Determinación sexual por temperatura y fisiología de la diferenciación gonadal en el pejerrey bonaerense.

Transcripción

1 Determinación sexual por temperatura y fisiología de la diferenciación gonadal en el pejerrey bonaerense. Somoza, G.M. 1 ; Fernandino J.I. 1 ; Hattori, R.S. 2 ; Strüssmann, C.A. 2 1 IIB-INTECH. Argentina. 2 TUMST. Japón.

2 Pejerrey es el nombre común de varias especies peretenecientes a la familia Atherinopsidae. Nuestro pejerrey, Odontesthes bonariensis es un pez de aguas continentales originario de la región pampeana.

3 Japón (1966) Venezuela (?) Equador (1977) Colombia (1964) Bolivia (1961) Perú (?) Brasil (1930) Uruguay (?) Alemania (1927) Bélgica (1908) Francia (1928~) Italia (1934~) Israel (1959~) Marruecos (1964) El pejerrey es muy popular en la región y es probablemente el pez latinoamericano más conocido en otros países del mundo. Esto habla de la alta calidad de su carne y su popularidad como pez para la práctica de la pesca deportiva.

4 Por qué trabajamos con pejerrey? Su cultivo está todavía en vías de desarrollo y no se lo produce comercialmente. Odontesthes bonariensis

5 Por qué trabajamos con pejerrey? Su cultivo está todavía en vías de desarrollo y no se lo produce comercialmente. Es particularmente sensible a la contaminación ambiental. Odontesthes bonariensis

6 Por qué trabajamos con pejerrey? Su cultivo está todavía en vías de desarrollo y no se lo produce comercialmente. Es particularmente sensible a la contaminación ambiental. El pejerrey tiene un sistema de determinación sexual por temperatura (TSD). Odontesthes bonariensis

7 Por qué trabajamos con pejerrey? Su cultivo está todavía en vías de desarrollo y no se lo produce comercialmente. Es particularmente sensible a la contaminación ambiental. El pejerrey tiene un sistema de determinación sexual por temperatura (TSD). Odontesthes bonariensis

8 Qué nos motiva a trabajar en determinación y diferenciación sexual en peces teleósteos y particularmente en pejerrey? Odontesthes bonariensis

9 La determinación sexual en teleósteos tiene un componente genético débil.

10 Los peces telósteos exhiben muchas estrategias reproductivas Partenogénesis espermato-dependiente (muy raro): el esperma (de una especie relacionada) sólo activa el oocito Hermafroditismo (muy común en teleósteos): Hermafroditismo sincrónico: con fecundación cruzada (Serranus sp.) Hermafroditismo protogínico: primero hembra y luego macho (Serranidae: grupers; Symbranchiformes) Hermafroditismo protándrico: primero macho y luego hembra (Sparidae: besugos) Gonocorismo es la generalidad aunque la diferenciación sexual esta muy afectada por factores hormonales y ambientales Importante: plasticidad del sexo gonadal

11 Determinación y Diferenciación sexual Determinación sexual: Es el proceso de desarrollo que direcciona el primordio gonadal bipotencial. Diferenciación sexual: Es la cadena de eventos fisiológicos que llevan a la morfogénesis de un ovario o un testículo.

12 Mecanismos de Determinación sexual Genéticos Ambientales XX XY ZW ZZ Temperatura Densidad ph Medaka Tilapia azul Pejerrey Macropodus ssp Apistogramma ssp Trucha arco iris anguila Lenguados Xiphophorus ssp

13 Hembras (%) Machos (%) Determinación sexual ambiental densidad ph 100 Macropodus opercularis 100 Apistogramma sp Baja Media Alta 4,5 6,5 Densidad ph

14 Determinación sexual por temperatura (TSD) Reptiles: originalmente descripto en lagartija arcoiris (Agama agama) Charnier, Comptes Rendus des Séances de la Société de Biologie Peces: Primero descripto en Atlantic silverside (Menidia menidia) Conover & Kynard (1981). Science Influencia del genotipo y la temperatura a lo largo de un gradiente latitudinal Lagomarsino & Conover (1993). Evolution Hacia el Ecuador: La temperatura no tiene influencia en la relación de sexos Hacia el Norte: Relación de sexos sesgada hacia hembras a bajas temperaturas Relación de sexos sesgada hacia machos a altas temperaturas Menidia menidia

