Biología Celular Gonadal

Nuestro grupo tiene como objetivo generar nuevos conocimientos acerca de mecanismos moleculares involucrados en el funcionamiento adecuado del testículo que conducen al normal desarrollo de la espermatogénesis. El objetivo final es contribuir al entendimiento de patologías que no han podido ser explicadas con la información que se dispone en la actualidad.

Principales líneas de trabajo:

  1. Analizar el rol del factor de transcripción HIF-1 en la regulación de la funcionalidad de la célula de Sertoli
  2. Analizar la regulación hormonal de los mecanismos moleculares involucrados en el metabolismo lipídico en células de Sertoli
  3. Analizar el rol de SIRT1 en la detención de la proliferación de la célula de Sertoli inmadura y los posibles mecanismos involucrados
  4. Evaluar efectos deletéreos de tóxicos ambientales como el glifosato y/o Roundup en la proliferación y en el mantenimiento de las funciones diferenciadas de la célula de Sertoli
  5. Analizar los efectos de metformina in vitro e in vivo sobre la proliferación y el metabolismo energético de las células de Sertoli y los posibles mecanismos moleculares involucrados
  6. Evaluar la participación de la glucólisis y glutaminólisis/carboxilación reductiva en la regulación por FSH de la proliferación de la célula de Sertoli inmadura

 Integrantes

  • Dra. Silvina Meroni, Investigador Independiente CONICET.
  • Dra. Fernanda Riera, Investigador Adjunto CONICET.
  • Dra. Noel Galardo, Investigador asistente CONICET.
  • Dra. Eliana Pellizzari,Profesional Principal CONICET.
  • Dra. María del Carmen Camberos, Profesional Principal CONICET.
  • Bioq. Gustavo Rindone, Becario Doctoral CONICET.
  • Lic Agostina Gorga, Becaria Doctoral ANPCYT
  • Mercedes Astarloa, Técnico Principal CONICET.
  • Dora Leguizamón, Técnico Asistente CONICET.

La espermatogénesis cualitativa y cuantitativamente adecuada solamente es posible en presencia de una célula de Sertoli (CS) capaz de brindar el adecuado soporte físico y nutricional a las células germinales en desarrollo. De esta forma, el control de la funcionalidad de la CS es fundamental en el desarrollo del epitelio germinal. Los andrógenos y la FSH son los principales agentes reguladores de la CS. Las acciones biológicas de la FSH son complejas y varían de acuerdo al estado de diferenciación de la CS. Promueve la proliferación de la CS inmadura y estimula las funciones diferenciadas cuando cesa la proliferación. Por su lado, los andrógenos cumplen un rol fundamental en la formación y mantenimiento de la barrera hemantotetsicular (BHT). Además se ha demostrado que la presencia de células germinales y múltiples factores de producción local contribuyen a la modulación local de la funcionalidad de la CS (Gnessi y col., 1997; Xiong y col., 2009).

En la rata, la CS se divide durante el período fetal y neonatal y cesa su proliferación cuando se establece la BHT. Considerando que cada CS es capaz de sustentar un número limitado de células germinales, el número alcanzado durante los períodos proliferativos de esta célula determinará la capacidad espermatogénica del individuo adulto. Coincidentemente con el cese de la proliferación se inicia el proceso de diferenciación terminal de la CS. En este proceso es clave la formación de la BHT, que crea un microambiente óptimo para las células germinales en desarrollo. Como consecuencia de la formación de la BHT las células germinales quedan aisladas de la circulación y dependen de la provisión de nutrientes de la CS. Se conoce que la CS metaboliza activamente la glucosa a lactato (Robinson y Fritz, 1981) y que las células germinales utilizan lactato como principal fuente energética. En este contexto, es el metabolismo lipídico el que satisface las demandas energéticas de la propia CS. Del conjunto de estas observaciones se desprende que el estudio de distintos mecanismos moleculares que participan tanto en la regulación de la proliferación de la CS como en el mantenimiento de sus funciones diferenciadas, como la formación de la BHT y el metabolismo energético de la misma, es de sumo interés para el mejor entendimiento del funcionamiento testicular y por lo tanto de la fertilidad masculina.

Las células que proliferan deben adaptar su metabolismo de tal forma que les permita duplicar su biomasa con el objeto de que las dos células hijas resultantes de la división posean un tamaño similar a la célula madre original. Por ello, las células que proliferan activan su maquinaria metabólica favoreciendo la biosíntesis de macromoléculas. Existen evidencias que demuestran que tanto la glucólisis como la glutaminólisis/carboxilación reductiva parecerían ser las vías encargadas de aportar intermediarios requeridos como fuente de carbono para la síntesis de macromoléculas permitiendo así la progresión del ciclo celular (Wise y Thompson, 2010; Mullen y col., 2012; Estévez García y col., 2014). En este contexto se ha demostrado que la inhibición de la vía glucolítica o de la enzima glutaminasa impide el desarrollo de tumores (Seltzer y col., 2010; Wang y col., 2010; Huang y col., 2015). Hasta el momento se desconoce la influencia de la glucólisis y la glutaminólisis/carboxilación reductiva sobre la capacidad proliferativa de la CS inmadura.

