HIPERTEXTOS DEL ÁREA DE LA BIOLOGÍA
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INTRODUCCION

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En los anfibios, animales poiquilotermos, la actividad reproductora se encuentra adaptada fundamentalmente a las condiciones ambientales del medio en el que se desarrollan. Considerando que los factores más influyentes en el comportamiento sexual están representados por la temperatura, los fotoperíodos, la humedad e inclusive la disponibilidad de alimentos (Paniagua y col., 1990), es evidente que el éxito de la reproducción en estos animales requiere de una perfecta sincronización de procesos fisiológicos y patrones de comportamiento en respuesta a una amplia variedad de estímulos ambientales.

De este modo, para cada especie, la actividad reproductora está potencialmente limitada a un determinado período del año, en el que las condiciones de las zonas geográficas que habitan son óptimas para alcanzar esta sincronización.

En el caso particular de Bufo arenarum, es factible identificar tres etapas en el ciclo reproductor de la hembra: un período postovulatorio o de recuperación gonadal que corresponde a los meses de Diciembre a Abril, un período de reposo o de hibernación desde Mayo hasta Julio-Agosto y un período reproductor desde Setiembre hasta Noviembre (Valdez Toledo y Pisanó, 1980).

Durante los períodos de recuperación gonadal y de reposo se produce el crecimiento y la diferenciación del folículo (foliculogénesis), proceso que asegura un microambiente adecuado para que, a través de los distintos estadíos de la ovogénesis (Valdez Toledo y Pisanó, 1980) se produzca el crecimiento y desarrollo ovocitario y la posterior adquisición de la capacidad para madurar.

En el transcurso de la ovogénesis los ovocitos de Bufo arenarum, al igual que los de otros vertebrados, se caracterizan por encontrarse detenidos en la profase de la primera división meiótica (Masui, 1985; Nagahama, 1994).

En el período reproductor el ovocito que ha alcanzado el máximo grado de desarrollo (ovocito totalmente crecido), tiene un diámetro que varía entre 1,5 - 1,7 mm. Se encuentra rodeado de una envoltura acelular denominada membrana, cubierta o envoltura vitelina sobre la que apoya una capa simple de células foliculares planas (Valdez Toledo y Pisanó, 1980). A través de la envoltura vitelina se establecen conexiones entre las células foliculares y el ovocito mediante proyecciones de macro y microvellosidades respectivamente. En estos sitios de contacto se evidencia la presencia de uniones nexo a través de las cuales las células foliculares proveen al ovocito de nutrientes y factores que regulan la maduración (Villecco y col., 1996). Alrededor de las células foliculares se ubica una capa de tejido conectivo altamente vascularizado que conforma la teca, completándose el folículo con un epitelio superficial que se continúa con el epitelio ovárico (Dumont y Brummett, 1978).

Durante el período reproductor y alcanzada la fase final de la ovogénesis el ovocito totalmente crecido adquiere la capacidad de madurar (Liu y Patiño, 1993). En efecto, bajo la acción coordinada de hormonas gonadotróficas y esteroideas el ovocito puede iniciar una secuencia de eventos metabólicos y citológicos bien definidos que, una vez producida la ovulación, lo capacitan para la fecundación y posterior desarrollo embrionario.

Liberados a la cavidad celómica de la hembra durante la ovulación, los ovocitos de Bufo arenarum son luego vehiculizados a través del oviducto donde reciben en forma secuencial el producto de las células secretoras oviductales. Estas secreciones que contienen moléculas involucradas en la interacción gamética, bañan la envoltura vitelina del ovocito en las primeras zonas para luego conformar envolturas gelatinosas que rodean al gameto femenino durante la deposición y fecundación (Hedrick y Nishihara, 1991; Fernández y col., 1997; Winik y col., 1999).

El concepto de ovocito competente para madurar fue homologado durante mucho tiempo con la adquisición por parte del gameto de la capacidad para reiniciar la meiosis bajo estímulo hormonal, completando la primera división meiótica para quedar nuevamente detenido en la metafase de la segunda división meiótica (Sadler y Maller, 1981; Liu y Patiño, 1993). Sin embargo, este proceso conocido como "maduración nuclear" no representa el único aspecto en la maduración del ovocito. En efecto, se ha demostrado que para poder lograr un desarrollo embrionario normal el ovocito, previo a la fecundación, debe haber sufrido modificaciones no sólo a nivel nuclear sino también a nivel citoplasmático (Legname y Bühler, 1978; Izadyar y col., 1998). Estos hechos llevaron a la consideración de un nuevo concepto que es el de "maduración citoplasmática".

