M. en C. Cyndi Gabriela
Hernández Coronado.
Estudiante de Doctorado en Ciencias Agropecuarias.
UAM-Xochimilco.
Dr. Adrian Guzmán Sánchez
Profesor-Investigador Titular “C”.
Depto. Producción Agrícola y Animal.
UAM-Xochimilco.
M. en C. Diana Zamora Gutiérrez
Estudiante de Doctorado en Ciencias Biológicas y de la Salud.
Universidad Autónoma Metropolitana Xochimilco
Dra. Ana maría rosales torres
Profesor-Investigador Titular “C”.
Depto. Producción Agrícola y Animal.
UAM-Xochimilco.
1. Introducción
El desarrollo de un folículo ovárico desde su estadio primordial hasta el preovulatorio es de vital importancia para el éxito reproductivo de las hembras de bovino ya que en él se alberga la célula germinal femenina (el ovocito). Una vez que el folículo alcanza su maduración éste es ovulado para liberar al ovocito el cual será fertilizado en el oviducto y las células foliculares, ahora proliferarán y se diferenciarán para formar el cuerpo lúteo para mantener la gestación junto con la placenta (Figura 1). Al momento del nacimiento, una becerra tiene alrededor de 150.000 folículos primordiales en los ovarios, muchos más folículos de los que puede ovular durante toda su vida productiva.
Durante el proceso de crecimiento muchos de los folículos que se albergan en el ovario serán eliminados por el proceso de atresia, mientras que sólo un porcentaje muy bajo (0.05%) alcanzarán el estado de folículo preovulatorio y ovularán si el medio endocrino lo permite. De esta manera el desarrollo folicular es un proceso altamente selectivo donde sólo aquellos folículos que contengan al ovocito más apto para asegurar la sobrevivencia de la especie llegarán a la ovulación. Los mecanismos que controlan el desarrollo folicular han sido ampliamente estudiados y han permitido el desarrollo de técnicas de reproducción asistida como la hiperovulación y la trasferencia de embriones.
Los trabajos de investigación científica han hecho importantes aportaciones que nos ayudan a comprender mejor los eventos que ocurren en el ovario de las especies productivas, cada día, por ejemplo aparecen moléculas nuevas que dan precisión a los procesos de diferenciación, proliferación y sobrevivencia que experimentan las células del folículo (células de la granulosa y células de la teca). Los procesos celulares en el folículo, son controlados por las gonadotropinas (hormona luteinizante; LH y hormona folículo estimulante; FSH), por factores de crecimiento como el factor de crecimiento similar a la insulina tipo I (IGF-I) y el factor de crecimiento del endotelio vascular (VEGF) y las hormonas esteroides (estradiol y progesterona).
Sin embargo, existen otras moléculas como los esfingolípidos que han sido menos explorados, pero que se ha visto que tienen una enorme importancia en el desarrollo folicular y la atresia. Por lo anterior, el objetivo de esta revisión es dar a conocer a los lectores las evidencias más recientes que implican a los esfingolípidos en el desarrollo folicular en el sentido de que el conocimiento molecular de este proceso puede ayudar al desarrollo o mejoramiento de técnicas de reproducción asistida como la hiperovulación o la fertilización in vitro.
2. Desarrollo folicular
El folículo ovárico es la unidad estructural y funcional del ovario ya que en él se alberga la célula germinal femenina, “el ovocito”. Durante el proceso de desarrollo folicular, el ovocito madura y adquiera la capacidad de ser fertilizado (Motta et al., 2011). El folículo antral está conformado por células de la teca externa e interna, una capa basamental, células de la granulosa y una cavidad llena de extravasación y productos de la secreción de las células foliculares, llamado líquido folicular (LF;Rodgers y Rodgers, 2010., Figura 2).
Las células de la teca tienen receptores LH mientras que las células de la granulosa al inicio del desarrollo de un folículo antral poseen receptores para FSH y posteriormente adquieren también receptores a LH. Tanto la FSH como la LH promueven la sobrevivencia y proliferación de las células foliculares a lo largo del desarrollo de los folículos, de manera que la reducción del estímulo de estas hormonas puede desencadenar la atresia o pérdida del folículo (Friberg, 2009).
