Fecondazione

Dopo circa mezz'ora dalla sua deposizione, lo sperma denso e viscoso eiaculato in vagina subisce una trasformazione che lo rende più fluido. La maggior parte degli spermatozoi fisiologicamente non riesce a risalire il canale cervicale, l'organo che collega la vagina alla cavità uterina. Infatti, solo durante il periodo periovulatorio della donna, il muco cervicale favorisce la sopravvivenza degli spermatozoi e importanti modificazioni degli stessi, rendendoli capaci di superare l'ambiente cervicale e di iniziare la corsa che li porterà a poter fertilizzare la cellula uovo.

A questo punto, solo alcune migliaia di spermatozoi giunti in cavità uterina sono in grado di proseguire il loro percorso attraverso le tube di Falloppio, e circa 200 arrivano a poter incontrare l'ovocita pronto per essere fecondato.
 
Dopo l'ovulazione e durante la sua permanenza nella tuba l'ovocita ha circa 24 ore di tempo per essere fecondato. Lo spermatozoo, invece, può mantenere le sue capacità fecondanti fino a 3-4 giorni dopo l'eiaculazione. Ciò significa che, ogni mese, una donna ha al massimo 3-4 giorni per rimanere incinta.

In questo lasso di tempo lo spermatozoo deve raggiungere la parte terminale della tuba ed entrare nell'ovocita (fecondazione), promuovendone la definitiva maturazione. La cellula risultante da questa fusione (zigote) inizia il suo transito verso l'utero (della durata di 5-6 giorni). Durante questo cammino all'interno della tuba, la cellula uovo fecondata compie una serie di divisioni cellulari, che la porta a diventare una blastocisti. Quest'ultima s'impianta nella mucosa uterina e inizia a secernere un ormone, l'hCG (gonadotropina corionica umana) la cui presenza nelle urine o nel sangue della donna consente di scoprire lo stato di gravidanza.
 
Durante il primo trimestre di gravidanza, l'hCG stimola il corpo luteo a continuare a produrre estrogeni e progesterone, ormoni che consentono un corretto sviluppo dell'embrione. Il corpo luteo smette di funzionare dopo il terzo mese di gravidanza, quando cioè inizia l'attività della placenta, l'organo che consente gli scambi di sostanze nutrienti tra la madre e il feto e che sostituisce l'attività dell'ovaio per tutto il resto della gravidanza.

Il viaggio degli spermatozoi

Gli spermatozoi sono prodotti da sottili strutture tubulari presenti all'interno dei testicoli (a loro volta contenuti nello scroto) attraverso una serie di divisioni e differenziazioni cellulari che richiedono 2-3 mesi per essere portate a termine. Dato che questo processo inizia in momenti diversi all'interno di migliaia di tubuli, ogni uomo ha sempre a disposizione una riserva di spermatozoi maturi.

Gli spermatozoi sono convogliati all'esterno dei testicoli attraverso una rete di tubuli che giunge all'epididimo, (un groviglio di sottili tubi che raggiungono la lunghezza complessiva di 6-7 metri) che collega il testicolo col dotto deferente. L'epididimo ospita gli spermatozoi per almeno una settimana, periodo durante il quale il loro processo di maturazione continua ed essi acquistano una maggiore capacità di movimento. Al momento dell'eiaculazione gli spermatozoi, passando attraverso il dotto deferente, si uniscono al prodotto di ghiandole accessorie (prostata, vescicole seminali) formando lo sperma.
Il destino finale dello sperma è di essere espulso durante l'eiaculazione attraverso l'uretra, canale che percorre il pene. Un uomo "normospermico" eiacula tra 1,5 e 6 millilitri di sperma, contenente da 20 a 200 milioni di spermatozoi per ogni millilitro.

Sistema riproduttivo maschile

La donna, dopo la nascita, non può più aumentare la sua riserva ovarica; per l'uomo, invece, le cose vanno in modo diverso. La produzione degli spermatozoi inizia, infatti, con la pubertà e continua per tutto il resto della vita. A controllarla sono gli stessi ormoni che regolano il ciclo mestruale femminile: GnRH, LH e FSH.