A diferencia de la maduración nuclear cuyo signo morfológico representativo es la disolución de la envoltura nuclear, hasta el momento no existe un único parámetro que permita definir y/o monitorear la maduración citoplasmática. Entre los aspectos biológicos que se correlacionan con este proceso se pueden mencionar: la capacidad del ovocito de generar RNAs que codifican la síntesis del factor promotor de la maduración (FPM) encargado del control de la reiniciación de la meiosis (Nguyen-Gia y col., 1986), la migración y redistribución de los gránulos corticales (Izadyar y col., 1998) y el desarrollo de mecanismos que permiten la liberación de Ca2+ desde los depósitos intracelulares (Damiani y col., 1996). Se conoce que este catión desempeña un rol crítico en la fecundación monospérmica.

Otro aspecto representativo de maduración citoplasmática, que constituye una expresión mensurable de la misma, son los cambios bioquímicos en el metabolismo oxidativo de los hidratos de carbono observados por Legname y Salomón de Legname (1980) en ovocitos de Bufo arenarum. Ovocitos totalmente crecidos del período de reposo se caracterizan por presentar un metabolismo predominantemente energético utilizando la glucosa principalmente a través de la vía glicolítica de Embden-Meyerhof, seguida del ciclo de Krebs operante en su forma clásica. Los ovocitos que presentan este comportamiento metabólico son considerados citoplasmáticamente inmaduros por cuanto, bajo condiciones experimentales, pueden ovular y ser fecundados pero no prosiguen el desarrollo embrionario (Legname y Bühler, 1978). Por el contrario, los ovocitos del período reproductor se caracterizan por presentar un metabolismo predominantemente anabólico, con una importante utilización de la glucosa por la vía de las pentosas fosfatos seguida de la variante del ciclo tricarboxílico conocido como ciclo glutámico-aspártico (Legname y Salomón de Legname, 1980). Sólo estos ovocitos, considerados citoplasmáticamente maduros, son capaces de desarrollar ásteres y segmentar después de la fecundación (Bühler y col., 1987).

Es decir que el comportamiento metabólico del ovocito, con características propias en cada período estacional, por un lado confirma la íntima relación entre los procesos fisiológicos gonadales y los factores ambientales y por otro lado demuestra que la actividad reproductora está adaptada a los períodos del año que presentan condiciones ambientales óptimas para la supervivencia de la descendencia (Lofts, 1975; Paniagua y col., 1990).

Dado que la maduración, como paso final o culminante de la ovogénesis (Nagahama, 1994) precede a la ovulación, estos procesos deben ocurrir en forma secuencial y coordinada para asegurar la capacidad de un desarrollo embrionario normal. Por esta razón la actividad gonadal debe estar regulada por los sistemas integradores con los que cuenta el organismo (sistemas endocrino y nervioso).

Aun cuando es conocido que la función gonadal de los anfibios está regulada fundamentalmente por el eje hipotálamo-hipofisario (Whittier y Crews, 1987), es importante considerar la influencia que la glándula pineal ejerce sobre dicho eje. En efecto, en los vertebrados con períodos reproductores estacionales, la pineal constituye uno de los transductores neuroendocrinos más importantes de fotoperíodos y temperatura (Reiter, 1985). Básicamente transforma las señales nerviosas, originadas por cambios lumínicos, en señales hormonales mediante la secreción de melatonina a la circulación.

En el caso de los anfibios anuros, a diferencia de los mamíferos, la glándula pineal forma parte de un sistema complejo. Consta de un órgano parapineal frontal con actividad fotorreceptora ubicada sobre el cráneo, inmediatamente por debajo de la piel, localización que lo hace más accesible a la luz (Dodt, 1973). Este órgano se conecta por medio del nervio pineal con la glándula pineal de localización intracraneal (Reiter, 1993). La glándula tiene una organización estructural simple basada en una población muy numerosa de células con función sensorial o fotorreceptora semejante a la de la retina. Adicionalmente y en menor número se encuentran células de sostén o gliales (Bardasano y col., 1983).

