Unidad Iztapalapa División Ciencias Biológicas y de la Salud EFECTOS DEL ESTRÉS TÉRMICO EN LA REPRODUCCIÓN DE LA RATA MACHO WISTAR Presenta: Biól. Joel Hernández Rodríguez
INTRODUCCIÓN Modificaciones del fotoperiodo, temperatura, lluvias y disponibilidad de alimento son factores ambientales que afectan diferentes momentos del desarrollo biológico de un individuo Estos eventos parecen sincronizar aspectos fisiológicos tales como la reproducción, el crecimiento de tejidos y el metabolismo, de acuerdo a las condiciones en que se encuentren los animales Los cuales a su vez pueden ser regulados por agentes causantes de estrés, como el incremento de la temperatura ambiental, promoviendo el estrés calórico
La activación del eje hipotálamo-hipófisisadrenal frente a situaciones estresantes, desencadena cambios conductuales y fisiológicos que mejoran la adaptabilidad del organismo e incrementan sus oportunidades de supervivencia Sin embargo, dicha activación y sus hormonas en lo individual afectan el funcionamiento reproductivo
Estrés calórico en animales Altera los mecanismos de termorregulación del individuo y, a su vez, genera cambios hormonales y metabólicos que se reflejan sobre la reproducción
Sitios del eje hipotálamo-hipófisis-gónadas (HHG) en que el estrés puede afectar negativamente la secreción de GnRH, gonadotrofinas y esteroides sexuales
Causas, efectos y mecanismos moleculares de estrés por calor testicular
El proceso de la espermatogénesis depende de la temperatura y se produce de manera óptima a temperaturas ligeramente más bajas que la del cuerpo La termorregulación adecuada es imprescindible para mantener las temperaturas testiculares en niveles más bajos que el de la base del cuerpo Temperatura testicular elevada tiene un efecto perjudicial sobre la espermatogénesis de mamíferos y en los espermatozoides resultante Por lo tanto, la falta de termorregulación que conduce al estrés por calor puede comprometer la calidad del esperma y aumentar el riesgo de infertilidad
Ciclo del Epitelio Seminífero de la Rata La espermatogénesis se lleva a cabo durante cuatro ciclos completos del epitelio seminífero y tiene una duración de 49 a 52 días (Clermont, 1972) 14 Etapas (I-XIV), 19 Pasos de diferenciación (Leblond, C. P. & Clemont, Y. 1952) Temperatura testicular se mantiene: 2-4 C más baja que la temperatura corporal central
Maduración espermática epididimaria en la rata Wistar La exposición a temperaturas de 36 C durante 12 h en dos días sucesivos menor recuento de espermatozoides, menor peso testicular, menor capacidad fecundante de espermatozoides en vivo y un tamaño más pequeño de las camadas, en comparación con los controles Lo espermatozoides tomados de la cauda del epidídimo, de sujetos climatizados a una mayor temperatura, tenían menor unión con la zona pelúcida y menor capacidad de penetración de los ovocitos Estos efectos fueron vistos por primera vez en la semana 1, y se hicieron más prominentes a las 2 semanas después de la exposición al calor
Los espermatozoides obtenidos de la cola del epidídimo, de sujetos expuestos a un calor en todo el cuerpo (37 C a 38 C 8 h 3 días consecutivos) tenían conteo similar pero menor motilidad Estos espermatozoides del epidídimo también exhibían cambios en la membrana, por lo que erán más propensos a apoptosis * Cuando el choque térmico se aplicó a 42 C durante 30 minutos, los espermatozoides recuperados del epidídimo, tuvieron: Un descenso de recuento, movilidad y viabilidad En espermatozoides de espermatocitos y de espermátidas expuestos al calor, en ambos había dañado el ADN, la integridad del ADN era mas pobre
Efecto de la aclimatación neonatal o adulta al calor, en la morfometría testicular y del epidídimo y la producción de esperma en ratas
a) El de peso de las glándulas accesorias, b) La morfometría testicular y de epidídimo, c) La producción el esperma Se analizaron en cuatro grupos de ratas alojadas en: 20 o 34 C: (1) las ratas control (CR) se mantuvo a 20 C desde el nacimiento hasta 90 días; (2) Ratas adultos aclimatados al calor (AHA): se mantuvieron a 20 C desde el nacimiento hasta el día 45 seguido de 34 C al día 90; (3) ratas neonatales aclimatados al calor (CNS): se mantuvieron a 34 C desde el nacimiento hasta el día 90, y (4) ratas des-aclimatados (DA): se mantuvieron a 34 C desde el nacimiento hasta el día 45 seguido de 20 C al día 90.
