Señales moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino¤
Molecular signals affecting PGF2α and PGE2 synthesis in bovine endometrium
Sinais moleculares que afetam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino
Yasser Lenis Sanín1*, MVZ, Esp, MSC; Martha Olivera Ángel1, MV, Dra.Sci.Agr; Ariel Tarazona Morales 2, Zoot, MSC.
1Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo BIOGÉNESIS. Carrera 75 # 65-87 Bloque 46 Of. 321 Medellín - Colombia. 2 Universidad Nacional de Colombia, Sede Medellín Facultad de Ciencias Agropecuarias, Grupo BIOGÉNESIS, Calle 59ª # 63-20 Bloque 50 Of 316 Medellín - Colombia.
(Recibido: 7 julio, 2009; aceptado: 18 mayo, 2010)
Resumen
]]> El endometrio bovino es un tejido constituido por dos biotipos celulares, las Células Endometriales Epiteliales (CEEP) y las Células Endometriales Estromales (CEES), que tienen características morfofisiológicas distintas. La ciclicidad de la hembra está determinada entre otros factores por la funcionalidad y duración del Cuerpo Lúteo (CL), el cual produce Progesterona (P4) para el mantenimiento de la gestación. La regulación del CL está mediada por las prostaglandinas de la serie 2 principalmente la PGF2α y la PGE2. El principal factor luteolítico es la PGF2α, mientras que la PGE2 estimula y favorece efectos luteotrópicos. Diversas moléculas modulan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino como el interferón-τau, la oxitocina, los estrógenos, el Ácido Araquidónico (AA) y el Ácido Linoléico (AL), entre otros. El estudio de la regulación de las rutas de síntesis de estas prostaglandinas es importante para avanzar en la comprensión de los eventos fisiológicos reproductivos, lo cual permite el desarrollo de tecnologías para la manipulación del ciclo estral en el bovino. El propósito de esta revisión es describir los principales estímulos y mecanismos moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino y sus efectos en la ventana de reconocimiento materno embrionario.Palabras clave: ácido araquidónico, ácido linoléico, cuerpo lúteo, oxitocina, prostaglandinas.
Summary
The bovine endometrial tissue contains two cell biotypes with different morphophysiological characteristics: Endometrial Epithelial Cells (EEPC) and Endometrial Stromal Cells (EESC). Female cycle is determined, among other factors, by the functionality and durability of the corpus luteum (CL), which secretes progesterone (P4) for the maintenance of pregnancy. Regulation of CL is mediated by Series 2 prostaglandins, mostly PGF2α and PGE2. The main factor is luteolytic PGF2α, whereas PGE2 stimulates and promotes luteotrophic effects. Several molecules modulate the synthesis of PGF2α and PGE2 in bovine endometrium, such as interferon-τau, oxytocin, estrogen, arachidonic acid (AA) and linoleic acid (LA), among others. The study of synthesis regulation of these prostaglandins is important to advance the understanding of reproductive events, allowing to develop technologies for manipulating the estrous cycle in cattle. The purpose of this review is to describe the major stimuli and molecular mechanisms that affect the synthesis of PGF2α and PGE2 in bovine endometrium, and their effects on embryo maternal recognition window.
Key words: arachidonic acid, corpus luteum, linoleic acid, oxytocin, prostaglandins.
Resumo
O tecido endometrial bovina é uma célula consistindo de dois biótipos, Endometrial Células Epiteliais (CEEP) e as células estromais do endométrio (CEES), que apresentam características morfológicas diferentes. A ciclicidade da fêmea é determinada, entre outros fatores, a funcionalidade ea durabilidade do corpo lúteo (CL), que produz progesterona (P4) para a manutenção da gravidez. O regulamento do CL é mediada por prostaglandinas da série 2, principalmente PGF2α e PGE2. O principal fator é PGF2α luteolítico, enquanto que PGE2 estimula e promove efeitos luteotrófico. Diversas moléculas modulam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino como interferon-τau, a oxitocina, o estrogênio, o ácido araquidônico (AA) e ácido linoléico (LA), entre outros. O estudo da regulação das rotas de síntese destas prostaglandinas é importante para fazer avançar a compreensão dos eventos fisiológicos reprodutivos, permitindo o desenvolvimento de tecnologias para a manipulação do ciclo estral em bovinos. O objetivo desta revisão é descrever os principais estímulos e mecanismos moleculares que afetam a síntese de PGF2α e PGE2 no endométrio bovino e seus efeitos sobre o embrião janela reconhecimento materno.