En la mayoría de las especies (vaca, búfalo, oveja, cabra, caballos) y en la mujer, el desarrollo folicular ocurre con un patrón de ondas u olas (Rosell, 2004). Una vaca puede presentar dos a tres olas de crecimiento folicular durante un ciclo estral. La primera ola de crecimiento emerge aproximadamente en el día 1 post ovulación. En ciclos estrales con dos ondas, la segunda ola ocurre entre el día 9-10 y en ciclos de 3 ondas en los días 8-9 emerge la segunda y la tercera, el día 15 ó 16 (Kanitz, 2003; Aerts y Bolts, 2010). Diversos autores dividen la dinámica folicular de cada onda en 3 fases: reclutamiento, selección y dominancia (Rosell, 2004; Vasquez y Olivera, 2010; Rosales-Torres et al., 2012).
Reclutamiento
Cada onda de desarrollo folicular involucra el restablecimiento en el crecimiento de una cohorte de folículos antrales pequeños (entre 5–10, aunque pueden ser hasta 24 folículos) con un diámetro de 4-5 mm (Aerts y Bols, 2010; Figura 2). El crecimiento de estos folículos es estimulado por pico transitorio de FSH (Rodgers y Rodgers, 2010) lo cual permite que uno de estos folículos alcance alrededor de 8.5 mm de diámetro para pasar a la siguiente etapa de crecimiento. Algunas otras moléculas que pueden participar en el crecimiento de este tipo de folículos son el IGF-I y el VEGF que además de estimular la formación de vasos sanguíneos en el folículo, para favorecer el suministro de oxígeno, nutrientes (Shimizu et al., 2007), estimula la proliferación y sobrevivencia de células de la granulosa (Doyle et al., 2010).
Selección y dominancia
Esta fase ocurre al final de la fase común de crecimiento, cuando uno de los folículos alcanza un diámetro de aproximadamente 8.5 mm y es seleccionado de entre los folículos que fueron reclutados con él (Sirard, 2016). Este proceso sucede de 2 – 2.5 días después del surgimiento de la onda folicular (Sirard, 2016). El folículo seleccionado como dominante posee una maquinaria molecular que le permite producir grandes cantidades de estradiol (E2) e inhibina ocasionando una retroalimentación negativa sobre FSH a nivel de la adenohipófisis (dominancia folicular).
Además el folículo seleccionado como dominante expresa mayor cantidad de receptores a FSH y presenta receptores a LH en las células de la granulosa. Aquellos folículos que no posean estas características serán folículos no seleccionados o subordinados que serán eliminados del ovario por el proceso de atresia (Clark et al., 2004; Figura 2). En ausencia de cuerpo lúteo activo el folículo dominante produce una gran cantidad de estradiol para inducir vía retroalimentación positiva sobre GnRH-LH el pico preovulatorio de LH y con ello la ovulación (Driancourt, 2001; Moore et al, 2006; Ptaszynska, 2008). En el caso de que exista un cuerpo lúteo activo, los niveles circulantes de progesterona inhibirán la secreción de GnRH-LH y consecuentemente el folículo dominante no podrá ovular y también será eliminado por atresia (Vázquez y Olivera, 2010; Figura 2).
El desarrollo folicular es un proceso dinámico y complejo, caracterizado por la proliferación y diferenciación de las células foliculares, proporcionando un medio ambiente óptimo para la maduración del ovocito y su preparación para la fertilización después de la ovulación (Webb y Armstrong, 1998). Este proceso incluye señales endócrinas, parácrinas y autócrinas dentro del ovario, así como una comunicación con la hipófisis (Driancourt, 1991; Aerts y Bolts, 2010). Además involucra una combinación e interacciones de hormonas, factores de crecimiento, sistemas de comunicación celular, expresión de genes (Roche y Boland, 1991) y más recientemente reportado, la presencia de esfingolípidos (Hernández-Coronado et al., 2015 y 2016a).
Esfingolípidos
En particular los esfingolípidos regulan procesos importantes de la fisiología de las células tales como crecimiento, diferenciación y muerte celular. Consecuentemente, su biología se ha convertido en un blanco importante para la investigación de la señalización celular. Los esfingolípidos tienen doble papel como moléculas bioactivas, por un lado actúan como segundos mensajeros en la transducción de señales extracelulares, pero por otro lado regulan la dinámica de las membranas biológicas (Sánchez y Días, 2008). Dentro de los principales esfingolípidos bioactivos se incluyen: ceramida (CER), esfingosina (Sph), ceramida 1-fosfato (C1P) y esfingosina 1- fosfato (S1P). De estos esfingolípidos destaca CER por ser el centro de la ruta de síntesis y degradación de los demás esfingolípidos (Venkataraman y Futerman, 2000). La CER y Sph son importantes componentes reguladores de la respuesta al estrés e inducen el arresto de las células en el ciclo celular y su muerte por apoptosis, mientras que la transformación de CER a Sph y posteriormente a S1P regula la proliferación, crecimiento, sobrevivencia, migración celular y procesos sistémicos como inflamación, angiogénesis y vasculogénesis (Daum et al., 2009; Bartke y Hannum, 2009).