En la mayoría de los vertebrados la acción de la glándula pineal es mediada por la hormona melatonina (Reiter, 1985). En los anfibios la presencia de esta hormona ha sido demostrada por van de Veerdonk (1967). La glándula pineal muestra variaciones rítmicas en la producción de melatonina, fluctuaciones que determinan ritmos circadianos y circanuales paralelos y en estrecha coincidencia con la variación de los fotoperíodos. De esta manera, los niveles de la hormona tanto en la pineal como en el plasma de los anfibios son sensiblemente superiores durante la fase de oscuridad con respecto a la fase lumínica (Delgado y Vivien-Roels, 1989). Estas variaciones se deben a que durante esta última fase la luz ejerce un efecto inhibitorio sobre la actividad de la N-acetil transferasa (NAT), enzima que cataliza el pasaje de serotonina a melatonina (D’Istria y col., 1994).

Actuando sobre el eje hipotálamo-hipófisis-gónada tanto la pineal como la melatonina regulan el desarrollo, el crecimiento y la actividad de las gónadas, así como la sincronización de los ciclos reproductivos estacionales en mamíferos (Reiter, 1991). Existen evidencias de que la melatonina ejerce un efecto inhibitorio sobre el ovario de vertebrados inferiores (Kupwade y Saidapur, 1986; Joy y Agha, 1991) por cuanto disminuye el índice gonadosomático, inhibe la vitelogénesis durante la fase de recuperación gonadal, aumenta el número de ovocitos previtelogénicos, incrementa el porcentaje de ovocitos atrésicos y disminuye el contenido proteico y de glucógeno en el ovario.

Se ha demostrado que la interacción pineal-gónada es bidireccional. En efecto, los esteroides gonadales regulan la función de la pineal principalmente la producción de melatonina. Aun cuando las evidencias en peces (Begay y col., 1994) y mamíferos (Okatani y col., 1998) indican que el 17 b -estradiol disminuye la producción de melatonina, el mecanismo por el cual este esteroide actúa sobre la pineal no está totalmente dilucidado (Okatani y col., 1998). Por otra parte, la presencia de receptores para esteroides sexuales en la glándula pineal indicaría que esta interacción tendría un rol fisiológico (Begay y col., 1994).

Estudios realizados en vertebrados inferiores (Falcón y Collin, 1991; Delgado y col., 1993) indican que la retina es otra fuente importante de melatonina y que su producción es también controlada por factores ambientales.

En la correlación entre las variaciones estacionales y la actividad endocrina de los anfibios, los fotoperíodos juegan un rol muy importante. En efecto, la luz al inhibir la actividad de la pineal quita el freno sobre el hipotálamo permitiendo a las neuronas localizadas en el septum medial y diencéfalo anterior, la secreción de una hormona liberadora de gonadotrofinas (GnRH) similar a la de los mamíferos (Miranda y col., 1998).

En varias especies de anfibios se ha demostrado que por acción de la GnRH la hipófisis secreta dos hormonas con propiedades bioquímicas e inmunológicas similares a las gonadotrofinas de otros tetrápodos (Licht y col., 1983). Asímismo, se determinó una estrecha correlación entre los períodos del ciclo reproductor y los niveles circulantes de FSH y LH (Kim y col., 1998), que alcanzan los máximos valores en los períodos pre y periovulatorio (Itoh e Ishii, 1990; Polzonetti-Magni y col., 1998). Ambas gonadotrofinas participan en la regulación de la secreción esteroidea del ovario observándose una correlación positiva entre los niveles de FSH y estrógenos (Polzonetti-Magni y col., 1998) y de LH y progesterona (Itoh e Ishii, 1990).

En relación a la maduración en Bufo arenarum, se ha demostrado que la FSH está involucrada en la determinación de las características metabólicas típicas de los ovocitos considerados citoplasmáticamente maduros (Budeguer de Atenor y col., 1989). Estos resultados concuerdan con los obtenidos en mamíferos por Bar-Ami y col. (1994), Schramm y Bavister (1994), quienes sugieren que la FSH está comprometida en el proceso por el cual los ovocitos adquieren competencia maduracional.