Palavras chave: ácido araquidônico, ácido linoléico, corpo lúteo, ocitocina, prostaglandinas.
]]> ¤ Para citar este artículo: Lenis Y, Olivera M, Tarazona A. Señales moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino. Rev Colomb Cienc Pecu 2010; 23:377-389.* Autor para correspondencia: Yasser Lenis Sanin. Universidad de Antioquia, Facultad de Ciencias Agrarias, Grupo Biogénesis. Carrera 75 # 65-87 Bloque 46 Of. 321 Medellín - Colombia. E-mail: yaserudea@gmail.com.
Introducción
La estructura y función del cuerpo lúteo como glándula endocrina temporal en el bovino, dependen de múltiples factores endocrinos como la LH (hormona luteinizante), GnRH (hormona liberadora de gonadotropinas), prolactina y catecolaminas que estimulan la actividad luteal induciendo la producción de progesterona en las Células Luteales Grandes (CLG) y Células Luteales Pequeñas (CLP). La pérdida funcional y estructural del Cuerpo Lúteo (CL), es dada por la PGF2α que es el principal factor luteolítico el cual se produce en diversos tejidos dentro de los cuales se encuentra el endometrio. La PGF2α activa diversas rutas de señalización y de esta forma regula la ciclicidad de la hembra (Olivera et al., 2007; Skarzynski et al., 2000 a; Woclawek et al., 2004).
Los factores moduladores de las rutas luteolíticas y luteotrópicas en el cuerpo lúteo son la PGF2α y PGE2, que pertenecen a las prostaglandinas de la serie 2. La primera tiene como principal efecto el luteolítico, mientras que la segunda favorece tanto los efectos luteotrópicos como luteolíticos, dependiendo del tipo de receptores expresados en el CL (Arosh et al., 2004).
Las PGF2α y PGE2, no solo juegan un papel importante en la regulación de la viabilidad del cuerpo lúteo, sino también en procesos fisiológicos como la ovulación, reconocimiento materno, implantación y parto entre otros, siendo hormonas claves en la regulación de las funciones reproductivas en la hembra bovina (Arosh et al., 2003; Parent et al., 2003 b).
La producción de estas prostaglandinas en el aparato reproductivo se da principalmente en el endometrio, que se encuentra constituido por dos biotipos celulares: las CEEP y las CEES, ambas poseen características metabólicas particulares expresando diferentes cantidades y tipos de receptores en su membrana plasmática, lo cual les confiere diferente capacidad y especificidad de respuesta dependiendo del ligando (Davies et al., 2008; Herath et al., 2009; Asselin et al., 1996; Fortier et al., 1988). Las CEEP y las CEES responden a diversas señales moleculares, fisiológicas y patológicas modulando la producción de PGF2α y PGE2, estas señales deben activar rutas moleculares de una manera coordinada para definir el tipo de prostaglandina a sintetizar, lo anterior depende básicamente del estadio fisiológico de la hembra. (Arosh et al., 2004; Davies et al., 2008; Voigt et al., 1989).
El propósito de esta revisión es describir los principales estímulos moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino, haciendo énfasis en los vacios del conocimiento.
]]> Características morfofisiológicas de las CEEP y CEES bovinas
El endometrio bovino es un tejido endocrino complejo altamente especializado, donde las CEEP y las CEES, contribuyen a la regulación del ciclo estral bovino mediante diferentes mecanismos de señalización (Asselin et al., 1997; Asselin et al., 1996; Fortier et al., 1988).
Células Endometriales Epiteliales
Las CEEP bovinas fueron aisladas por primera vez en 1988 usando protocolos modificados para el aislamiento de células endometriales epiteliales de coneja en el estudio de la ventana de reconocimiento materno embrionario y en la fisiología del endometrio bovino (Fortier et al., 1988; Tithof et al., 2007).
