L'idea di contrastare l'infertilità maschile intervenendo sui precursori degli spermatozoi è ora un po' meno astratta, grazie allo sviluppo di una tecnica affidabile per riconoscere, isolare e far moltiplicare in laboratorio le cellule staminali che danno origine ai gameti dell'uomo. Gli scienziati della Scuola di Medicina dell'Università di San Diego hanno messo a punto un metodo per ottenere in provetta gli spermatogoni o cellule staminali spermatogoniche (SSC), le cellule che permettono agli uomini di generare migliaia di nuovi spermatozoi ogni pochi secondi, e di diventare padri anche in età molto avanzata.
Sono proprio loro! Tutti i tentativi compiuti finora di coltivare gli spermatogoni in laboratorio per ottenere spermatozoi da utilizzare nei trattamenti per la fertilità si erano scontrati con un problema tecnico: riuscire a isolare queste poche e rare cellule da tutte le altre presenti nei tubuli seminiferi, piccoli condotti contenuti nei testicoli dove vengono "prodotti" gli spermatozoi. Gli scienziati californiani sono risaliti alle cellule giuste dopo aver sequenziato l'RNA di diverse tipologie di cellule dell'apparato genitale maschile e aver trovato una sorta di firma proteica ben riconoscibile sulle cellule che danno origine agli spermatozoi.
Un passo in avanti. Con questo metodo hanno isolato gli spermatogoni nei tessuti campionati in una trentina di biopsie e hanno creato una coltura di staminali capace di resistere e moltiplicarsi in provetta per un periodo compreso tra due e quattro settimane. La popolazione di staminali è stata mantenuta ricca e "vitale" manipolando un enzima, il fattore Akt, che regola la moltiplicazione cellulare. I ricercatori precisano che si tratta di uno studio di scienza di base, non finalizzato ad applicazioni cliniche che, comunque, sono ancora lontane. Per dar modo agli spermatogoni di differenziarsi fino produrre spermatozoi occorrerebbe far resistere queste colture cellulari molto più a lungo fuori dal corpo umano.
Le prospettive, tuttavia, sono interessanti: riuscire a isolare gli spermatogoni dai testicoli permetterebbe, per esempio, di preservare la fertilità di quanti affrontano terapie oncologiche da bambini, prima ancora che gli spermatozoi vengano prodotti; ma anche di correggere, con l'editing genetico, le mutazioni che in alcuni casi impediscono alle staminali di generare spermatozoi.
Quanti spermatozoi espelle l’uomo nell’eiaculazione. Anche se ci sono forti variazioni individuali, è considerata normale una quantità di almeno 20 milioni di spermatozoi per ogni millilitro di liquido seminale. E poiché il volume dell’eiaculato va da 2 a 6 millilitri, a ogni eiaculazione l’uomo espelle, in media, da 40 a 120 milioni di spermatozoi.
A differenza delle donne, che hanno un numero di cellule uovo fisso dalla nascita, gli uomini producono nuovi spermatozoi per tutto l’arco della vita. Il picco della produzione si ha però fra 18 e 23 anni.
Foto: © gniliep / FLickr
A che velocità “viaggia” uno spermatozoo umano? La velocità di avanzamento, in media, è compresa tra 1,6 e 3 millimetri al minuto. ll viaggio copre un tragitto di una ventina centimetri (l’utero è lungo circa 6-9 cm e le tube uterine circa 10 cm), e dura in media un’ora.
Alcuni però vanno di più. La velocità con cui uno spermatozoo “nuota” per fecondare l’ovulo dipende dalla sua forma (quella della “testa”, che contiene il materiale genetico ereditario, e soprattutto quella del “flagello”, l’appendice lunga e sottile che ha compiti di locomozione) e dalla vischiosità del liquido lattescente in cui si trova immerso, insieme a milioni di altri concorrenti.
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Velocissimi e incapaci di girare a sinistra. Un gruppo di ricercatori statunitensi grazie a un ingegnoso sistema a LED è riuscito a osservare il percorso di circa 1.500 spermatozoi. Ha scoperto che compiono percorsi a "turacciolo" e girano quasi sempre verso destra. Per saperne di più
Come si nota dalla foto al microscopio che ne mostra uno accanto a dei globuli rossi, lo spermatozoo è molto piccolo: la testa misura circa 5-10 µm e la coda 60 µm.
