Impacto de la exposición a un exceso de testosterona durante el desarrollo fetal en el eje gonadal de machos ovinos

Abstract

La función reproductiva de los animales y humanos puede ser modificada por numerosos factores ambientales, los cuales se harían presente desde la etapa fetal. Los factores ambientales podrían provenir de la madre, como también del medio ambiente externo y que se incorporan al microambiente uterino a través de diversos mecanismos. El período de desarrollo embrionario-fetal es particularmente sensible a estímulos de diverso orden. Durante este período, se desarrollan los diversos órganos y se programan sus funciones. La plasticidad del desarrollo es un concepto que permite explicar los cambios que se producen en el embrión o el feto y que alterarían la organogénesis y el funcionamiento de diversos órganos y cuya mayor expresión en las alteraciones funcionales, se observa en la vida postnatal, algunas de las cuales se pueden manifestar como síndromes. La hipótesis del origen fetal de las enfermedades del adulto descansa en este concepto. Según esta hipótesis, el patrón de desarrollo definido por el genoma, se altera producto de señales provenientes de la madre o del medio ambiente y desvían su trayectoria de desarrollo. El mecanismo por el cual se genera este fenómeno se denomina epigénesis. El aumento de las hormonas de origen materno puede constituir estímulos de programación fetal. Sin embargo, el término reprogramación fetal sería más adecuado ya que la reprogramación daría cuenta de los cambios generados por la epigénesis, a diferencia de la programación que estaría dada por el genoma. Una de esas hormonas es la testosterona. Estudios experimentales en monas y ovejas han establecido que si las madres son expuestas a niveles suprafisiológicos de testosterona, las crías hembras presentan retardo del crecimiento intrauterino, infertilidad, obesidad, insulino-resistencia y cambios de conducta en su vida postnatal. En las hembras ovinas con exposición prenatal a testosterona (EPT) en útero, se han observado alteraciones neuroendocrinas, ováricas, genitales y conductuales desde el nacimiento hasta la edad adulta. Las hembras ovinas prepuberales presentan menor peso corporal, inicio precoz de los ciclos estrales y mayor secreción de estradiol en respuesta al test de análogo de GnRH, en comparación a las hembras nacidas de madres controles. La mayor cantidad de estudios sobre los efectos de la reprogramación fetal inducida por testosterona en ovinos, se han enfocado en las crías hembras dado que los resultados obtenidos se pueden trasladar, como modelo experimental, a un síndrome endocrino-metabólico, que aqueja a un porcentaje elevado (10 al 15 %) de mujeres en edad fértil, conocido como Síndrome de Ovario Poliquístico. El efecto reprogramador de la testosterona sobre los machos ha sido menos explorado. Recientemente nuestro laboratorio demostró que los machos adultos nacidos de madres tratadas con testosterona, presentaban disminución en el porcentaje de espermios en el eyaculado, menor circunferencia escrotal y menor concentración de espermatocitos. Sorprendentemente, la cantidad de células de Sertoli en los túbulos seminíferos era mayor. Sin embargo, los mecanismos que conducen a estos fenómenos y la ontogenia de estos efectos se desconocen, lo que lleva a preguntarse si estos fenómenos de reprogramación o epigenéticos se establecen desde la etapa fetal, o se desarrollan en la vida postnatal. Para responder a esta interrogante, en la presente tesis se establecieron los siguientes objetivos específicos, a lo que se dará respuesta a través de los trabajos de investigación realizados. 1. Evaluar los efectos de la exposición fetal al exceso de andrógenos (testosterona o DHT) sobre el eje hipotálamo-pituitario mediante el estudio de la pulsatilidad de LH en diferentes fases del desarrollo sexual postnatal en machos. 2. Evaluar si la exposición fetal a un exceso de testosterona causa una disrupción temprana en la población celular testicular y en mediadores locales de la función testicular. 3. Evaluar la respuesta del eje pituitario-ganadal y el compromiso de la función testicular tras la administración de análogos a la GnRH en machos expuestos prenatalmente a testosterona. Los resultados obtenidos permitieron concluir que la exposición prenatal a un exceso de andrógenos altera el patrón normal de liberación de LH en machos, lo que sugiere que dichos andrógenos inducen cambios en la respuesta hipofisaria y/o en el patrón de liberación de GnRH hipotalámica. Los patrones de secreción de LH observados en machos expuestos prenatalmente a testosterona y a dihidrotestosterona fueron similares, y demuestra el origen androgénico (y no estrogénico) en la modificación de las características de liberación de LH. La exposición prenatal a un exceso de testosterona impide el desarrollo ontogénico de los testículos a través de su impacto sobre el número de cél. de Sertoli y la expresión de mediadores importantes para la diferenciación testicular. Finalmente, fue posible concluir que durante la época peripubertal, los machos expuestos a testosterona durante la gestación presentan una mayor sensibilidad hipofisaria a la GnRH, mientras que sus testículos redujeron su actividad/sensibilidad frente a LH. En resumen, la exposición prenatal de machos ovinos a testosterona altera el funcionamiento del eje gonadal ovino. Nuevos estudios serán necesarios para reconocer los mecanismos epigenéticos involucrados en las alteraciones de la funcionalidad del eje gonadal.