Las células epiteliales presentan morfología cuboidal o columnar en cultivos primarios, esta morfología depende de factores como: la concentración de siembra, la viabilidad pre siembra, la viabilidad pos siembra, y de factores asociados al protocolo de aislamiento primario (Lenis et al., 2009). Este tipo celular presenta una inhibición de crecimiento por contacto, es decir una vez alcanzan la confluencia (6-7 días pos-siembra), el crecimiento celular disminuye hasta inhibirse. Al momento de la siembra las células poseen una morfología y un tamaño irregular hasta que alcanzan la confluencia, momento en el cual las células forman una monocapa con adherencia al piso del pozo (Murakami et al., 2003) (Figura 1).
En las CEEP la producción basal de PGF2α respecto a PGE2 es 105 pg/ml / 53pg/ml, respectivamente lo cual corresponde aproximadamente a dos veces más PGF2α, esto es un claro indicador que el epitelio del endometrio bovino posee una mayor capacidad luteolítica (Tithof et al., 2007). Estudios in vivo, han demostrado que el principal estímulo fisiológico que desencadena la síntesis de prostaglandinas es la oxitocina, la cual es liberada en forma pulsátil por la neurohipófisis y el CL. Se han descrito además otros estímulos de membrana, citoplasmáticos y nucleares que regulan también la síntesis de las prostaglandinas (Woclawek et al., 2004).
Células Endometriales Estromales
En la actualidad las CEES, son utilizadas como modelo in-vitro para el estudio de las rutas principalmente luteotrópicas y algunas luteolíticas (Hirata et al., 2003). Estas células al ser sometidas a cultivo primario presentan una morfología fibroblastoide alargada 36 horas después de haber sido sembradas, lo que demuestra en parte la validez del modelo puesto que la morfología es un indicador indirecto de la viabilidad y funcionalidad de las células en cultivo (Fortier et al., 1988).
]]> Tanto las CEEP como las CEES presentan un aumento de mRNA y proteínas intracelulares a partir del tercer día de cultivo, lo cual es un indicador de los cambios metabólicos y morfológicos de las células una vez son aisladas y cultivadas. Las CEES producen ambas prostaglandinas, sin embargo la proporción de producción de PGE2 es ocho veces mayor que la de PGF2α (2.6 ng/μg vs 0.34 ng/ μg) (Woclawek et al., 2004). Lo anterior pone en evidencia la participación activa de este tejido en los procesos luteoprotectivos (Woclawek et al., 2004). El principal estímulo fisiológico para que se desencadene la síntesis de prostaglandinas en las CEES, es el TNFα producido por ellas mismas (Gabler et al., 2009) y por células inmunitarias como los linfocitos y macrófagos indiferenciados (Skarzynski et al., 2000 b) (Figura 2).
Síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino
Síntesis de PGF2α y PGE2 en las CEEP
El aumento de la oxitocina luteal durante los días 15 al 18, induce un aumento en la síntesis de PGF2α y PGE2 en las CEEP y en menor proporción en las CLG y CLP, activando principalmente las rutas luteolíticas (funcional y estructural), que desencadenan la disminución de la producción de progesterona y la apoptosis de las células luteales (Kim et al., 2003).
Las CEEP poseen la capacidad de regular la expresión de receptores de oxitocina en su membrana dependiendo del estadío fisiológico del animal (ciclicidad, gestación o anestro). Una la oxitocina se une a su receptor, estimula una proteína tipo G, induciendo la producción de diacil glicerol (DAG) e insositol tres fosfato (IP3), éste último induce la liberación de las reservas intracelulares de calcio del retículo endoplásmico. El DAG se une a la proteína quinasa C (PKC) y le induce un cambio conformacional desplazándola de la membrana celular hacia el citosol; ésta fosforila a la proteína quinasa (RAF), la cual con sus residuos de serina/ treonina fosforila la MEK, (proteína activada por mitógenos), y esta a su vez fosforila la MAP Kinasa, cuyos sustratos son las fosfolipasas 2G6 (PLA2G6) y la fosolipasas 2G4C (PLA2G4C) las cuales producen PGF2α y PGE2, respectivamente (Tithof et al., 2007).
