Control endócrino del ciclo ovárico de los peces Fisio 2010 [Modo
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Control endócrino del ciclo ovárico de los peces Denise Vizziano Laboratorio de Fisiología de la Reproducción y Ecología de Peces Fisiología General 2010 La reproducción sexual Crea nuevos individuos por fusión de gametos haploides (MEIOSIS) spz (n) óvulo (n) Generar gametos femeninos y masculinos gametogénesis cigoto 2n Proviene de divisiones meiótica y mitótica ovarios y testículos El éxito del proceso reproductivo implica: 1.- que la gametogénesis ocurra normalmente 2.- que los gametos masculino y femenino se encuentren en el mejor período para la supervivencia de la progenie Todo esto está asegurado por interacciones hormonales a lo largo del eje cerebro-hipófisis-gónada En todos los vertebrados el complejo hipotálamohipófisis controla la actividad gonadal En todos los vertebrados la gametogénesis está controlada por hormonas hipofisarias: las gonadotropinas Fase inicial de foliculogénesis = independiente de la FSH FSH: hormona clave que controla la emergencia de las ondas de folículos Declina cuando se recluta 1 folículo dominante que se hace dependiente de la LH El folículo dominante es el que mantiene la producción de estradiol Teca = andrógenos Granulosa = estradiol Pico LH + progestágenos genera ovulación. Diferencias en el ciclo ovárico de mamíferos y peces Mamíferos Peces Mitosis PGC durante embriogénesis Mitosis de PGC durante desarrollo embrionario, y en la fase adulta. Antes del nacimiento todas las células entran en meiosis y quedan paradas en diploteno de la primer profase meiótica La entrada en meiosis marca la pubertad en los peces. Los ovocitos quedan detenidos en diploteno de la primer profase meiótica Nacen con un número de ovocitos (meiosis) que no se multiplican en la vida adulta El stock de ovocitos se renueva mensualmente/anualmente Ovarios juveniles y adultos de mamíferos = producen por lo tanto un número limitado de ovocitos maduros. Ovarios adultos producen un número indeterminado de ovocitos durante la vida adulta Mamíferos Peces Mitosis Ovogénesis en peces Ingreso en meiosis Profase I Ovulación Vitelogénesis Profase I Maduración ovocitaria Exp. 1er corp. polar Ovogénesis en peces Ingreso en meiosis Ovocito en pre-vitelogénesis Detenido en Profase I Vitelogénesis Profase I Vitelogénesis Profase I Maduración ovocitaria Exp. 1er corp. polar Ovulación El ovario de los peces produce nuevas células germinales en cada ciclo Vitelogénesis Vitelogénesis Maduración Maduración 4 3 IG IGS 2 1 0 N D J F M A M J J A S O N D J F Month Ovarios en pre-vitelogénesis En los peces el ciclo ovárico está controlado por las gonadotropinas FSH y LH Cerebro Neurohormonas (GnRH) Hipófisis (FSH/LH) FSH/LH acción indirecta ovario Estradiol-17β 17,20β-P Conc. Plasmática de LH ng / ml Conc. Plasmática de FSH ng / ml La FSH aumenta durante la vitelogénesis y la LH al fin del ciclo ovárico previt vitelogénesis maduración previt vitelogénesis maduración El número total de receptores gonadótropos varía durante el ciclo anual en las hembras de TAC Primer aumento se observa al inicio de la gametogénesis (6-05) y un marcado aumento antes de la maduración final y ovulación Breton and Sambroni 1989 Las gonadotropinas estimulan la producción de esteroides en los ovarios durante la ovogénesis Hipófisis (FSH/LH) ovario esteroides gonadales estrógenos Vitelogénesis progestágenos Maduración ovocitaria Mitosis Se conoce mal la regulación de la mitosis de ovogonias FSH? Las células productoras de FSH de la hipófisis aparecen al mismo momento que las mitosis de PGCs en el ovario en diferenciación Días post Días post fertilización eclosión 18 26 35 42 45 60 80 1 15 45 FSH LH -----+ + -------- GH --+ ++ ++ +++ +++ Saga et al. 1993 Inyecciones de EP en carpas indujeron la multiplicación de células germinales primordiales Cerebro Neurohormonas Hipófisis Gonadotropinas ovarios Extractos hipof. FSH regularía las primeras etapas de Multiplicación de células germinales Primordiales Mediadores? -A los 60 dpf expresión de FSH en hipófisis expresión de aromatasa gonadal ¿Estradiol? 60 dpf Vizziano et al., 2007 Mecanismo de control de la multiplicación ovogonial Higashino et al 2003 Ingreso en meiosis Conc. Plasmática de FSH ng / ml Ocurre en presencia de concentraciones elevadas de FSH R-FSH? previt vitelogénesis maduración Hay expresión de aromatasa en pre-vitelogénesis ¿Regulación por el estradiol? Pre-vitelogénesis ISH Granulosa Vizziano, no publicado cyp19a1a Hay expresión de nanos 1 en ovocitos previtelogénicos Testículos Ovarios Tilapia Zebrafish nanos 1 es anti-meiótico Medaka Kobayashi et al 2010 El nos1 (nanos1) del cigoto es requerido para la manutención de la línea germinal del adulto Ovario normal Hembra mutante para nos1 sin ovocitos Hembras normales Ovocitos vasa y ziwi Hembra mutante para nos1 muy pocos ovocitos Draper et al 2007 ¿Quién controla a nanos? Vitelogénesis Conc. Plasmática de FSH ng / ml Ocurre en presencia de concentraciones elevadas de FSH previt vitelogénesis maduración El estradiol-17ß predomina a nivel circulante durante la vitelogénesis E2 1. Núcleo central 2. Núcleo migrando 3. Núcleo periférico 4. GVBD 5. Ovulación La aromatasa se expresa y tiene mayor actividad folicular durante la vitelogénesis 1.