Estudio del sistema kisspeptina y su papel en el inicio de la pubertad de la lubina europea (Dicentrarchus labrax): Efecto de la restricción calórica en machos

Abstract

En esta tesis doctoral se estudia el efecto de una dieta de restricción calórica de mantenimiento a largo plazo (14 meses), en machos de lubina prepúberes, sobre el inicio y desarrollo de la pubertad. Para ello se consideró el papel que los sistemas kisspeptina/GnRH juegan en el cerebro y la gónada de esta especie en términos reproductivos. Nuestros resultados evidencian que tanto las neuronas que expresan kiss1 y kiss2 como sus receptores se encuentran localizadas en zonas hipofisiotrópicas que regulan procesos relacionados con la reproducción. En particular, las células kiss1 y kiss2 se distribuyen en zonas diferentes y específicas del cerebro, lo que sugiere que estas neuronas ejercen funciones distintas en la lubina. Se postula que kiss1 puede además estar involucrado en el control de los factores ambientales, como el fotoperiodo, ya que tiene una expresión notable en la habénula al igual que kiss1r. Sin embargo, el kiss2r tiene una distribución más amplia desde zonas del telencéfalo hasta el hipotálamo ventral. Asimismo hemos encontrado que neuronas kiss1 presentes en el hipotálamo expresan los receptores de estrógenos de tipo alfa y beta 2. Además, con los estudios de localización de las neuronas gnrh1, hemos descartado la interacción de fibras Gnrh1 en células que expresan kiss2r en el área preóptica. La detección de las proyecciones de fibras de neuronas Kiss sólo fue posible con el anticuerpo anti Kiss2 puesto que lamentablemente el anticuerpo anti Kiss1 no dio resultados. La distribución de fibras Kiss2 se localizan en regiones hipofisiotrópica, desde la región del subpallium y continúan en el área preóptica, neurohipófisis y finalmente en la región del receso lateral del tuber. Los resultados biométricos mostraron que los animales experimentales crecieron menos en peso y talla en comparación a los controles a lo largo de todo el experimento. Cabe mencionar que a pesar de ello, los animales experimentales fueron capaces de desarrollar sus gónadas y madurar. Por el contrario, el contenido de grasa mesentérica fue significativamente menor en los animales experimentales, lo que se relaciona con la restricción de alimento al que este grupo de animales estuvo sometido durante la experiencia. Los análisis hormonales del factor de crecimiento insulínico tipo I (Igf-i) y de leptina confirmaron un descenso en el grupo experimental, lo que se relacionó con la menor tasa de crecimiento en peso y talla en comparación al grupo control. Asimismo, se cree que los niveles bajos de Igf-i podían ser responsables de una tasa reducida de la proliferación celular y un aumento de la apoptosis de células espermatogoniales a nivel gonadal en los animales experimentales. Por otro lado, los niveles plasmáticos de leptina mostraron una relación directa entre el contenido de grasa perivisceral y la concentración sérica de esta hormona, como se ha descrito en mamíferos. Los resultados obtenidos demuestran además que los animales sometidos a restricción nutricional mostraron una regulación al alza de los niveles de expresión de kiss1, kiss2, kiss1r y kiss2r en el cerebro de la lubina, en comparación a los niveles detectados en los controles. Por otra parte, los niveles plasmáticos de Fsh fueron significativamente mayores en los animales experimentales, lo que podría sugerir un mecanismo de retroalimentación positiva en estos animales para llevar a cabo el proceso de espermatogénesis. Más aún, evaluando los niveles de fshr mRNA mediante qRT-PCR comprobamos que su expresión aumentaba considerablemente a nivel gonadal. Por el contrario, los niveles plasmáticos de Lh fueron mayores en los animales controles. En cuanto a los niveles plasmáticos de 11-KT y T, éstos fueron similares entre ambos grupos lo que explicaría el desarrollo gonadal de los animales experimentales y su capacidad de alcanzar la maduración sexual.

In the European sea bass, kiss1-expressing cells were consistently detected in the habenula and, in mature males and females, in the rostral mediobasal hypothalamus. In both sexes, kiss2-expressing cells were consistently detected at the level of the preoptic area, but the main kiss2 mRNA-positive population was observed in the dorsal hypothalamus, mainly above, but also below, the lateral recess of the third ventricle. Specific antibodies has been raised against the preprokiss2, but not the preoprokiss1. The data indicate that kiss2 neurons are mainly located in the hypophysiotropic regions. The expression of kiss1r messengers was more limited to the habenula, the ventral telencephalon and the proximal pars distalis of the pituitary. In the sea bass long-term exposure to maintenance diets alters the rhythm of reproductive and metabolic hormones, delays spermatogenesis and increases the incidence of apoptosis at earlier stages of gametogenesis. Thus, maintenance feed regimes in the experimental group over 14 months (EX) not only strongly decreased growth rates, the mesenteric fat index (MFI), muscle lipid content, and the hepatosomatic index (HIS), but also the gonadosomatic index (GSI), thus delaying testis progression and milt production in comparison to the control (CT). Igf-i plasma levels were high at periods during which spermatogonial proliferation was enhanced, suggesting that Igf-i plays a crucial role during mitotic proliferation. Leptin levels and MFI were reduced in the EX group and its suggested tha leptin might acts as a permissive signal that allows puberty to take place during the reproductive period in male sea bass. Finally, gene expression analysis in the brain of male sea bass exposed to restricted feed diets provided evidence of an overexpression of the kiss1, kiss2, kiss1r and kiss2r genes in the main hypophysiotropic regions of the brain throughout gametogenesis. Similarly, plasma Fsh levels of treated fish, showed an up regulation but specifically during the spermiation period. These results show that kisspeptin system and plasma Fsh levels are strongly modulated by the maintenance diets. Sea bass males were able to get into puberty and achieve spermiation under nutritional restriction, suggesting an adaptive strategy may exist for preserving reproductive function in this species.