Caracterización molecular y neuroendocrina del sistema kisspeptina (kiss/gpr54) en la lubina europea (dicentrarchus labrax l.)interacciones con los esteroides sexuales y la melatonina durante la gametogénesis

Resumen

Desde que las kisspeptinas se descubrieran en 2003, numerosos estudios en mamíferos han demostrado la implicación de estos neuropéptidos en el control de diversos procesos biológicos como el inicio de la pubertad y la secreción de las gonadotrofinas (LH, FSH) entre otros. En los últimos años los estudios en vertebrados no mamíferos, como los peces, han aumentado y apoyado la hipótesis de que las kisspeptinas pueden jugar también un papel similar al descrito en mamíferos. En este sentido, la presencia de múltiples formas tanto del gen kiss como de sus receptores (gpr54) ha aumentado el interés entre la comunidad científica por conocer el papel fisiológico-específico de cada una de las formas existentes, y su implicación en el control neuroendocrino de la reproducción en estos vertebrados. Por ello, la presente tesis doctoral tiene como objetivo general caracterizar a nivel molecular y neuroendocrino el sistema kisspeptina (kiss1, kiss2, gpr54-1b y gpr54-2b) durante el proceso de la gametogénesis en un teleósteo marino, la lubina europea, así como analizar la acción que los esteroides sexuales (T y E2) y la melatonina ejercen sobre los componentes de este sistema y otros del eje cerebro-hipófisis-gónada (CHG). En primer lugar, los resultados obtenidos mostraron la existencia de un dimorfismo sexual, a nivel transcripcional, tanto en la expresión de los genes kisspeptinas como de sus receptores a nivel hipotalámico durante el proceso de gametogénesis en esta especie. De este modo, en hembras, los niveles de expresión de los cuatros genes que componen el sistema kisspeptina aumentaron tanto antes como durante los estadios más avanzados de la ovogénesis, y éstos decrecieron durante la atresia. Por otro lado, en machos, el par kiss2/gpr54-2b a nivel del hipotálamo presentó valores elevados durante las fases tempranas del desarrollo gonadal. Mientras el par kiss1/gpr54-1b parecía ser esencial durante las etapas más avanzadas del desarrollo testicular. En resumen, este estudio apoya el papel que las kisspeptinas ejercen en el control reproductivo de vertebrados, incluido los peces. Seguidamente, a partir de la función diferencial que ejercen las kisspeptinas durante el desarrollo gonadal en la lubina, se intentó establecer la implicación de los genes kiss1 y kiss2 en el control neuroendocrino de la gametogénesis, como mediadores de los mecanismos de retroalimentación de los esteroides sexuales en peces, T en machos y E2 en hembras. Así pues, los tratamientos de castración y reemplazamiento con esteroides en machos y hembras adultos de lubina indicaron que las neuronas kiss alojadas en el hipotálamo medio basal (MBH) son sensibles a la acción de los esteroides sexuales. Este hecho, descrito también en mamíferos, apoyaría la idea de que esta propiedad se encuentra conservada en los vertebrados. Por otro lado, en machos, la T es capaz de ejercer un mecanismo de retroalimentación positiva sobre los niveles de kiss1 y negativa sobre los de kiss2 a nivel del hipotálamo. Mientras en hembras, el E2 es capaz de regular de manera negativa los niveles de kiss1 y positivamente los niveles de expresión de kiss2 en el hipotálamo. Todo ello sugiere que los genes kisspeptina se encuentran implicados en los mecanismos de retroalimentación por esteroides sexuales a nivel del eje hipotálamo-hipófisis en la lubina. Por último, se sabe que la melatonina es una neurohormona encargada de integrar las variaciones diarias y estacionales del medio ambiente para que se lleve de manera sincronizada y con éxito el proceso reproductivo, tanto en mamíferos como en peces. Asimismo, es capaz de modular la ritmicidad de ciertos componentes neuroendocrinos, como las kisspeptinas y la Gnrh. En primer lugar, la administración prologada de melatonina provocó un efecto anorexigénico en los peces que afectó al peso y factor de condición, así como al desarrollo gonadal disminuyendo el índice gonadosomático así como el porcentaje de machos espermiantes. Además, la melatonina provocó una alteración en los perfiles estacionales en plasma de las principales hormonas reproductivas en machos, tanto esteroides sexuales como gonadotrofinas. A nivel central, el tratamiento exógeno con melatonina afectó de manera diferencial a los niveles transcritos de los sistema kiss/gnrh en el hipótalamo y cerebro dorsal. En resumen, estos resultados demuestran que la melatonina es capaz de actuar sobre el control neuroendocrino de la reproducción a través del sistema kiss/gnrh, así como modular parámetros claves del eje CHG que provocan alteraciones en el normal desarrollo de la espermatogénesis y la maduración testicular en machos de lubina. Finalmente, se estableció la implicación del sistema kiss/gnrh en el control fotoneuroendocrino de la reproducción de la especie durante la fase de espermiación. Para ello se analizaron las variaciones circadianas tanto de los niveles de expresión como plasmáticos de los principales componentes del sistema kiss/gnrh y las principales hormonas reproductivas, así como el efecto de administración intraperitoneal de melatonina sobre los mísmos. Así pues, se observó que las principales hormonas reproductivas, esteroides y gonadotrofinas, presentaban un patrón de variación circadiana en sus niveles plasmáticos durante la fase de espermiación en machos de lubina. Sin embrago, el tratamiento con melatonina tan solo afectó a los niveles de diarios de Lh de manera negativa. A nivel central, en el hipotálamo, se observó que kiss2, gpr54-2b y gnrh-1 exhibían un patrón de ritmicidad, lo cual sugiere su implicación en la integración de la información fotoneuroendocrina a nivel central durante la fase de espermiación, y tambiém podría participar en la regulación de la actividad circadiana de Lh. Por otro lado, los genes kiss1 y gnrh-2 en el cerebro dorsal mostraron también un ritmo circadiano, que podría ser el responsable de modular la información ambiental a través de la pineal y el cerebro dorsal en la lubina. Todo ello apunta a que el sistema kisspeptina es capaz de integrar las señales ambientales para la correcta sincronización del proceso reproductor en peces.