- Expresión de aromatasa 2.- Incubación de folículos con T A =Inicio vitelog. B=Vitelogénesis C=Inicio migra. nuclear D=Maduro E=Post-ovulatorio Perfiles de expresión ovárica de aromatasa and shbgb durante la vitelogénesis tardía, la post-vitelogénesis y la maduración ovocitaria aromatasa Post-VTG Ovulación La aromatasa se expresa fuertemente en la capa granulosa del folículo en vitelogénesis Inicio Vitelogénesis ISH cyp19a1a Granulosa Plena vitelogénesis ISH Granulosa Teca Pelúcida cyp19a1a La producción de estradiol-17ß por los folículos vitelogénicos es regulada por la GtH T = teca G=granulosa T+G SG-G100 T T G La FSH y la LH estimulan la producción de estradiol en los folículos vitelogénicos a: producción E2 por folículos vitelogénicos LH FSH LH FSH Govoroun et al 1999 El efecto de la FSH sobre la síntesis de estradiol está mediado por los R-FSH R-FSH R-LH R-FSH ¿Qué ocurre durante la vitelogénesis? Prosafes 1era división previtelogénesis 4c 1) Síntesis de VTG por el hígado vitelogénesis 2) Ingreso de VTG a los ovocitos 4c Vitelogénesis Cerebro Neurohormonas (GnRH) Gonadotropinas FSH E2 La FSH estimula la producción folicular de estradiol durante la vitelogénesis El estradiol estimula la síntesis y liberación de vitelogenina por el hígado Hipófisis Hígado estradiol vitelogenina FSH ovario From Tyler et al. 1997 La FSH estimula la incorporación de vitelogenina en el ovocito Hipófisis La FSH estimula la incorporación de vitelogenina/H3 por el ovocito Hígado estradiol vitelogenina FSH ovario From Tyler et al. 1997 Efecto de la FSH en la incorporación de vitelogenina no es un efecto directo sobre el ovocito Folículo In vitro, la FSH estimula la incorporación de VTG por ovocitos incluídos en su folículo (Tyler et al 1991) Ovocito denudado Pero no en ovocitos denudados, sin capas foliculares (Shibata et al 1993) VITELOGENESIS Hipófisis Regulación hormonal: Hígado estradiol vitelogenina FSH ovario 1) Estimulación de la producción folicular de E2 por la FSH 2) Estimulación del hígado para producir VTG por parte de E2 3) Estimulación del ingreso de VTG por la FSH ¿Qué función intraovárica cumple el estradiol durante las fases de inicio de meiosis y vitelogénesis? Maduración ovocitaria y ovulación 4c Primera división Maduración ovocitaria 1er hidratación corp. polar Ovulación 2c La regulación de la maduración ovocitaria involucra 3 mediadores mayores: 1) GtH 2) MIS 3) Factor promotor de la maduración Gonadotropina LH Mamíferos LH hace un pico durante la ovulación Peces LH hace un pico durante la GVBD Días antes y después de la GVBD Hay un pico de secreción de LH durante la maduración final Aumento de GtH durante la ovulación del Goldfish La ovulación ocurrió 20 h luego de la transferencia de 13 a 21°C. La GtH hizo un pico al inicio de la fase oscura. Stacey et al. 1979 Este pico es acompañado por una elevación sincrónica de 17,20P en sangre. Kobayashi 1986 Inyecciones de LH, SG-G10, hCG y EP inducen la maduración ovocitaria y ovulación Cerebro Neurohormonas Hipófisis Gonadotropinas Ovario LH, EP, SG-G100 Segundo mediador: MIS Mediadores esteroideos La 17,20ßP predomina en plasma de salmónidos durante la maduración ovocitaria y ovulación E2 17,20ßP 1. Núcleo central 2. Núcleo migrando 3. Núcleo periférico 4. GVBD 5. Ovulación La 17,20ßP es ertimulada por la LH en los folículos preovulatorios b: producción de 17α α 20β βP por folículos preovulatorios Los folículos de ovocitos maduros producen 17,20ßP estimulados por la GtH folículos maduros folículos post-ovulatorios Los progestágenos inducen la maduración in vitro de los ovocitos Presencia de receptores membranarios ovocitarios 1) de 17,20ßP en salmónidos 2) 20ßS en sciaenidae Ovulación GVBD GVBD Mediada por prostaglandinas Ciclo endocrinológico en peces 17, 20β βP estradiol FSH LH previtelogénesis vitelogénesis GV+ GVBD Zohar and Billard 1984 FSH estradiol 17,20β βP LH Fase estrogénica Fase progestagénica Mamíferos Fase estrogénica Peces ovulación Fase progestagénica ovulación El eje cerebro-hipófisis-gónada Factores externos Cerebro Fotoperíodo Temperatura sustrato vegetación feromonas Neurohormonas +/Hígado 1.- Trasmisión Gonadotropinas (FSH/LH) estradiol Vitelogenina Esteroides sexuales Péptidos gonadales 2.- Integración
