Mecanismos de regresión y activación testicular en mamíferos con reproducción estacional: control genético y susceptibilidad a cambios ambientales

Abstract

En la presente tesis doctoral, hemos realizado un estudio completo del proceso de regresión testicular en una nueva especie, el erizo orejudo, Hemiechinus auritus con individuos procedentes del norte de Egipto. Nuestros resultados muestran que en esta especie el principal efector de regresión testicular es la descamación de las células germinales, como se ha descrito previamente tanto en el topo ibérico Talpa occidentalis como en el gran armadillo peludo C. villosus. La presencia de abundantes espermatocitos primarios en el lumen, tanto de los túbulos seminíferos como de los epidídimos, indica que las células meióticas inmaduras se desprenden precozmente del epitelio seminífero. Posteriormente, estas células germinales que se han desprendido son eliminadas a través de la sección distal del tracto genito-urinario. Además encontramos que la apoptosis no es la causa principal de la pérdida de células germinales en el testículo en regresión de H. auritus, ya que hay un número muy reducido de células apoptóticas en dichos testículos. Sin embargo, la apoptosis sí juega un papel importante en los testículos inactivos, ya que es el principal mecanismo que elimina los espermatocitos primarios que alcanzan el estadio de paquitene. Por otro lado, hemos encontrado que la expresión de moléculas de adhesión celular está alterada tanto en el epitelio germinativo de los testículos en regresión como los inactivos, sugiriendo que la adhesión entre células de Sertoli y entre las células de Sertoli y las células germinales está comprometida en los testículos en regresión, explicando así el desprendimiento de células germinales que tiene lugar durante este periodo. Finalmente, al igual que ocurre en todas las especies estudiadas hasta la fecha, los niveles de testosterona circulantes están reducidos en los individuos inactivos de H. auritus, indicando que la reducción de la concentración de andrógenos es probablemente la señal hormonal que induce la eliminación estacional de las células germinales y la pérdida de la adhesión celular en el epitelio germinativo de mamíferos. A partir de los diferentes trabajos realizados en mamíferos, como el realizado en la presente tesis doctoral, en los que se estudian los cambios que los testículos sufren durante su ciclo reproductivo anual se extrae la conclusión de que es evidente que no existe un mecanismo único de regresión testicular. Actualmente se han identificado dos procesos celulares principales por los que se eliminan masivamente las células germinales durante el proceso de regresión testicular: la apoptosis y la descamación de células germinales. A pesar de ello, el control genético de estos cambios testiculares es poco conocido, principalmente por la complejidad de las rutas genéticas que operan en un tipo celular específico de testículo y la señalización cruzada entre los diferentes tipos celulares. En este sentido, los estudios de perfiles de expresión pueden proporcionar una visión integrada de las rutas moleculares interactivas que operan en el testículo, y también pueden darnos información sobre cuáles de ellas están afectadas en los testículos con regresión. En la presente tesis doctoral hemos analizado el transcriptoma testicular de dos especies para las que previamente habíamos realizado un estudio histológico, inmunohistológico, funcional y hormonal de los cambios testiculares a lo largo de su ciclo reproductivo, el topillo mediterráneo, Microtus duodecimcostatus y el topo ibérico Talpa occidentalis.

In the present PhD thesis, we have carried out a comprehensive study of the process of testicular regression in a new species, the longeared hedgehog, Hemiechinus auritus captured from northern Egypt. Our results show that germ cell desquamation is the main effector of testicular regression in this species, as previously described in two studies in the Iberian mole Talpa occidentalis and the large hairy armadillo C. villosus. The presence of abundant primary spermatocytes in the lumen of seminiferous tubules and epididymis indicates that immature meiotic cells detach early from the seminiferous epithelium. Subsequently, these detached germ cells are eliminated via the distal section of the genitourinary tract. In addition we found that apoptosis is not the main cause of germ cell loss in the regressing testis of H. auritus, as very small numbers of apoptotic cells are present in these testes. However, apoptosis has an important role in the quiescent testis, because it is the main mechanism that eliminates primary spermatocytes that reach the pachytene stage. On the other hand, we have found that the expression of cell adhesion molecules is altered in both the germinal epithelium of regressing and inactive testes, suggesting that Sertoli cell-cell adhesion and Sertoli cellgerm cell adhesion is compromised in regressing testes, thus explaining the germ cell detachment that occurs during this period. Finally, as happens in all species studied to date, circulating testosterone levels are reduced in reproductively inactive H. auritus individuals, indicating that reduced androgen concentration is probably the hormonal signal that induces seasonal germ cell depletion and loss of cell adhesion in the mammalian germ cell epithelium. From the different studies carried out in mammals, including the present one, it is clear that there is not a unique mechanism of testis regression. Two main cellular processes by which germ cells are massively depleted during the process of testicular regression have now been identified: apoptosis and germ cell desquamation. Despite this, the genetic control of these testicular changes is poorly understood, mainly because of the complexity of the genetic pathways operating in a specific testicular cell type and the cross-signalling between different cell types. In this sense, expression profiling studies can provide an integrated view of the interacting molecular pathways that act on the testis, and can also give us information on which of them are affected in the regressing testis. In this PhD thesis we have analysed the testicular transcriptome of two species in which we had previously carried out histological, immunohistological, functional and hormonal studies throughout their reproductive cycle: the Mediterranean vole, Microtus duodecimcostatus, and the Iberian vole, T. occidentalis.