Una vez activadas la PLA2G6 y la PLA2G4C clivan el AA de la membrana en las CEEP, aumentando las concentraciones de éste en su forma libre intracelular, luego el AA debe pasar por dos reacciones: ciclooxigenación y peroxidación para producir prostaglandina G2 (PGG2) y posteriormente prostaglandina GH2 (PGH2) respectivamente. Ambas reacciones las ejecuta en diferentes sitios catalíticos de la prostaglandina H endoperoxidasa sintasa (PGHS) conocida también como ciclooxigenasa (COX) (Mattos et al., 2003; Spencer et al., 1995).
La ciclo-oxigenación, consiste en la formación de un enlace cíclico, entre el carbono once y el nueve (C: 11-9) del AA, y la peroxidación es el proceso por el cual el carbono dieciséis de la PGG2, pierde una molécula de oxígeno. La última reacción, consiste en que la PGH2 sufre un proceso de isomeración mediante las isomerasas: prostaglandina E2 sintasa citoplasmática (cPGES), prostaglandina E2 sintasa citoplasmática microsomal tipos 1 y 2 (mPGES1) y (mPGES2), las cuales producen PGE2 (Ivanov et al., 2004). Si por el contrario la PGH2 sufre un proceso de reducción (mediante la reductasa prostaglandina F sintasa (PGFS) se genera PGF2α. Las prostaglandinas sintetizadas salen de la célula endometrial por transporte pasivo y por medio de difusión pasan a la arteria ovárica donde son transportadas por proteínas transportadoras de prostaglandinas (PGT) (Arosh et al., 2002) y llegan hasta el CL donde desencadenan los procesos de luteólisis (Olivera et al., 2007) o luteotropismo (Arosh et al., 2004).
Existen dos isoformas de la PGHS, que se clasifican según el orden en el que fueron descubiertas, PGHS1 y PGHS2. Estas enzimas son productos de diferentes genes y comparten una homología del 75 al 85% entre las especies en las que se han aislado, ambas formas están ubicadas en el retículo endoplásmico y en la membrana nuclear. La mayor diferencia entre PGHS1 y PGHS2, es la expresión del gen que codifica para ellas, siendo el gen para la PGHS1 constitutivo y el gen para la PGHS2 inducible. Este último responde de forma rápida a señales extracelulares como AA, AL, AMPc, entre otros (Ivanov et al., 2004; Tithof et al., 2007) (Figura 3).
]]> Síntesis de PGF2α y PGE2 en las CEESEl TNFα es una citoquina producida por el endometrio en diferentes concentraciones durante todo el ciclo estral de la vaca, y por células inmunitarias como los linfocitos T en condiciones fisiológicas o patológicas como endometritis subclínica y clínica (Gabler et al., 2009). Inicialmente se descubrió que en humanos y ratas el TNFα aumentaba la síntesis de PGF2α por el endometrio, sin embargo no se conocía el efecto en bovinos. Finalmente los resultados de investigaciones en el tema, concluyeron que éste aumentaba la síntesis de PGF2α tanto en la fase folicular como en la luteal. Por lo anterior el TNFα, fue propuesto como posible mediador en el proceso de luteólisis (Miyamoto et al., 2000; Skarzynski et al., 2000 a).
Las CEES poseen receptores de membrana para el TNFα, se han reportado dos biotipos: el TNF-R1 y TNF-R2, que activan diferentes rutas moleculares (Skarzynski et al., 2000 b). El mecanismo de acción de TNFα en las CEES no se conoce a profundidad, pero en las células endoteliales aumenta la producción de la fosfolipasa tipo 2 (FL2) mediante segundos mensajeros, induciendo a la acumulación de AA en el citosol, lo que activa las enzimas involucradas en la síntesis de prostaglandinas, principalmente la PGHS1 y PGHS2. Después de activadas las enzimas la síntesis toma las mismas rutas bioquímicas que en las CEES (Clark et al., 1988) (Figura 4).
Señales moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 en el endometrio bovino
Ácido Linoléico
Existe gran controversia sobre los efectos reproductivos de la suplementación en vacas de producción con grasas de sobre paso ricas en AL. Algunas investigaciones han mostrado que la síntesis de PGF2α en el endometrio disminuye en animales suplementados con AL (Cheng et al., 2005; Thatcher et al., 1994) sin embargo, otras demuestran que la PGF2α aumenta con la suplementación, afectando directamente la duración del intervalo interestro y el reconocimiento materno embrionario (Robinson et al., 2002).