La successiva maturazione delle cellule spermatiche è resa possibile dal testosterone, l'ormone prodotto dagli organi sessuali maschili, responsabile del passaggio verso la pubertà e l'età fertile matura nel sesso maschile. I suoi livelli sono attentamente controllati dal cervello: quando sono sufficienti, la produzione di GnRH e, di conseguenza, di LH e FSH diminuisce, ma se i testicoli producono poco testosterone, il cervello riceve un segnale per aumentare la produzione di GnRH e, quindi, di gonadotropine.
La sintesi del testosterone inizia durante la pubertà e raggiunge un picco tra i 30 e i 35 anni, dopo i quali inizia a diminuire.

Ciclo mestruale

Nella maggior parte delle donne, un ciclo mestruale dura 28 giorni, ma ci possono essere variazioni da donna a donna e, talvolta, da ciclo a ciclo anche nella stessa persona.

La prima parte del ciclo prende il nome di fase follicolare e inizia quando nel sangue si abbassano i livelli di ormoni femminili (estrogeni e progesterone). Il giorno di arrivo della mestruazione è convenzionalmente indicato come 1° giorno del ciclo. Questa diminuzione degli estrogeni che avviene nella fase mestruale e premestruale fa sì che l'ipotalamo, una ghiandola localizzata alla base del cervello, rilasci una molecola ormonale chiamata GnRH che, a sua volta, stimola l'ipofisi (una seconda piccola ghiandola localizzata nel cervello) a produrre altri due ormoni (gonadotropine), detti FSH (ormone follicolo stimolante) ed LH (ormone luteinizzante), responsabili dello sviluppo e maturazione degli ovociti.

L'FSH stimola lo sviluppo di molti follicoli ovarici che dopo un lungo percorso durato mesi, giungono a essere sensibili a questa sostanza (follicoli antrali). Le cellule dei follicoli antrali (cellule della granulosa) producono gli estrogeni necessari affinché l'endometrio cresca per accogliere l'embrione nella cavità dell'utero, raggiunto il corretto grado di sviluppo e nel giusto momento di maturazione endometriale (finestra di impianto). Grazie ad un sistema di feedback, l'aumento degli estrogeni è un segnale per il cervello, che riduce la produzione di GnRH e, di conseguenza, quella di FSH. A questo punto lo sviluppo dei follicoli si arresta e tutti si fermano, tranne uno in genere, il follicolo dominante.

Questi meccanismi che regolano l'attività dell'ipotalamo, ipofisi e ovaio (follicologenesi) sono straordinariamente complessi e regolati da numerose altre molecole e condizioni e sono tuttora oggetto di studi e ricerche per il loro meraviglioso interesse non solo in campo riproduttivo
Quando i livelli di estrogeni sono sufficientemente elevati e per un numero minimo di giorni, questo fenomeno induce l'ipofisi a un aumento improvviso dei livelli di LH ( picco di LH) che induce la maturazione finale dell'ovocita e il suo rilascio. Nelle 24-36 ore successive ha luogo l'ovulazione, che è la rottura del follicolo e il rilascio del liquido in esso contenuto e dell'ovocita nella cavità addominale. Dato che il picco di LH si realizza intorno al 12° giorno di un ciclo mestruale tipico, il giorno dell'ovulazione è all'incirca il 14°.

Con l'ovulazione ha inizio la 2° parte del ciclo mestruale (fase luteale), che prosegue fino alla comparsa della mestruazione. In questa fase, mentre l'ovocita o l'embrione percorrono una delle due tube di Falloppio per raggiungere l'utero, ma anche in assenza di questo fenomeno, il follicolo ovarico, rimasto vuoto, si trasforma in corpo luteo (formazione cistica chiamata così per il colore giallastro) che, oltre a continuare la produzione di estrogeni, è responsabile dell'aumento del progesterone. Questi due ormoni (estrogeni e progesterone) conducono alle modifiche dell'endometrio per renderlo adatto a un eventuale impianto di gravidanza e, contemporaneamente (attraverso un meccanismo di feedback) sopprimono la sintesi di gonadotropine da parte dell'ipofisi.