Peso relativo de los órganos reproductivos El índice gonado-somático de los grupos experimentales no difirió al de los controles, sin embargo, fue menor en el DA en comparación con los grupos de la AHA y NHA En relación al peso total del epidídimo, también no difirió entre los grupos, solo el peso de la cauda del epidídimo fue menor en el NHA en comparación con el grupo CR Por el contrario, en relación al peso de la cauda del epidídimo, emparejado fue mayor en el NHA, que en los grupos de CR y de la AHA. El peso de la vesícula seminal fue mayor en el NHA y DA que en el grupo CR Peso de la próstata ventral en todos los grupos experimentales fue mayor que en CR
Morfometría de los túbulos seminíferos Una disminución en el área del túbulo seminífero se encontró en las secciones transversales de testículos de AHA y DA en comparación con los grupos CR y NHA Un menor número de células de Sertoli se encontró en AHA que en CR y NHA
La destrucción del epitelio seminífero es visible en el grupo AHA La zona del lumen de los túbulos seminíferos se vio afectada por la temperatura, el área de lumen era superior en el NHA en comparación con otros grupos, a su vez, el área de lumen era menor en el AHA y DA que en CR Una visible degeneración del epitelio seminífero se observó en estos túbulos
Morfometría de conducto epididimario Hubo un impacto significativo en la aclimatación al calor (p <0,001), en las tres regiones del epidídimo El área del conducto en cabeza, cuerpo y cauda, en el grupo AHA fue menor que en los otros grupos de ratas. Morfología celular epitelial La altura del epitelio del epidídimo, se vio afectada por la aclimatación al calor La altura del epitelio en el final de la cabeza, fue menor en las ratas NHA que en ratas AHA y DA. En el cuerpo del epidídimo, la altura del epitelio fue mayor en las ratas experimentales en comparación con las ratas control, y en el grupo AHA, al comparar con los grupos de NHA y DA. El área de la sección transversal del conducto del epidídimo ocupado por espermatozoides, se vio afectada por la aclimatación a calor, se encontró una interacción significativa entre los factores, p <0,001). En las tres partes de la cabeza del epidídimo fue menor en las ratas de la AHA que en las ratas Cr, NHA y DA
Imágenes histológicas representativas de epidídimo: caput, corpus y cauda recogidos de control (CR), adult heat acclimated (AHA), ratas aclimatados (CNS) y de-aclimatados al calor neonatales(da) Las flechas visibles en las imágenes de los grupos CR y NHA indican el tipo específico de células epiteliales. Apariencia normal del epitelio del epidídimo con bajo contenido de espermatozoides en la cabeza y cola la del grupo AHA es visible (flecha) Ac, las células apicales; Bc, las células basales; Cc, células claras; Pc, células principales; I, intersticio.
La concentración de espermatozoides en la cauda del epidídimo, se vio afectada y fue más baja en las ratas AHA que en CR y DA La concentración de espermatozoides en ratas DA fue mayor en comparación con las ratas control. X
CONCLUSIÓN El estrés térmico desencadena alteraciones agudas y crónicas en concentraciones plasmáticas de cortisol y hormonas tiroideas; además, puede acarrear alteraciones en las reacciones fisiológicas y en el comportamiento de los animales Factores como el clima, el medio ambiente cambiante, el ruido y la alta densidad animal son causantes de estrés, y desencadenan serios problemas reproductivos que influyen en la disminución de fertilidad, en la alteración de la formación y maduración de espermatozoides, lo cual afecta el potencial para desarrollar un embrión viable.
Referencias: Durairajanayagam, D., Agarwal, A. & Ong, C. 2015. Causes, effects and molecular mechanisms of testicular heat stress. Reproductive BioMedicine Online, 30: 14-27. Kuruwicka, B., Dietrich, G. J. & Kotwica, G. 2015. Effect of neonatal or adult heat acclimation on testicular and epididymal morphometry and sperm production in rats. Reproductive biology, 143: 1-8. Vélez-Marín, M. & Uribe-Velásquez, L. F. 2010. Cómo afecta el estrés calórico la reproducción? Biosalud, 9: 83-95.
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