Estudi de l'expressió de gens reguladors de l'apoptosi durant l'espermatogènesi de la rata adulta

Abstract

Per a que el desenvolupament i la maduració testicular tinguin lloc d'una manera correcta, es fa necessari que existeixi un equilibri entre els fenomens de proliferació, diferenciació i mort cel.lular. Tot i que desde fa uns anys es coneix la importància de l'apoptosi en l'eliminació de les cèl.lules germinals anòmales durant l'espermatogènesi dels mamifers, incloent l'home, els mecanismes i gens que la regulen han estat poc estudiats. El desenvolupament d'animals transgènics ha permès conèixer la participació d'alguns gens en la meiosi com són Bax, PMS2, CREM, Mhl1, ATM i HSP70-2. El fenotip comú que presenten aquests animals consisteix en aturada espermatogènica durant la primera divisió meiòtica, inducció d'apoptosi en cèl.lules pre-meiòtiques o meiòtiques i aparició de cèl.lules germinals multinucleades, donant lloc a una disminució de la fertilitat. Amb la finalitat d'identificar gens reguladors de l'apoptosi durant l'espermatogènesi en la rata així com l'estudi de la relevància del mecanisme d'apoptosi i de l'expressió dels gens que la regulen en els problemes de fertilitat en els humans, es van posar a punt dos models d'inducció d'apoptosi en les cèl.lules germinals que la actuen mitjançant mecanismes diferents. Un model de deprivació hormonal, mitjançant l'administració de sulfonat d'etil dimetà (EDS), un tòxic de les cèl.lules de Leydig, que provoca la mort d'aquestes cèl.lules, la qual cosa condueix a la desaparició dels andrògens en el testicle, donant lloc a la mort per apoptosi de les cèl.lules germinals. Un model de toxicitat, mitjançant l'administració d'àcid metoxiacètic (MAA), un tòxic dels espermatocits primaris en fase de paquitè, que provoca la seva mort per apoptosi. Dels resultats obtinguts en el present estudi es desprén que, els membres de la familia de Bcl-2 (Bax i Bcl-2) i la Caspasa-3 participen activament en l'apoptosi induïda en els dos models, co-existint en el mateix estadi tubular i presentant un curs temporal similar. El tractament amb MAA indueix canvis en l'expressió del mRNA i les proteïnes AR, ABP i ERb, que es manifesten en forma de diferències en la distribució en funció de l'estadi del cicle cel.lular en el cas de les dues primeres, i en un notable augment d'expressió a nivell de les cèl.lules germinals en el cas de la tercera. Finalment, s'han aïllat dos nous gens que participen en l'apoptosi induïda a les cèl.lules germinals, Rdes i HARP. Rdes és un homòleg d'un grup de desaturases involucrades en processos meiòtics durant l'espermatogènesi, i HARP és un nou membre de la familia de factors de creixement HDGF, alguns dels quals han estat igualment involucrats en processos meiòtics durant l'espermatogènesi.

To reach a correct testicular development and maduration, it is necessary a balance between proliferation, differentiation and cell death. Since severals years ago it is known, that apoptosis is important to eliminate damaged cells during mammal spermatogenesis, including humans. However, the mechanisms and genes that regulate apoptosis during spermatogenesis are poor understood. Transgenic animals have proven to be useful tool for studying meiotic regulation in mammals. Among genes whose targeted disruption causes meiotic arrest in transgenic animals are Bax, PMS2, CREM, Mhl1, ATM and HSP70-2. Most of these animals show a common phenotype that includes, meiotic arrest, apoptotic induction in pre-meiotic or meiotic cells and multinucleated cells. In order to identify genes regulating apoptosis during spermatogenesis in the rat, as well as study of the apoptotic mechanisms involved, we used two different models of induction of apoptosis in rat germ cells, each model acting by different ways. One model of hormonal deprivation, using ethane dimethane sulphonate (EDS) as a toxicant, which induces death of Leydig cells and androgen withdrawal, that leads to apoptotic germ cell. One model of toxicity, using methoxyacetic acid (MAA) as a toxicant, which induces death of pachytene spermatocytes by apoptosis. The results obtained in this study confirm the active participation of the Bcl-2 family members (Bax and Bcl-2) and Caspasse-3 in the apoptosis induced in both models, co-existing in the same stage of the seminiferous tubule and presenting a similar time course. MAA treatment induces changes in the expression of AR and ABP mRNAs and proteins, showed by the differences in the seminiferous tubule stage distribution. MAA treatment also induces an elevation in the mRNA and protein levels of ERb in germ cells. Finally, we have isolated two new genes which participate in the germ cell induced apoptosis, Rdes and HARP. Rdes is a homologous of a desaturases group involved in meiotic processes during spermatogenesis, and HARP is a new member of the HDGF family, some of those have been involved in meiotic processes during spermatogenesis.