Procesos celulares tales como el metabolismo energético y la proliferación celular se encuentran altamente regulados por múltiples factores. Entre ellos cabe mencionarse a los factores de transcripción inducibles por hipoxia (HIF). Estructuralmente, los HIF están compuestos por dos subunidades, una a y otra b. Hasta el momento se conocen tres subunidades a (HIF-1a, HIF-2a y HIF-3a). La subunidad b se expresa constitutivamente, mientras que la estabilidad de las subunidades α es dependiente de los niveles de oxígeno. Aunque HIF-1 y HIF-2 comparten la regulación de varios genes en común, cada factor de transcripción posee blancos únicos. En este contexto, HIF-1 regula la expresión de enzimas glucolíticas (Hu y col., 2007) y HIF-2 promueve la progresión del ciclo celular (Gordan y col., 2007). Además de la regulación clásica por hipoxia, se ha descripto que los niveles de HIF-1α y de HIF-2α son modulados hormonalmente independientemente de los niveles de O2 (Agani y Jiang, 2013). Recientemente demostramos que HIF1 participa en la regulación por FSH de la producción de lactato por la célula de Sertoli. Sin embargo, aún no se ha estudiado la participación de los HIFs en la regulación hormonal de la proliferación de la célula de Sertoli en condiciones de normoxia.

Otra  familia de proteínas que han sido implicadas en la proliferación celular y el metabolismo energético es la familia de las sirtuinas, desacetilasas dependientes de NAD+ que actúan como sensores energéticos celulares (Haigis y Sinclair, 2010). Han sido identificadas en mamíferos siete sirtuinas (SIRT1 – SIRT7). SIRT1 ha sido la más estudiada y parecería regular tanto la represión como la promoción de la proliferación celular (Deng 2009). Con respecto al metabolismo energético, se ha demostrado que la activación de SIRT mejora la función mitocondrial, favorece la lipolisis y aumenta la oxidación de ácidos grasos. La participación de SIRT1 en la regulación de la detención de la proliferación de la CS, así como en la regulación del metabolismo energético aún no se conoce. Hemos iniciado estudios acerca del rol de la activación de SIRT1 en la detención de la proliferación de la célula de Sertoli.

Como ya se ha mencionado, los ácidos grasos (AG) son utilizados como fuente energética para la CS. Sin embargo, además de ser utilizados como sustratos energéticos, pueden ser almacenados como triacilgliceroles (TAGs) en gotas lipídicas  y se ha demostrado que las mismas serían esenciales para un normal funcionamiento de la célula de Sertoli (Xiong y col., 2009). Considerando que los AG son fundamentales para el adecuado metabolismo de la CS y que la misma es capaz de sintetizar TAGs y almacenarlos en gotas de lípidos, el estudio de los mecanismos involucrados en la regulación del metabolismo lipídico en la CS resulta fundamental para la comprensión de los mecanismos que regulan el balance energético en este tipo celular. Actualmente estamos estudiando la regulación por FSH de la regulación del metabolismo lipidico en la célula de Sertoli y la posible participación de PPARγ.

En el transcurso de los últimos 50 años se ha observado una progresiva disminución en la función reproductiva masculina (Sharpe 2010). Estudios epidemiológicos, clínicos y experimentales sugieren que una de las principales causas de esa disfunción reproductiva es la exposición a tóxicos ambientales. La incorporación de xenobióticos en alimentos, agua y aire puede conducir a la alteración endocrina en el eje reproductivo, más específicamente a nivel testicular. Ciertos estudios sugieren que el glifosato altera las funciones reproductivas en mamíferos aunque los mecanismos involucrados no se han explorado. Por otro lado, la utilización de drogas utilizadas en la terapéutica de diversas patologías también podría alterar la función testicular en las primeras etapas de la vida condicionando la fertilidad futura. En este sentido la metformina, que ha sido recientemente aprobada por ANMAT para su uso como hipoglucemiante en niños prepúberes que presentan diabetes mellitus tipo II y obesidad, podría tener consecuencias sobre la fertilidad futura. De estos antecedentes surge la necesidad de estudio de posibles alteraciones en la proliferación y en las funciones diferenciadas de la célula de Sertoli tanto por xenobióticos como por agentes farmacológicos en las primeras etapas de la vida.