S1P y desarrollo folicular
Debido a que S1P (Figura 3) es considerada una molécula pleiotrópica por sus múltiples efectos en la célula, hoy en día existen estudios sobre su participación como regulador central en la biología de los mamíferos, razón por la cual ha surgido el interés de estudiarlo a nivel reproductivo (Guo et al., 2014). Estudios recientes de nuestro laboratorio se han enfocado en determinar el papel que juegan algunos esfingolípidos como la CER y S1P en el desarrollo folicular de bovinos. Estudios iniciales indican que los folículos dominantes sanos tienen mayor concentración de S1P que de CER sus células de la granulosa y de las tecas, mientras que en folículos dominantes atrésicos se encontraron mayores concentraciones de CER que de S1P (Hernández-Coronado et al., 2015).
Estas evidencias indican que la S1P puede ser un factor importante para promover la proliferación y sobrevivencias de células foliculares manteniendo así la salud de folículo. Por otro lado la reducción en la síntesis de S1P y el incremento de CER puede provocar la muerte celular y la atresia de los folículos. Ante estas evidencias nuestro grupo de trabajo se dio a la tarea de cultivar células de la granulosa para evaluar los mecanismos que regulan la síntesis de S1P y el papel de S1P sobre la proliferación y sobrevivencia de células de la granulosa, así como el mecanismo que usa este esfingolípido para ejercer sus efectos (Figura 5).
Después de varios experimentos, nuestros resultados indican que FSH y VEGF promueven la síntesis de S1P gracias a la activación de la enzima esfingosina cinasa 1 (SK1) la cual adiciona un grupo fosfato a la Sph y la convierte en S1P (Hernández-Coronado et al., 2016a). Nuestros resultados también indican que la S1P en dosis bajas en el medio (0.1 µm) promueve la proliferación y sobrevivencia de las células de la granulosa (Hernández-Coronado et al., 2016a).
De manera interesante, la inhibición de la síntesis de S1P en células tratadas con FSH redujo el número de células en cultivo lo cual sugiere que la síntesis de S1P mediada por FSH es un mecanismo adicional que usa esta gonadotropina para promover sus efectos tróficos sobre células de la granulosa. Finamente evaluamos el mecanismo celular que usa la S1P para impulsar la proliferación de células de la granulosa. En otros tipos celulares se sabe que la S1P usa varios mecanismos para favorecen la proliferación y sobrevivencia celular; 1) actúa como segundo mensajero en respuesta a varios factores de crecimiento, 2) una vez que se sintetiza, la S1P actúa de forma autócrina o parácrinamente uniéndose a sus receptores de membrana acoplados a proteínas G y 3) además de la vía tradicional de los receptores acoplados a proteínas G la, S1P puede inducir la transactivación del receptor tipo 2 de VEGF (VEGFR2). Con la adición de un inhibidor de una proteína que impide la fosforilación del receptor 2 de VEGF y un inhibidor del este mismo receptor, pudimos saber que en células de la granulosa, también S1P actúa a través de la transactivación de VEGFR2 para llevar a cabo la proliferación de estas células. A manera de resumen, de acuerdo a nuestras evidencias, proponemos los mecanismos y señalizaciones de FSH y VEGF que se esquematiza en la Figura 5.
Conclusión
Con esta revisión mostramos evidencias sobre la participación de los esfingolípidos principalmente de S1P como una molécula que ha emergido en la investigación para favorecer el desarrollo de los folículos y proponemos que la S1P es un paso intermedio en la señalización celular de FSH y VEGF en el proceso de proliferación de células de la granulosa, como una nueva ruta de señalización. Con este conocimiento pretendemos pueda ser aplicado a mediano o largo plazo en técnicas de reproducción asistida y con ello mejorar la eficiencia reproductiva del bovino.
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Artículo publicado en Entorno Ganadero