El AL es un ácido graso esencial poliinsaturado, el cual el organismo transforma en dihomo gamma linoléico (DGLA, 20:3, n-6) y en ácido araquidónico (AA, 20:4 n-6), reacciones que son mediadas principalmente por las enzimas ∆5 y ∆6 desaturasas y por la coenzima-A elongasa (Sprecher, 2000). Éstas elongan la cadena hidrocarbonada y realizan diferentes desaturaciones al ácido graso, el DGLA y el AA, son transformados por las COX en prostaglandinas de la serie 1 y 2 respectivamente (Cheng et al., 2004).
El mecanismo molecular por el cual el AL afecta la síntesis de PGF2α y PGE2 en las células endometriales no es claro, algunos estudios recientes muestran que el AL modula la expresión de algunos genes relacionados con la producción de la maquinaria enzimática involucrada en la síntesis de prostaglandinas (Cheng et al., 2005; Cheng et al., 2005) (Figuras 3 y 4).
]]> El mecanismo de acción del AL y de sus isómeros como el ácido linoléico conjugado (ALC) involucra la activación o no de la PKC mediante la producción de forbol 12,13 dibutirato, el cual es una molécula que tiene la capacidad de forforilar diversos compuestos celulares como la PKC y la bomba sodio potasio ATPasa, además tiene la capacidad de regular la expresión génica mediante la activación directa de promotores nucleares (Rodríguez et al., 2006). En células endometriales bovinas sometidas a diferentes concentraciones de AL, se reconoce la activación de genes codificantes para la PGHS2 favoreciendo la síntesis de prostaglandinas (Caldari et al., 2006) (Figuras 3 y 4).Ácido Araquidónico (AA)
El AA es un ácido graso esencial (20:4 n-6), principal precursor de las prostaglandinas de la serie 2; puede ser consumido en la dieta en forma de araquidonato como parte estructural de un triacilglicérido o puede ser biotransformado endógenamente a partir del consumo de AL (Cheng et al., 2004).
En 1997 se demostró que la PGHS1 y PGHS2 poseen una afinidad específica para el AA, dependiendo básicamente del origen del mismo. Si el AA proviene del espacio extracelular la peroxidación y posterior cilooxigenación la realizará la PGHS1, pero si la fuente de AA es intracelular la encargada de la reacciones es la PGHS2, esto demuestra una afinidad origen-específica y puede ser una vía reguladora de la biosíntesis de las prostaglandinas (Swinney et al., 1997).
En estudios in-vitro sé demostró la capacidad del AA para activar tanto la PGHS1 como la PGHS2 aún cuando fueron sometidas a inhibidores alostéricos específicos. También se ha descrito al AA como un factor epigenético el cual puede regular la expresión de genes relacionados con la síntesis de PGF2α y PGE2. Parent et al. (2003a), demostraron en cultivo de células endometriales que el AA aumenta la expresión de genes para la PGHS2 a las 12 horas pos-siembra, sin embargo el gen para la PGHS1 no aumentó su expresión en ninguno de los tiempos de medición, además el AA aumentó directamente la concentración de PGF2α y PGE2 a las 24 horas pos-siembra en el sobrenadante celular. El mecanismo de acción del AA propuesto esta relacionado con la activación génica directa e indirecta de la PGHS1 (Parent et al., 2003 a) (Figuras 3 y 4).
Oxitocina
La oxitocina es un potente factor que regula la activación de las distintas fosfolipasas en las CEEP y CEES, dando inicio a la biosíntesis de prostaglandinas. También es considerada la principal señal molecular uterotónica, lo que permitió su uso para aumentar las contracciones miometriales y favorecer la presentación del parto en la mujer (Chard, 1989).
Este neuropéptido es producido principalmente en los núcleos supraóptico y paraventricular del hipotálamo, sin embargo en algunos mamíferos como la cabra, la oveja y la vaca, es sintetizada y liberada en grandes cantidades por el CL (> 1 μg/g tejido). La secreción de oxitocina ocurre mediante mecanismos de exocitosis que implican cambios en la conformación del citoesqueleto en las CLG y CLP (Poyser et al., 1995; Salli et al., 2003).