The reproductive function of animals and humans can be modified by many environmental factors, which could affect the growing fetus. These environmental factors could come from the mother, as well as from the external environment and may reach the uterine microenvironment through various mechanisms. The period of embryo-fetal development is particularly sensitive to stimuli of different order. During this period, various organs are developing and their functions are programmed. The plasticity of development is a concept that allows to explain the changes that occur in the embryo or fetus and that they would alter the organogenesis and the functioning of various organs and whose greatest expression in functional alterations, is observed in postnatal life, some of which may be manifested as syndromes. The hypothesis of the fetal origin of adult diseases rests on this concept. According to this hypothesis, the pattern of development defined by the genome, is altered by signals derived from the mother or from the environment and could divert its pathway of development. The mechanism by which this phenomenon occurs is now called Epigenesis. The increase of hormones of maternal origen could constitute stimuli of fetal programming. However, the term fetal reprogramming would be more appropriate since the reprogramming would realize the changes generated by the epigenesis, in contrast to programming that would be given by the genome. One of these hormones is testosterone. Experimental studies in monkeys and sheep have established that if mothers are exposed to high levels of testosterone, their young female offspring exhibit intrauterine growth retardation, and in the other hand, infertility, obesity, insulin resistance and changes in the behavior during their postnatal life. In female sheep, with prenatal exposure to testosterone (PET) in uterus, it has been observed neuroendocrine, ovarian, genital and behavioural alterations from birth up to adulthood. The prepubertal female sheep have lower body weight, early onset of estrous cycles and greater secretion of estradiol in response to GnRH analogue test, in comparison to females born to control mothers. Most of studies about the fetal reprogramming by testosterone in ovines have been focused in female offspring, because their results coould be traslated, as an experimental model, to a endocrine-metabolic syndrome that affect to an elevated percentage of women in fertil age, known as Polycystic Ovary Sindrome (PCOS). The reprogramming effect of testosterone on males has been less explored. Our laboratory recently demonstrated that males born to mothers treated with testosterone presented a decrease in percentage of sperm in the ejaculate, less scrotal circumference, and less spermatocytes concentration. Surprensingly, the amount of Sertoli cells in the seminiferous tubules was higher. However, mechanisms that drive to this and the ontogenia of these findings are unknown. This leads to the questions if these reprogramming fenomena are established since the fetal stage or they are developed during the postnatal life. To anwer these interrogants, in the present tesis, the following specific objectives were defined to which, answers will be reached by the research work. 1. To evaluate the effects of the fetal exposure to an excess of androgens (testosterone and DHT) on the hypothalamus-pituitary axis by means of the LH pulsatility in different stages of the postnatal sexual development in males. 2. To evaluate if the fetal exposure to an excess of testosterone produces an early disruption in the testicular celular population and in the local mediators of the testicular function. . 3. To evaluate the pituitary-testicular axis and the compromise of the testicular function in response to a GnRH analogue in males prenatally exposed to testosterone. Results obtained allowed to conclude that the prenatal exposure to an excess of androgens in males alters the normal pattern of LH secretion.This suggests that prenatal androgens drives to changes in the pituitary responsiveness and/or in the GnRH secretion pattern. The pattern of LH secretion was similar in either males, prenatally exposed to testosterone or DHT, demonstrating an androgenic effect (and non-estrogenic) in the modification of the pulsatile LH secretion characteristics. The prenatal exposure to an excess of testosterone hinder the ontogenic development of testis by its impact on the Sertoli cells number and in the expression of local mediators important for the normal testicular differentiation. Finally, it was possible to conclude that males exposed to an excess of testosterone during gestation exhibited a higher pituitary responsiveness to the GnRH while testis showed a less sensitivity to the LH stimulus. In summary, the prenatal exposure to testosterone in male ovines alters the gonadal axis function. New studies are required to recognize the epigenetic mechanisms involved in the gonadal axis funtionality.