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DR. CESAR A. MEZA-HERRERAUNIVERSIDAD AUTÓNOMA CHAPINGO
UNIDAD REGIONAL UNIVERSITARIA DE ZONAS ÁRIDAS
BERMEJILLO, DURANGO, MÉXICO.
LOS AMINOÁCIDOS EXCITADORES COMO NEUROMODULADORES DE LA REPRODUCCIÓN CAPRINA
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBAPOSGRADO EN ZOOTECNIA & GESTIÓN SOSTENIBLE:
GANADERÍA ECOLÓGICA E INTEGRADACAMPUS UNIVERSITARIO DE RABANALES
JUNIO, 2011
SNC
GnRH
FSHLH
HIPOFISIS
TECA
GRANULOSA
IGF-1FGF
OVARIO
± E2
HIPOTALAMO
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
GnRH
FSHLH
CONSUMO VOLUNTARIO
ALIMENTO SUPLEMENTO
NUTRIENTES
HORMONASMETABÓLICAS
CONDICION CORPORAL
SENSORES METABOLICOS
HIPOTALAMO
TECA
GRANULOSA
IGF-1 FGF
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
SUPLEMENTACIÓN PROTÉICA
SEÑALNEUROENDÓCRINA
-Gametogénesis-Fertilización
-Embriogénesis
PROTEÍNA
FUNCIÓNMETABÓLICA
-Lactancia-Pubertad
-Crecimiento fetal
ARG HIS MET ASP GLU ASP
PEPTIDASAS
PROTEASAS
PÉPTIDOS
AMINOPEPTIDASASCARBOXIPEPTIDASAS
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
AMINOÁCIDOS
Regulador Función Neuroendócrina
HIPOTÁLAMOGLUT R IONOTRÓPICOS
GLUT R METABOTRÓPICOS
SUPLEMENTACIÓN DE PROTEÍNA
Aprendizaje y Memoria
Alzheimer, Parkinson, & Epilepsia
GLUT, Principal Neurotransmisor
N-METIL-D-ASPARTATO, NMDAKAINATO
DL-AMINO METIL ACIDO PROPIONICO, AMPA
mGluR-1 & 5mGluR-2 & 3
mGluR-4, 6, 7 & 8
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
AMINOÁCIDOS
HIPOTÁLAMOGLUT R IONOTRÓPICOS
GLUT R METABOTRÓPICOS
HIPÓFISIS(ACTH, PRL, GH
LH & FSH)
GnRH
SUPLEMENTACION DE PROTEINA
Neuroendocrinología Reproductiva
Modulador de la Pubertad
Modulador de la Estacionalidad
Modulador de la Eficiencia Reproductiva ? ? ? ?
PROTEÍNAS TRANSPORTADORAS
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
AMINOÁCIDOS NEUROEXCITADORES & ACTIVIDAD REPRODUCTIVA EN CABRAS
BAJO FOTOPERÍODOS DECRECIENTES (26° LN)
I. EFECTO SOBRE LA ACTIVIDAD OVÁRICA TOTAL
II. EFECTO SOBRE LA FUNCIÓN DEL EJE SOMATOTRÓPICO
III. EFECTO SOBRE LOS NIVELES SÉRICOS DE INSULINA
IV. EFECTO SOBRE LA FUNCIÓN LÚTEA & LA SÍNTESIS DE PROGESTERONA
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
FSHLH
TECA
GRANULOSA
IGF-1FGF
SUPLEMENTACIÓN
SENSOR METABÓLICO
HIPÓFISIS
HIPOTÁLAMO
GnRH
?
GLUGLUGLU
EXPERIMENTO - 1
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
MATERIAL & METODOSLOCALIZACIÓN DEL ÁREA EXPERIMENTAL & CONDICIONES AMBIENTALES. Elestudio se realizó en la Unidad de Investigación Caprina Sur, UACH-URUZA,localizada en los 26° LN y 103° LO, a 1,117msnm. El área posee un clima secocálido (BW) con oscilaciones térmicas extremas, con promedios anuales deprecipitación y temperatura de 217.1 mm, y 22.3° C, respectivamente.