Los efectos fisiológicos de la oxitocina están regulados por la unión de esta a su receptor, ubicado en la membrana de las células que constituyen el endometrio y el miometrio bovino. La expresión de estos receptores está regulada principalmente por los estrógenos producidos durante la dinámica folicular, que aumentan el mRNA para el receptor de oxitocina y su expresión en la membrana plasmática (Farina et al., 2007). El mecanismo de acción de la oxitocina ha sido explicado previamente en la presente e involucra la activación de la PKC por medio del DAG y el IP3 (Figura 3).
Factor de Necrosis Tumoral tipo Alpha
]]> El efecto del TNFα en el aparato reproductivo en mamíferos ha sido ampliamente estudiado. En 1989 se determinó la concentración del TNFα en mujeres gestantes y no gestantes, en donde se observó que las mujeres gestantes presentaban niveles muy bajos (2.5 pg/ml) comparados con los niveles en mujeres no gestantes (16.2 pg/ml), estos valores sugirieron que en mujeres gestantes hay una supresión de la actividad macrocítica, lo que favorecería la supervivencia embrionaria y fetal (Voigt et al., 1989).El TNFα posee dos biotipos de receptores en la membrana plasmática de las CEES, el TNF-R1 y TNF-R2 ambos acoplados a una proteína G trimérica. Una vez activados se estimula la síntesis de PGF2α y PGE2, el estímulo con TNFα en las CEEP, no afecta la síntesis de estas prostaglandinas indicando que el estímulo es específico para las CEES (Skarzynski et al., 2000).
El mecanismo de acción del TNFα mediado por el TNF-R1 involucra la activación de la PKC, la cual a su vez y finalmente activa las fosfolipasas tipo C y A2, el efecto de esta última induce una acumulación del AA en el citoplasma de las CEES, lo que induce la activación de la PGHS1 y PGHS2 induciendo la peroxidación y ciclooxigenación del AA (Skarzynski et al., 2008, Skarzynski et al., 2000), a su vez TNFα induce activación de la expresión génica y una sobreregulación del gen para PGHS2 aumentando la concentración activa de esta enzima (Okuda et al., 2004). Existen múltiples factores que regulan el efecto del TNFα en las CEES, dentro de los cuales se encuentra el interferón-τau, el cual afecta directamente la producción de la PGHS2, disminuyendo principalmente la síntesis de PGF2α, este efecto favorece el reconocimiento materno embrionario. Sin embargo, se han reportando efectos tanto luteolíticos (1 ụg) como luteotrópicos (10 ụg) del TNFα los cuales dependen básicamente del la dosis del mismo (Skarzynski et al., 2008) (Figuras 3 y 4)
Oxido Nítrico (NO)
El NO es un radical libre que hace parte de las también conocidas como especies reactivas de oxígeno (EROs), que son producidas primariamente a través de la cadena de trasporte de electrones en la membrana interna mitocondrial, pero también son producidos en el citoplasma por la NADPH-oxidasa unida a membrana por la enzima citocromo p450 y por el sistema xantina-xantina oxidasa (Gilbert et al., 1999). Las EROs deben ser rápidamente catabolizadas para evitar el estrés oxidativo celular y la disfunción mitocondrial, que puede conllevar al desencadenamiento de apoptosis (Lu et al., 2009). Este radical es producido en grandes cantidades por las células endoteliales, sin embargo, en la actualidad se conoce que el endometrio bovino produce NO el cual es sintetizado por la óxido nítrico sintasa, la expresión de esta determina la cantidad de NO producido en un momento dado. El NO estimula la síntesis de prostaglandinas en las CEEP y CEES, teniendo la capacidad de inducir de forma preferencial la activación de las enzimas relacionadas con la síntesis de PGE2. Esta acción del NO y las altas concentraciones del TNFα conjunto a la de PGE2, son responsables de los efectos luteotrópicos durante la ventana de reconocimiento materno de la preñez (Woclawek et al., 2004). El mecanismo de acción del NO involucra la activación de la guanilato cliclasa y la producción del guanosin monofosfato cíclico (GMPc), el cual a su vez podría activar directamente las diferentes fosfolipasas C y A2 involucradas en la síntesis de prostaglandinas (Acosta et al., 2008) (Figuras 3 y 4).
