Masculinización por temperatura en peces: interrelación entre glucocorticoides y andrógenos

FERNANDINO, J.I.; HATTORI, R.S.; STRÜSSMANN, C.A.; SOMOZA, G.M.

Casilda

Congreso; XIII Congreso de la Sociedad de Biología de Rosario; 2012

Socidad de Biología de Rosario

El sexo en los vertebrados se determina generalmente por dos mecanismos: la determinación sexual genética (GSD) y la ambiental (ESD). En especies con GSD el sexo está programado en el momento de la fertilización y sigue las acciones de gen(es) específico(s) que normalmente se encuentra en los cromosomas sexuales; mientras que en ESD el sexo está determinado por factores ambientales. Dentro de estos últimos el que más ha sido estudiado es la temperatura, y el proceso es conocido como determinación sexual dependiente de la temperatura (TSD). En este mecanismo el sexo fenotípico es direccionado por la temperatura durante un período sensible y crítico en el desarrollo temprano. Para el estudio de estos mecanismos, los peces Aterinópsidos proporcionar un material excelente para estudiar las interacciones y evolución de los mecanismos de GSD/TSD ya que los miembros de esta familia presentan desde un TSD "puro" a un modelo clásico de GSD (XX-XY). Por ejemplo, en el último año hemos encontrado una duplicación del gen codificante para la hormona anti-Mülleriana (AMH) implicada en el desarrollo testicular del pejerrey patagónico (Odontesthes hatcheri). Este gen, al que denominamos AMHY, se encuentra sólo en individuos XY, se expresa antes que su gen parálogo, el AMH autosómico (6 días vs 12 semanas después de la fertilización) y se expresa en las células de Sertoli durante la diferenciación testicular. Por otra parte, el knock-down de AMHY en embriones XY dio lugar al desarrollo de ovarios. Estos resultados son la evidencia de una duplicación y neo-funcionalización de AMH en vertebrados sugiriendo que AMHY puede ser el gen maestro de la determinación del sexo en esta especie. Además, esta sería una instancia única debido a que posiblemente una hormona, un miembro de la súper-familia de TGF-β, y no un factor de trascripción, cumple ese rol. Por otro lado, el pejerrey bonaerense O.bonariensis, presenta un fuerte TSD donde pueden obtenerse planteles de todas hembras o de todos machos cuando las larvas son mantenidas a bajas (17ºC) o altas (29ºC) temperaturas respectivamente. Es importante señalar que AMHY se ha encontrado también en O. bonariensis. A pesar de que aún su papel en esta especie es desconocido, soporta la idea de que la existencia del TSD en una especie particular no significa la ausencia de GSD. Continuando con el TSD, además de obtener 100% de machos en larvas mantenidas a altas temperaturas se observan alteraciones en la forma del cuerpo, reducción de la actividad natatoria y de alimentación, cambios en el patrón de pigmentación, pérdida de peso y degeneración progresiva de células germinales. Estas evidencias sugirieron que las larvas se encontrarían cerca del límite tolerable para esta especie y por lo tanto estarían bajo un estrés. Dentro de este contexto se realizaron estudios para evaluar la asociación entre las altas temperaturas y el cortisol (la hormona del estrés en vertebrados) durante la diferenciación gonadal del pejerrey. Se demostró  que los niveles de cortisol durante el período crítico de determinación sexual se correlacionaron positivamente con la temperatura a la que se encontraban expuestas las larvas. Además, las larvas criadas a temperaturas intermedias (MixPT), donde se obtiene una relación sexual 1:1, suplementando el alimento con cortisol o dexametasona (un agonista del cortisol), mostraron un sesgo significativo hacia machos. Además, los altos niveles de cortisol en larvas se correlacionaron con los del principal andrógeno bioactivo en peces, 11-cetotestosterona (11-KT). Los niveles altos de 11-KT durante este período crítico son importantes ya que este andrógeno posiblemente sea el efector masculinizante. Si bien ahora existía una correlación entre la vía de glucocorticoides (GCs) y andrógenos, no se había identificado hasta el momento un factor que las relacionara. Es bien conocido que las enzimas implicadas en la síntesis  y metabolismo de esteroides son importantes para la regulación tejido-específica de su acción. En particular, la 11-β hydroxyesteroide deshidrogenasa 2 (11β-HSD2) desempeña un papel clave en la síntesis de andrógenos 11-oxigenados (11-KT) y el metabolismo de los GCs, convirtiendo el cortisol en cortisona, una forma inactiva incapaz de unirse al receptor (GR). A fin de clarificar la relación entre el estrés y la masculinización, se analizó la expresión de hsd11b2, receptores de glucocorticoides y de andrógenos durante el período crítico de determinación sexual. También se analizaron los efectos del tratamiento con cortisol en larvas criadas a MixPT y en explantos testiculares de adultos incubados in vitro. Tanto los tratamientos térmicos como farmacológicos produjeron aumentos significativos en la expresión hsd11b2. Además, los explantos testiculares incubados en presencia de cortisol mostraron aumentos de 11-KT en el medio de incubación. Esta estimulación fue  inhibida por el cotratamiento con un antagonista del receptor de glucocorticoides, RU486. Tomados en conjunto estos resultados sugieren que el cortisol promueve la producción de 11-KT a altas temperaturas durante masculinización inducida por la modulación de la expresión hsd11b2 direccionando la morfogénesis testicular. El hecho de que la determinación sexual en pejerreyes muestra una marcada sensibilidad a la temperatura y/o una influencia genética, así como la gran cantidad de información sobre el sistema endocrino, morfológico, y los mecanismos moleculares implicados en el proceso de determinación/diferenciación sexual gonadal, hacen de esta familia modelos excelente para estudiar la fisiología en la canalización del desarrollo gonadal así como la relación entre el medio ambiente y los factores genotípicos. Más estudios sobre estos procesos podrían contribuir significativamente a la clarificación del complejo destino gonadal en peces, y posiblemente en otros vertebrados.