Foto: © SPL / Contrasto
Gli animali più grandi hanno spermatozoi più grandi? Sembrerebbe logico di sì, ma in realtà la grandezza degli spermatozoi non ha alcun legame con le dimensioni dell’animale. Per cui elefanti, scoiattoli e balene possono avere spermatozoi di lunghezza simile.
Addirittura, lo spermatozoo più grande è quello della Drosophila bifurca, un moscerino. Con la “coda” srotolata, lo spermatozoo supera i 2 centimetri di lunghezza. È anche il più fecondo: ha il 100% di probabilità di incontrare l’ovulo perché occupa, da solo, tutto l’apparato genitale della femmina.
Per confronto, lo spermatozoo umano misura 0,07 millimetri, e quello dell’ippopotamo 0,033 millimetri.
Nella foto, invece, i testicoli più grandi in natura (relativamente al peso dell'animale). Appartengono a una specie di grillo ma non producono spermatozoi particolarmente grandi.
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Foto: © Richard Richards, University of Derby
Come trovano la strada?
Grazie alle “indicazioni” dell’apparato genitale femminile. Nella vagina l’ambiente acido è sfavorevole agli spermatozoi: questi devono quindi risalirla velocemente, e in 60/90 secondi raggiungere il muco cervicale, che ha un ph alcalino più favorevole. Qui, nel periodo ovulatorio il muco diventa da vischioso a filante e permette una risalita più rapida agli spermatozoi. Quelli che superano anche questo passaggio proseguono verso le tube di Falloppio: solo poche centinaia, dei milioni originari, raggiungono la cellula uovo e, di questi, uno solo la feconderà.
L’intero viaggio è pilotato sia chimicamente (soprattutto dall'ossitocina che li attrae) sia meccanicamente, grazie alle contrazioni dell’utero.
Foto: © Wellcome Images
Strisciano, non nuotano. Uno studio ha dimostrato che gli spermatozoi preferiscono strisciare invece che nuotare. Raramente nuotano nella parte centrale del tratto riproduttivo femminile e, anzi, cercano proprio di evitare questa zona per spostarsi verso le pareti della vagina, sulle quali strisciano fino a raggiungere l’utero. Gli scienziati stanno studiando come lo spermatozoo si muova iniettando dei campioni di sperma in labirinti sottili come un capello umano.
Foto: © SPL / Contrasto
Vuoi diventare papà? Fai sesso in aprile. La qualità dello sperma negli uomini con problemi di infertilità è migliore all'inizio della primavera perché in questo periodo gli spermatozoi hanno un aspetto più sano e la loro motilità è più elevata. Nella foto al microscopio, spermatozoi in formazione all'interno di un tubulo seminifero nei testicoli.
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Foto: © SPL / Contrasto
Lo sperma è ricco di calorie? Falso. Rachel Vreeman, docente alla Scuola di medicina dell’Università dell’Indiana ed esperta di false credenze sul corpo umano, spiega che lo sperma contiene sì zuccheri, soprattutto sotto forma di fruttosio, ma per sole 5/7 calorie ad eiaculato. Per il resto è composto da acqua e nutrienti come vitamina C, calcio e magnesio che non ne fanno un liquido ipercalorico. Lo sperma contiene inoltre proteine e polisaccaridi mucosi, e zuccheri e aminoacidi che gli spermatozoi usano come fonte energetica.
Esistono “raccoglitori automatici” del seme? Sì e si chiamano Automatic Sperm Extractor, sono stati inventati per facilitare la raccolta del liquido seminale dei donatori e, per ora, sono operativi solo in una clinica cinese a Nanjing. Somigliano a una colonnina per informazioni turistiche e il funzionamento è... intuitivo: occorre inserire il pene in un cilindro, scegliere i video erotici da visionare, regolare temperatura dell’incavo, velocità e intensità del movimento. Alla fine, lo sperma finirà automaticamente in un contenitore specifico.