Interferón τau
El Interferón-τau es una citoquina producida por diversos genes expresados en las células trofoectodérmicas del blastocisto en la etapa que precede a la implantatoria, alcanza niveles máximos durante los días 15 al 17 y se sintetizá hasta el día 28 de gestación (Arosh et al., 2004 y 2002). No sólo media procesos inmunológicos sino también es el principal modulador endocrino para la producción de PGE2 en CEEP y CEES (Walker et al., 2009). El Interferón-τau es el principal factor antiluteolítico, favorece el proceso de reconocimiento materno embrionario y la posterior implantación, aunque su mecanismo de acción no está totalmente claro, regula la síntesis de prostaglandinas en varios niveles de las rutas para la síntesis de la PGF2α y PGE2 (Binelli et al., 2000; Cheng et al., 2006; Okuda et al., 2004; Parent et al., 2003b).
El primer mecanismo de regulación propuesto actúa por efectos inhibitorios directos, sobre la expresión de la PGHS2 y de las FLA2 relacionadas con la síntesis de PGF2α, esta acción disminuye la concentración de PGF2α y de producción neta de AA libre (Cheng et al., 2006), sin embargo algunos de los estudios realizados coinciden en que el Interferón-τau, aumenta la expresión del la PGHS2 y de PGE2. Lo anterior evidencia algunos vacíos en el conocimiento y permite proponer nuevos niveles de regulación en la ruta donde posiblemente participa el interferón-τau (Parent et al., 2003 a). Experimentos in-vitro realizados en CEEP sometidas a forbol 12,13 dibutirato que activa la PKC, demostraron que posiblemente el Interferón-τau mediante la interacción con su receptor y activación de segundos mensajeros, inhibía la PKC ya que se disminuía la producción de PGF2α inducida por los ésteres de forbol al agregar Interferón-τau. Este mismo efecto de bloqueo del estímulo mediado por Interferón-τau se presentó ante señales moleculares como la de la oxitocina, TNFα y NO (Arosh et al., 2002; Binelli et al., 2000; Okuda et al., 2004).
Un segundo nivel de regulación es que el Interferón-τau estabiliza los receptores para la progesterona en el endometrio e inhibe la expresión génica de los receptores de estrógenos y oxitocina durante el proceso de reconocimiento materno embrionario, lo cual disminuye la biosíntesis de PGF2α y PGE2, comparado con el estímulo generado sólo por la oxitocina (Spencer et al., 1996; Tithof et al., 2007).
En vacas preñadas el mRNA de los genes que codifican para el receptor de la oxitocina y de los estrógenos fueron dos veces más bajos comparados con los niveles de vacas vacías ciclando. La interacción de los estrógenos con su receptor nuclear activa la expresión del gen que codifica para el receptor de oxitocina, al reducirse el mRNA para el receptor de estrógenos se afecta la expresión del receptor de oxitocina disminuyendo así la cantidad de receptores disponibles para expresarse en las membranas plasmáticas de las CEEP (Arosh et al., 2004; Arosh et al., 2002; Cheng et al., 2006; Spencer et al., 1996; Spencer et al.,2000 b) (Figuras 3 y 4).
]]> EstrógenosLos estrógenos son producidos principalmente en la corteza adrenal y los folículos ováricos, mediante una ruta esteroidogénica común. Junto con los progestágenos, los estrógenos regulan el ciclo estral bovino mediante la modulación de la producción y liberación de la PGF2α (Miguez et al., 2005; Woclawek et al., 2005). Se observó que vacas sometidas a la administración de 17-β-estradiol en el día 13 del ciclo estral incrementaban la producción de PGF2α, lo que sugirió que los estrógenos tenían una potente actividad luteolítica indirecta (Woclawek et al., 2005). Los estrógenos tienen la capacidad de regular en varios niveles la ruta de síntesis de prostaglandinas en el endometrio bovino, mediante vías génicas o no génicas (Woclawek et al., 2004).
