione dei genitali esterni ad un eccesso di androgeni prodotti dalla madre (ghiandola surrenale) o dal feto.

Hanno utero e vagina perché manca AMH

(prodotto dai testicoli solo in individui XY)

Ormoni mascolinizzanti

Fattore di determinazione testicolare (TDF)♀ XX ♂ XYFino al 1950: Cosa determina la mascolinità e la femminilità?Il numero di X o la presenza di Y?

Nel 1959: Analisi dei cariotipi in individui con la sindrome di Klinefelter (XXY), fenotipicamente ♂ e con la sindrome di Turner (X0) fenotipicamente ♀ ha chiarito che:

La presenza di Y determina la mascolinità. La mancanza di Y determina la femminilità.

Sindrome Turner (XO)Bassa statura, torace a scudoAnomalo sviluppo delle gonadi, assenza oociti

Sindrome di Klinefelter (XXY)Basso livello intellettivo, sterili,

Regione dell’Y responsabile dei tratti maschili

1959 Inizia la ricerca del TDF (testis determining factor).

1990 Viene identificato il gene SRY (sex region Y).

Il gene SRY gene è stato scoperto da 2 gruppi di ricerca indipendenti nel 1990.

Berta et al., (1990) Nature 348 448-45

Jager et al., (1990) Nature 348 452- 53

Il gene SRY gene è stato scoperto da 2 gruppi di ricerca indipendenti nel 1990.

Berta et al., (1990) Nature 348 448-45

Jager et al., (1990) Nature 348 452- 53

• La proteina SRY è un fattore di trascrizione, che regola lo sviluppo della gonade maschile

• Regola espressione di molti altri geni:

• Geni necessari per stabilire la formazione della gonade (Wt1, Sf1)

• AMH

• Scc, necessario per la produzione di androgeni

Regione dell’Y responsabile dei tratti maschili

AMH

inibisce differenziamento vie genitali femminili

Testosterone Diidrotestosterone

Stimolano il differenziamento delle vie genitali maschili e genitali esterni

recettorirecettori

Il testicoloproduce

SRY regola lo sviluppo della gonade maschile

(Modified from Gilbert 2006)

Esistono geni per la femminilizzazione?

La ricerca e le nuove scoperte non si fermano mai…la situazione è più complessa…

Per lo sviluppo della gonade maschile è importante anche il gene SOX-9

Geni importanti per lo sviluppo della gonade femminile espressi sul cromosoma X: DAX1, WNT4

La ricerca e le nuove scoperte non si fermano mai…la situazione è più complessa…

Per lo sviluppo della gonade maschile è importante anche il gene SOX-9

Geni importanti per lo sviluppo della gonade femminile espressi sul cromosoma X: DAX1, WNT4

Il cromosoma Y nel corso di una evoluzione di 300 milioni di anni

• ha conservato, nella regione che si ricombina, geni di grande importanza per l’integrità di tutte le cellule (geni housekeeping, +)

• ha acquistato altri geni necessari per la fertilità maschile.

Delezioni sul cromosoma Y possono causare infertilità

++

++++

++