Foto: © Automatic Sperm Extractor
Il riscaldamento globale li… uccide. I dati sui donatori di seme alle banche francesi Cecos degli ultimi 34 anni dimostrano che la conta spermatica è passata da 443 a 300 milioni di spermatozoi. E l’équipe di andrologia e medicina della riproduzione del policlinico di Padova conferma. C’è stata una progressiva riduzione del 15% di spermatozoi anche nelle donazioni italiane degli ultimi 15 anni, forse correlata al cambiamento climatico: in altre parole, quando la temperatura media sale oltre i 27 °C la fertilità, sostengono alcune ricerche, si riduce.
Foto: © Wellcome
Qual è l’organo o il meccanismo fisico che fa emettere lo sperma? L’eiaculazione, ossia la fuoruscita dello sperma, non è attuata da un organo specifico, ma da un meccanismo neuromuscolare che agisce in due fasi distinte. Nella prima fase lo sperma, proveniente dai dotti deferenti dei testicoli, dalle vescicole seminali e dalla prostata, confluisce alla base dell’uretra. Nella seconda fase, una serie di 6 o 7 potenti contrazioni ritmiche (a intervalli di 0,8 secondi) dei muscoli circostanti determina l’espulsione. Le prime due o tre contrazioni, le più forti, sono legate al massimo del piacere orgasmico.
L’eiaculazione è percepita come un tutt’uno con l’orgasmo, che dura in media da dieci a tredici secondi. In realtà si tratta di due funzioni concomitanti ma separate, tanto è vero che si può avere eiaculazione senza orgasmo.
Foto: © SPL / Contrasto
Quanto impiegano gli spermatozoi a fecondare? Come abbiamo visto per raggiungere l’ovulo gli spermatozoi devono compiere un percorso complesso. Solo uno – al massimo due, quando si ha la formazione di gemelli biovulari – riesce a penetrare nell’uovo femminile. Questo avviene da un’ora e mezza a 24 ore dopo l’eiaculazione (ma solo se nella tuba è presente l’ovulo).
Gli spermatozoi più robusti sopravvivono due o tre giorni (il record è 8) all’interno del corpo della donna, e dunque possono aspettare che avvenga un’ovulazione.
Foto: © Science Photo Library/Contrasto
Quanto vivono gli spermatozoi dopo un'eiaculazione? Dipende. Nell’utero, vedi foto precedente, anche qualche giorno. Se sono emessi all'esterno, a temperatura ambiente, per esempio a 15 °, rimangono vitali circa uno o due giorni, ma non tutti e in percentuali sempre più basse col passare del tempo e comunque con grande variabilità secondo la persona e l'età. A 36 ° vivono poche ore. Per conservarli due o tre giorni si possono mettere a 4 ° (la temperatura di un frigorifero).
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Foto: © SPL / Contrasto
Un po’ di storia. Già Ippocrate, quattro secoli prima di Cristo, aveva ipotizzato che dal seme prodotto dal testicolo destro nascessero i maschi, mentre dal sinistro le femmine. E pochi decenni dopo, Aristotele pensava che l’embrione nascesse dal materiale secreto dalla femmina nell’utero mescolato con lo sperma dell’uomo, che considerava come la forza attivatrice.
La scoperta degli spermatozoi - che si deve all’olandese Antoni van Leeuwenhoek nel 1674 - ha risvolti divertenti. Egli scrisse infatti di osservare al microscopio solo i residui del suo coito coniugale, prelevati e analizzati “subito dopo l’eiaculazione, prima che fossero intercorsi sei battiti di polso”. Forse con gli stessi metodi di prelievo, in quell’epoca il naturalista Gautier guardò al microscopio il liquido seminale di alcuni animali e affermò di aver osservato un cavallo e un gallo minuscoli nelle cellule spermatiche delle rispettive specie.
Foto: © SPL / Contrasto
Le mutande di Spallanzani. Lazzaro Spallanzani fu il primo a dimostrare il ruolo degli spermatozoi, grazie a un metodo piuttosto buffo. Confezionò alcune paia di pantaloncini di taffetà per le rane maschio, lasciando poi che si accoppiassero con le rispettive femmine. L’atto compiuto con i pantaloncini impediva l’introduzione dello sperma e dalle rane non nacque nulla. In seguito Spallanzani introdusse manualmente lo sperma spremuto dai testicoli e dimostrò l’avvenuta fecondazione, ripetendo l’esperimento anche con le tartarughe e con una cagna.
Foto: © SPL / Contrasto
