Los plasticidas Bisfenol-A y Nonilfenol inducen apoptosis de células germinales durante la espermatogénesis a través de un mecanismo dependiente de la ADAM17.
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2013
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Los xenoestrógenos son moléculas con actividad estrogénica y antiandrogénica, que pueden interferir en procesos biológicos como la espermatogénesis, aumentando la apoptosis de las células germinales. El bisfenol-A y el 4-nonilfenol son dos xenoestrógenos que se encuentran abundantemente en el medio ambiente y que producen muerte de las células germinales en los testículos de rata. Además, estos compuestos afectan negativamente a los niveles hormonales y las características sexuales secundarias de los animales y humanos, las que pueden ser heredadas a la progenie, demostrando, también, que poseen efectos transgeneracionales. La espermatogénesis es el proceso por el cual se generan los espermatozoides, gametos masculinos, a partir de una célula diploide llamada espermatogonia y culmina con la liberación de un espermatozoide especializado, haploide pero sin motilidad, la que se adquiere en el epidídimo. Este proceso es especialmente sensible a los xenoestrógenos y los efectos negativos de estos compuestos sobre la espermatogénesis han sido ampliamente documentados. Sin embargo, sólo unos pocos artículos detallan algunos mecanismos que pueden ser activados por dichos xenoestrógenos. El objetivo de esta tesis es determinar qué mecanismos están involucrados en la muerte de las células germinales inducida por xenoestrógenos. En este sentido, a partir de datos preliminares de nuestro laboratorio e información publicada por otros grupos, proponemos que las proteínas de la familia ADAM participan en los efectos negativos provocados por los xenoestrógenos. Las proteínas ADAMs son metaloproteasas de la membrana celular, que tienen la función de liberar los ectodominios de sustratos al medio externo desde la membrana plasmática y modificar la matriz extracelular. La actividad de algunos miembros de la familia ADAM se relaciona con la muerte por apoptosis, que ocurre durante la espermatogénesis, y es sabido que estas metaloproteasas son activadas por distintos estímulos externos, como drogas, estrés oxidativo, proteínas quinasas y aumento de la concentración de ion calcio intracelular ([Ca2+]i). El miembro más estudiado y ubicuo de esta familia es la ADAM17, la cual está relacionada con la apoptosis de células germinales activada con etopósido, una droga anti cancerígena. Hemos probado que en el modelo utilizado (Rata) responde a los xenoestrógenos, ya que aumentó la muerte de células germinales en testículos de rata de 21 días de edad, que corresponde a ratas prepuberales, siendo un modelo excelente para el estudio del efecto de los xenoestrógenos debido a que estos compuestos actúan en ciertas etapas del desarrollo afectando de mayor manera el tracto reproductivo. Además, observamos que aumentan las especies reactivas de oxígeno (ROSs) en testículos de rata tratadas con xenoestrógenos, lo que concuerda con datos expuestos en la literatura. La inhibición farmacológica de la ADAM17 previno significativamente la muerte inducida por estos xenoestrógenos, sugiriendo que esta metaloproteasa participa en este mecanismo. Las ROSs generadas por los xenoestrógenos pueden ser en parte responsables de la muerte celular inducida por xenoestrógenos, ya que en células tratadas con antioxidantes la apoptosis disminuye, al igual que lo observado con la inhibición de p38MAPK, la cual reduce significativamente la muerte celular inducida por xenoestrógenos. Los niveles proteicos de la ADAM17 no cambiaron en presencia de xenoestrógenos, sugiriendo que los xenoestrógenos podrían actuar aumentando la actividad de la ADAM17. Para comprobar esto, estudiamos la localización de la ADAM17 en la superficie celular, ya que es una buena aproximación a la activación de esta metaloproteasa, debido a que sólo la ADAM17 activa se localiza en membrana. Observamos que efectivamente aumenta la localización de la ADAM17 en la superficie de las células germinales aisladas, lo que fue dependiente de la activación de p38MAPK. Esta interpretación fue apoyada por resultados obtenidos en células transfectadas con un sustrato de la ADAM17 acoplado a fosfatasa alcalina, lo que permite estudiar de forma indirecta la actividad de la ADAM17, mediante la medición de la actividad fosfatasa en el medio de cultivo. Los resultados fueron consistentes con los de la ADAM17 en la superficie celular. Para identificar el mecanismo que activa la ADAM17, propusimos estudiar si los aumentos de la [Ca2+]i producido por los xenoestrógenos participan en la activación de la ADAM17. Observamos que la ADAM17 responde al aumento de la [Ca2+]i inducido con un ionóforo de Ca2+, y que la actividad de la ADAM17 disminuye en presencia de quelantes de Ca2+ o del uso de una solución extracelular libre de Ca2+. Los xenoestrógenos aumentan la [Ca2+]i por un mecanismo que puede involucrar ingreso de Ca2+ desde el exterior o liberación de Ca2+ de reservorios intracelulares. Nuestros resultados muestran que la ADAM17 responde al ingreso y no a la liberación de Ca2+ de reservorios internos. Por esto, decidimos estudiar si este ingreso de Ca2+ podría estar mediado por hemicanales formados por pannexinas, los que son permeables a Ca2+, por lo tanto podrían mediar aumentos en la [Ca2+]i debido a que están acopladas a receptores P2X. La activación de la ADAM17 inducida por xenoestrógenos no se relacionó con un aumento en la permeabilidad de los hemicanales formados por pannexinas, debido a que los inhibidores de estos no redujeron la actividad de la ADAM17 ni su localización en membrana. Aún así, nuestros resultados avalan la participación de la ADAM17 como un nuevo miembro del mecanismo de la muerte celular inducida por xenoestrógenos, un proceso dependiente de la p38MAPK y estrés oxidativo.
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Tesis (Doctor en Ciencias, mención en Ciencias Fisiológicas)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2013