Aun cuando las gonadotrofinas son importantes reguladores de la función ovárica, no son suficientes por ellas mismas para inducir y controlar todos los procesos que tienen lugar en el ciclo gonadal. En los últimos años se han caracterizado una serie de factores endocrinos y paracrinos que modulan el número y desarrollo de los folículos ováricos y hasta pueden alterar la maduración folicular (Tonetta y DiZerega, 1989). Estos reguladores median y/o complementan la acción de las gonadotrofinas a través de una variedad de mecanismos que incluyen la producción por las células de la granulosa de hormonas esteroideas, factores de crecimiento, citoquinas, etc (Danforth, 1995).

Respecto a las hormonas esteroideas, en las hembras de algunos vertebrados inferiores se ha demostrado la presencia de testosterona circulante cuyos niveles fluctúan, al igual que los de estradiol, durante el ciclo reproductor (Licht y col., 1983; Fernández y col., 1984; Nagler e Idler, 1992). Mientras en peces (Nagler e Idler, 1992) la testosterona y el estradiol muestran una correlación positiva con el índice gonadosomático, en Rana esculenta (Licht y col., 1983) esta correlación sólo se establece con testosterona. Si bien el nivel de este andrógeno en suero de Bufo arenarum no ha sido dosado a lo largo del ciclo anual, algunas determinaciones realizadas en nuestros laboratorios demostraron que su concentración es superior a la del estradiol. El significado biológico de los altos niveles de testosterona en las hembras de estas especies no ha sido aún aclarado.

Con respecto a las variaciones cíclicas de estradiol en peces (Nagler e Idler, 1992) y en Rana esculenta (Licht y col., 1983), los máximos valores circulantes se alcanzan en el período preovulatorio. En Bufo arenarum la concentración sérica de estradiol se mantiene baja durante el período de reposo, alcanzando valores mínimos durante la hibernación. En el período reproductor el nivel de estradiol comienza a aumentar en forma progresiva alcanzando los máximos valores en el período de recuperación gonadal, cuando se inicia la ovogénesis (Fernández y col., 1984).

En el período reproductor, e inmediatamente antes de iniciarse el proceso de maduración, las células foliculares en respuesta a la acción de las gonadotrofinas incrementan la síntesis y secreción de progesterona (Maller y Krebs, 1980), a la vez que inducen en el ovocito un incremento en la expresión de receptores para el esteroide a nivel de la membrana plasmática (Maller y Krebs, 1980; Sadler y Maller, 1982; Liu y Patiño, 1993). Mediante la interacción con estos sitios de unión específicos, la progesterona induce la maduración nuclear (Maller y Krebs, 1980; Jalabert y col., 1991) poniendo en marcha una serie de eventos que comprenden, la disminución en los niveles de AMPc por inhibición de la actividad de la adenilatociclasa AMPc-dependiente (Sadler y Maller, 1985), la disminución del factor citostático y el incremento del factor promotor de la maduración (FPM) (Bar-Ami y col., 1994). Este último factor, que sólo pudo ser aislado de ovocitos maduros, es de naturaleza proteica y posee una estructura muy similar en todos los vertebrados (Smith, 1989).

Durante la maduración nuclear inducida por progesterona, los ovocitos de anfibios manifiestan una serie de cambios estructurales que incluyen la migración del núcleo o vesícula germinal (VG) hacia la superficie del polo animal, la disolución de la envoltura nuclear, la condensación de los cromosomas, la formación del huso meiótico y la expulsión del primer corpúsculo polar (Brachet y col., 1970; Wasserman y col., 1986).

Si bien la progesterona es considerada la principal inductora de la maduración nuclear en los anfibios (Jalabert y col., 1991), este evento puede ser también desencadenado por otras hormonas que controlan la actividad del ovario (Tonetta y DiZerega, 1986; Liu y Patiño, 1993).