Se l'ovocita non viene fecondato, dopo circa 10 giorni il corpo luteo inizia a regredire. Di conseguenza, i livelli di estrogeni e di progesterone diminuiscono drasticamente, portando al progressivo sfaldamento dell'endometrio, con comparsa della mestruazione. In una donna con cicli regolari, ogni mestruazione avviene 28 giorni dopo la precedente. Con l'arrivo del flusso mestruale, ricomincia la produzione di GnRH da parte dell'ipotalamo e un altro ciclo ha inizio.

Riproduzione femminile

Alla nascita, ogni donna possiede circa 1-2 milioni di ovociti. Al momento dello sviluppo (pubertà), questo numero è già ridotto a 300-500 mila e questo patrimonio di uova (riserva ovarica) andrà via via impoverendosi sino alla menopausa. Le cellule uovo sono immagazzinate nelle due ovaie all'interno di piccole strutture dette follicoli ovarici primordiali. A ogni ciclo mestruale in genere un ovocita solo giunge a maturazione (ovulazione) e contemporaneamente molti altri (50-100) che erano stati preparati per partecipare alla competizione che ha scelto il vincitore, "vanno in atresia" (ossia scompaiono), sino a che l'intera riserva ovarica si annulla o quasi. A questo punto la donna entra in menopausa (assenza di mestruazione da almeno sei mesi), sebbene sia uscita dall'età fertile da circa sette anni prima di questo fenomeno. In questo periodo la donna, pur avendo un ciclo mestruale regolare o abbastanza regolare, ha una ridottissima possibilità di concepire a causa di un ridotto numero e qualità di ovociti residui. Questo fenomeno di consumo mensile degli ovociti è il vero fenomeno limitante della fertilità femminile e appare un elemento inarrestabile e che non si ferma nel periodo della gravidanza o per l'assunzione di estroprogestinici (pillola contraccettiva) o altri farmaci. Il numero iniziale è determinato nel corso della vita intrauterina (attorno alla ventesima settimana di gravidanza) ed è diverso alla nascita da donna a donna. Condizioni genetiche, familiari o altri fattori come alcune sostanze tossiche ambientali o farmacologiche possono ridurre, modificare o accelerare il consumo di questa riserva di ovociti e giustificano quindi un'epoca diversa per ogni donna sull'insorgere della menopausa.
 
Durante la fase fertile della vita di una donna, il rilascio dell'ovocita maturo (ovulazione) avviene all'incirca ogni quattro settimane. Avvenuta l'ovulazione, l'ovocita viene catturato da strutture simili a dita localizzate sulla parte terminale delle tube di Faloppio, denominate "fimbrie".

È proprio all'interno delle fimbrie tubariche che gli ovociti possono essere fecondati dagli spermatozoi. Dopo la fecondazione, l'ovocita fecondato (zigote) percorre le tube, grazie a ciglia vibratili che ne permettono il movimento e lo sospingono verso l'utero. Nel corso di questo percorso l'ovocita fecondato si sviluppa in modo progressivo dalle due cellule (blastomeri) che compongono l'embrione nelle fasi iniziali della divisione cellulare (embrione allo stadio di clivaggio) sino a oltre 100 cellule raggiunte dopo cinque giorni di sviluppo e dalla divisione nelle cellule che daranno origine all'embrione da quelle che daranno origine alla placenta (embrione allo stadio di blastocisti). E' a questo grado di sviluppo che l'embrione entra nella cavità uterina, dove rivestimento interno dell'utero (endometrio) s'ispessisce e acquisisce le caratteristiche adatte all'impianto dell'embrione.
Se l'ovocita non viene fecondato, oppure l'embrione ha subito un arresto nel suo sviluppo o non riesce ad impiantarsi nella cavità uterina, l'endometrio si sfalda, staccandosi dalle pareti uterine e provocando quindi la mestruazione.