15 Inducción social de la maduración y determinación sexual inmaduro maduro Los peces inmaduros inducen su maduración en presencia de un adulto J + J + El sexo del adulto, determina el del pez imaduro Gobiodon erythrospilus Hobbs et al., 2004

16 Diferenciación gonadal Gonocorísticos Sexos separados Diferenciados No diferenciados Gonocorismo secundario Dicentrarchus labrax Devlin y Nagahama (2002). Aquaculture, 208: Danio rerio Gramma loretto

17 Hermafroditismo Diferenciación gonadal Desarrollo de gametas masculinas y femeninas a lo largo de la vida Sincrónicos Secuenciales Serranus cabrilla Protogínicos (1 hembra) Protándricos (1 macho) Rivulus marmoratus Plectromopus maculatus Devlin & Nagahama (2002). Aquaculture, 208: Sparus aurata

18 La pregunta principal

19 hembras (%) El pejerrey como modelo experimental Gran importancia regional. Desovador múltiple. E F M A M Jn Jl A S O N D Gonocórica directa. Fuerte TSD. 100 TSD en Odontesthes bonariensis Temperatura ( C) Strüssmann et al. 1997

20 Se pueden obtener proporciones similares de machos y hembras cuando los peces se mantienen durante la ventana sensible a la temperatura (semanas 1 a 5) a temperaturas intermedias (24-25 C). A temperaturas extremas sólo se obtienen poblaciones monosexo: machos a altas temperaturas (29 C) y henbras a bajas (17 C). Strüssmann et al. 1997

21 Efecto de la temperatura sobre la determinación sexual Pejerrey (Odontesthes bonariensis) (bajas latitudes) Pejerrey patagónico (O. hatcheri) (altas latitudes) 1:1 1:1 TSD (Strüssmann et al. 1996; 1997) TSD-GSD-TSD

22 Diferenciación morfológica del ovario 3W 9W Células germinales 4W Cavidad ovárica Crecimiento de células del estroma Ito et al., 2005

23 Diferenciación morfológica del testículo espermiductos Primordio gonadal indiferenciado ovario testículo Ito et al., 2005

24 Esteroides y diferenciación sexual Desde los trabajos pioneros de Yamamoto (1969) es sabido que los esteroides pueden direccionar la diferenciación gonadal en peces. La administración exógena de estradiol (E 2 ) tiene acción feminizante mientras que la administración de andrógenos tienen un efecto masculinizante. En el pejerrey se estableció que la administración de E 2 produce un desvío en la relación de sexos hacia hembras (Strüssmann et al. 1996). Cuál es la participación de los esteroides en el proceso de diferenciación sexual en el pejerrey? Tiene relación fisiológica con la temperatura?

25 Efectos del E 2 sobre la diferenciación sexual en el pejerrey Grupo Temperatura ºC n Machos (%) Hembras (%) Control * E * Fadrozole

26 Efectos del E 2 sobre la diferenciación sexual en el pejerrey Grupo Temperatura ºC n Machos (%) Hembras (%) Control *0 E *33.3 Fadrozole

27 Efectos del E 2 sobre la diferenciación sexual en el pejerrey Grupo Temperatura ºC n Machos (%) Hembras (%) Control 17 8 * E Fadrozole *

28 La aromatasa es la enzima responsable de la síntesis de estrógenos Aromatización del anillo A de los esteroides de C19 ANDRÓGENOS ESTRÓGENOS Testosterona 17b-estradiol Androstenediona Estrona Citocromo P450 Aromatasa = Estrógeno sintasa La reacción involucra a la flavoprotein NADPH-citocromo P450 reductasa y requiere O 2

29 Aromatasa gonadal (cyp19a1a) En pejerrey se expresa después de la determinación sexual, y antes de la diferenciación gonadal morfológica en presuntivas hembras (Karube et al, 2007). Karube et al 2007