La insulina es una de las hormonas proteicas con capacidad para regular la función ovárica al afectar la diferenciación y el desarrollo de las células de la granulosa, reducir el número de folículos atrésicos y modular la esteroidogénesis aumentando la actividad de la aromatasa (Matamoros y col., 1990). Con respecto a la acción de la insulina sobre el ovocito, y particularmente su efecto sobre la maduración nuclear, los datos son contradictorios. Estudios realizados en ovocitos de Xenopus (El-Etr y col., 1979) y de Rana pipiens (Lessman y Schuetz, 1981) muestran que la insulina es capaz de inducir la reiniciación de la meiosis actuando sobre receptores específicos localizados en la membrana. Sin embargo, en ovocitos desnudos de Xenopus (Hirai y col., 1983; Le Goascogne y col., 1985) los datos obtenidos indican que la insulina no afecta la maduración nuclear "per se", pero si es capaz de potenciar la acción de progesterona y testosterona.

Es importante señalar que el estudio de los sistemas de control de la función ovárica implica conocer, no sólo la regulación endocrina sino también la influencia del sistema nervioso. En numerosas especies se ha establecido que el sistema nervioso actúa como receptor y coordinador de estímulos externos e internos, modulando mediante neurotransmisores la actividad neuroendocrina del hipotálamo y del epitálamo, ejerciendo de esta manera la regulación y el control del eje hipotálamo-hipofisario. En la regulación nerviosa básicamente son dos los aspectos relevantes a considerar: las características de la inervación de la gónada y la acción de los neurotransmisores en la actividad ovárica.

En aves y mamíferos existe una amplia y detallada descripción de la inervación autonómica del ovario, estableciéndose predominancia de la división simpática con respecto a la parasimpática (Unsicker y col., 1983; Spicer, 1986). Estudios realizados en ovario de mono demostraron que la densidad de inervación de la gónada aumenta durante la pubertad cuando se inicia la actividad ovárica (Dees y col., 1995). Los nervios adrenérgicos se localizan principalmente alrededor de los vasos sanguíneos y en el estroma (Burden, 1985; Spicer, 1986) comunicándose con las células intersticiales ováricas y con los folículos a través de la teca externa. Las catecolaminas liberadas difunden a través de la membrana basal del antro folicular hacia las células de la granulosa (Spicer, 1986). Adicionalmente, en ovarios de primates se ha descripto la presencia de neuronas intragonadales productoras de catecolaminas (Dees y col., 1995; Mayerhofer y col., 1998).

La acción de las catecolaminas sobre la función gonadal ha sido también bien descripta en aves (Müller-Marschhausen y col., 1988) y mamíferos (Adashi y Hsueh, 1981; Spicer, 1986). En ovario de mamífero se observó que las catecolaminas producen un efecto estimulante en las células esteroidogénicas, y que este efecto es incrementado tanto "in vivo" como "in vitro" por pretratamiento con FSH (Adashi y Hsueh, 1981). Aguado y Ojeda (1984) demostraron la presencia de receptores adrenérgicos en células de la granulosa de rata, los que pueden ser modulados tanto por las catecolaminas como por las gonadotrofinas. Estos autores observaron un incremento en la secreción de progesterona por influencia de agentes adrenérgicos, y el uso de agonistas y antagonistas permitió determinar que los mismos actuarían a través de receptores de tipo b 2 (Aguado y Ojeda, 1986).

Si bien las catecolaminas detectadas en ovario de mamífero podrían tener su origen en la liberación local por terminaciones nerviosas adrenérgicas, no debe descartarse la presencia de catecolaminas provenientes de la médula suprarrenal.

Con respecto a los anfibios, es importante aclarar que al presente no existen estudios respecto a las características de la inervación del ovario ni de la participación del sistema nervioso autónomo como coordinador de la actividad gonadal. Estudios aislados muestran que en Bufo arenarum (Rapela y Gordon, 1956) y Rana temporaria (Sauerbier, 1977) los niveles de las catecolaminas circulantes y el presente en las adrenales, muestran fluctuaciones estrechamente relacionadas con las variaciones estacionales. En líneas generales se acepta que en animales poiquilotermos los compuestos adrenérgicos participarían en el control del metabolismo de los carbohidratos y en la aclimatación a los cambios de temperatura (Harri y Lindgren, 1972; Sauerbier, 1977) y probablemente tengan cierta influencia en la regulación de la función reproductora.

 

 

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