El primer nivel de regulación génica involucra la expresión de la PGHS2, en las células endometriales bovinas permitiendo el aumento de la tasa de peroxidación y ciclooxigenación del AA, los primeros acercamientos respecto a estas rutas de regulación se realizaron en células endoteliales cultivadas in-vitro (Hermenegildo et al., 2006).
El segundo nivel de regulación no génica, involucra la activación de segundos mensajeros como el AMPc, PKA y las fosfolipasas tipo C, esto aumentaría la tasa de clivaje de ácidos grasos de membrana y por ende la concentración de AA libre en el citoplasma (Katzenellenbogen, 1996).
El tercer nivel de regulación en la ruta de síntesis génico, comprende el aumento de los receptores de la oxitocina en las CEEP y posiblemente los receptores para el TNFα en las CEES. Los estrógenos una vez se unen a su receptor activan las secuencias promotoras para la expresión del mRNA para el receptor de oxitocina, aumentando la traducción del mRNA y la expresión del receptor en la membrana plasmática. El posible mecanismo por el cual los estrógenos afectan la expresión del receptor para TNFα en las CEES no está totalmente dilucidado (Cheng et al., 2006; Spencer et al., 1996; Spencer et al., 1995) (Figuras 3 y 4).
Fitoestrógenos
Los fitoestrógenos son compuestos con actividad estrogénica endógena derivados de los metabolitos secundarios en algunas plantas o forrajes (Liu et al., 2009). Estos pueden inducir efectos benéficos o adversos en diversos sistemas y aparatos como el reproductivo. Los fitoestrógenos se clasifican en familias las cuales presentan diferente actividad biológica y efectos. La Daidzeina (DAI) y la Genisteina (GEN) son los principales fitoestrógenos presentes en la soya, los cuales pueden afectar algunos procesos reproductivos como la gestación en diferentes especies, mediante la activación de los procesos luteolíticos funcionales y estructurales (Woclawek et al., 2005).
La DAI y la GEN aumentan la síntesis de PGF2α y PGE2 en las CEEP y CEES, activando rutas celulares génicas, estos tienen la capacidad de estimular los receptores de estrógenos nucleares, activando mediante rutas enzimáticos la PKC y las fosfolipasa tipo C (Woclawek et al., 2005).
Los fitoestrógenos aumentan preferencialmente la síntesis y secreción de la PGF2α en las CEEP, alterando la proporción de producción entre de PGF2α y PGE2 tanto en las CEEP como en las CEES, esto sugiere un efecto luteolítico de los fitoestrógenos los cuales pueden alterar de manera directa el proceso de reconocimiento materno embrionario (Woclawek et al., 2004).
Además de las anteriores, se han estudiado otras señales moleculares que pueden también afectar la síntesis de PGF2α y PGE2 en las CEEP y CEES, dentro de estas que se encuentran la progesterona, los glucocorticoides, las interleucinas tipo 1 y 2, el factor de crecimiento vascular endotelial, y el factor de crecimiento epidermal entre otras. Condiciones patológicas como la endometritis subclínica y clínica afectan directamente la expresión de las enzimas relacionadas con la síntesis de PGF2α y PGE2 (Krishnaswamy et al., 2010; Tasaki et al., 2009) (Figuras 3 y 4)..
]]> Se concluye que la producción de prostaglandinas por el endometrio bovino está regulada de forma multifactorial y que los eventos fisiológicos regulados por ellas dependen de diferentes señales moleculares. Se evidencia que aún existen muchos vacíos en el conocimiento, principalmente en los mecanismos de acción de algunas señales moleculares. La actualización en las nuevas técnicas de laboratorio ha permitido el descubrimiento de nuevas señales moleculares que afectan la síntesis de PGF2α y PGE2 cuyos, resultados puestos en contexto, nos permiten aproximarnos al entendimiento de los principales procesos fisiológicos en la reproducción bovina.
Agradecimientos
A la Universidad Nacional de Colombia por la financiación del Proyecto “Efecto in vitro del ácido linoléico sobre la producción de prostaglandinas F2 alpha (PGF2α) y prostaglandina E2 (PGE2) en células endometriales bovinas” Código: 20101007614, a la Fundación Universitaria San Martin y a Colciencias.
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