30 Expresión de cyp19a1a durante el período de determinación sexual y diferenciación gonadal

31 Resultados histológicos diferenciación morfológica y relación de sexos Temperatura Hembras Machos TFH (17 C) 7 spe ---- TFMix (25 C) 6 spe 7 spe TFM (29 C) spe Fernandino et al 2008

32 Expresión de cyp19a1a a 17ºC y 29ºC Fernandino et al 2008

33 Dmrt1 Dmrt1 (Doublesex Maleabnormal-3 Related Transcription factor-1) codifica un factor de trascripción conteniendo un motivo de unión al ADN (dominio DM) identificado orignalmente Drosophila melanogaster doublesex (dsx; Erdman and Burtis, 1993) y luego en Caenorhabditis elegans (mab-3; Raymond et al., 1998). Raymond et al El dominio DM está altamente conservado y es un gen importante en la cadena de eventos metabólicos que llevan al desarrollo de un testículo desde invertebrados a humanos (Raymond et al., 1998; Smith et al. 1999). En reptiles con TSD dmrt1 se expresa solamente a temperaturas formadoras de machos (Torres-Maldonado et al., 2002)

34 Hormona anti-mülleriana (AMH) La hormona anti-mülleriana o substancia inhibidora de Müller (AMH o MIS) es una glicoproteína perteneciente a la superfamilia de factores trasformadores de crecimiento β (TGF-β; Cate et al., 1986; Picard et al.,1986). TGF-β AAAAAAAAAA En mamíferos, AMH es responsable de la regresión de los ductos de Müller, primordios de los ductos reproductivos femeninos, en el feto masculino (Munsterberg and Lovell-Badge, 1991; Josso et al., 1993). En reptiles con TSD amh incrementa su expresión en TFM (Western et al., 1999). Sin embargo, el rol de AMH en la diferenciación sexual gonadal en peces teleósteos, los cuales no poseen Ductos de Müller, no había sido esclarecida hasta ese momento.

35 Expresión de dmrt1 y amh a 17ºC y 29ºC Fernandino et al 2008

36 Expresión de cyp19a1a a 25ºC relación de sexos: 55.2% Fernandino et al 2008

37 Expresión de dmrt1 a 25ºC relación de sexos: 55.2% Fernandino et al 2008

38 Expresión de amh a 25ºC relación de sexos: 55.2% Fernandino et al 2008

39 Expresión de dmrt1, amh y cyp19a1 a 25ºC E 2 regula la cascada de diferenciación gonadal? relación de sexos: 55.2%

40 Tratamientos con E 2 % sexos Control TFMix E 2 TFMix Control TFM E 2 TFM Hembras 31.6% 100% 0% 100% Machos 68.4% 0% 100% 0% Fernandino et al 2008

41 La expresión de dmrt1, amh y cyp19a1 se encuentra regulada por el E 2. La regulación de estos genes establecería que este esteroide sexual juega un rol clave en los estadios tempranos de la cascada de diferenciación gonadal. Promueve la expresión de genes involucrados en la diferenciación del ovario, y a su vez reprime la cascada de genes involucrados en la diferenciación testicular. Fernandino et al 2008

42 El estrés como disparador de la determinación sexual por altas temperaturas. Efectos del cortisol

43 Las larvas de pejerrey criadas a altas temperaturas presentan algunas características distintivas como: - alteraciones en la forma del cuerpo, - reducción de la actividad, - cambios en la pigmentación - degeneración de las células germinales en las gónadas El cortisol es el principal glucocorticoide que participa en la respuesta al estrés en los vertebrados. En peces, se produce en la cabeza del riñón bajo la influencia de algún factor de estrés

44 Hattori et al 2009

45 Tratamientos con cortisol Hattori et al 2009

46 Tratamientos con cortisol Hattori et al 2009

47 Efecto del estrés sobre la producción de andrógenos Hattori et al 2009

48 Existe una clara relación entre el aumento de la temperatura, el cortisol y el porcentaje de machos en la población El tratamiento con cortisol o con dexametasona (agonista de sus receptores) produce un aumento del porcentaje de machos en la población. El tratamiento con cortisol inhibe la expresión de la aromatasa gonadal y estimula la expresión de aquellos genes identificados con la morfogénesis del testículo.

49 MUCHAS GRACIAS!!!