ANIMALES & DISEÑO DE TRATAMIENTOS. Cabras adultas (n=22, PV=46.0±3.5 kg,CC=3.38±0.03, 34 meses) con un encaste mínimo de 7/8 a Saanen y Alpina fueronaleatoriamente asignadas a uno de dos tratamientos, 1) Control, sinsuplementación (CONT, n=12; PV=46.2+3.8 kg, CC=3.4±0.03), y 2) AminoácidosExcitadores (AAE, n=10, PV=45.8+3.6 kg, CC=3.5±0.03). El grupo AAE recibió 7 mg kg-
1 PV de L-glutamato i.v. tres veces por semana del 20 de octubre al 5 dediciembre, bajo condiciones naturales de luz (fotoperíodo decreciente).
ALIMENTACIÓN. La dieta ofrecida cubrió el 110% de los requerimientosnutricionales ajustada al PV, ofreciendo por la mañana heno de alfalfa (14% PC,1.14 ENm Mcal kg-1) y ensilado de maíz (8.1% PC, 1.62 ENm Mcal kg-1), y por latarde (1800) maíz rolado (11.2% PC, 2.38 ENm Mcal kg-1).
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
PROTOCOLO DE EXPERIMENTACIÓNPeríodo Experimental: 45 días
MATERIAL & METODOS
SINCRONIZACIÓN
ESPONJA PGF2α ESTRO
AMINOÁCIDOS EXCITADORES / SOLUCIÓN SALINA
ULTRASONIDO(Toshiba, 7.5 Mhz)
-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25
GRUPO: AAE´S n = 10; PV = 45.8 ± 4.0
GRUPO: CONT n = 12;
PV = 46.2 ± 5.8
ACTIVIDAD OVÁRICA TOTAL:FA, FT, CLT, AOTFA & AOTFA
ANOVA-DCA
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
Ǿ, (mm)
2
3
4
5
6
7
8
9
-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 11 147
FASE LÚTEA F. F.
OLEADAS DE DESARROLLO FOLICULAR EN CAPRINOS
Theriogenology, 2009, 52:399-404UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
RESULTADOS & DISCUSIÓNCuadro 1. Medias de mínimos cuadrados para peso vivo (PV, kg), condición
corporal (CC, unidades), folículos totales (FT, unidades), folículos antrales (FA, unidades), cuerpos lúteos totales (CLT, unidades), actividad ovárica total – folículos totales (AOTFT, unidades) y actividad ovárica total – folículos antrales (AOTFA, unidades) en cabras suplementadas con aminoácidos excitadores (AAE) y sin suplementación (CONT) bajo fotoperíodo decreciente en la Comarca Lagunera (26° LN)
Variables AAE CONT NSO 1 EE 2 PV 43.9 45.3 0.8 1.4 CC 3.3 3.3 0.7 0.08 FT 5.3 a 3.5 b 0.02 0.61 FA 3.4 a 2.1 b 0.05 0.40 CLT 2.9 a 2.8 a 0.8 0.22 AOTFT 8.2 a 6.3 b 0.03 0.61 AOTFA 6.3 a 5.0 b 0.07 0.49 1 Nivel de significancia observado 2 EE, error estándar de medias de mínimos cuadrados más conservador. UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
CONCLUSIONES
La aplicación endovenosa de 7 mg kg-1 PV de L-glutamina los días 1, 7, 11 y 14
postestro incrementó la actividad ovárica total (FT y AOT) en cabras adultas de
la Comarca Lagunera (26° LN).
El costo estimado de la suplementación de GLUT es cercano a $ 1.0 USD por
cabra por tratamiento (incluye las cuatro infusiones). A dicho costo habría que
agregar el costo de la sincronización ya sea mediante el uso de la esponja
intravaginal o mediante el efecto macho.
Futuros estudios deberán evaluar el posible rol que la suplementación de
aminoácidos neuroexcitadores pueda ejercer sobre la expresión de ciertas
hormonas ya sea de origen metabólico o gonadotrópico las cuales, en turno,
puedan promover un efecto positivo sobre la función del eje hipotálamo-
hipofisiario-gonadal en cabras.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
SENSOR METABÓLICO
FSHLH
TECA
GRANULOSA
IGF-1FGF
GLU GLU
SUPLEMENTACIÓN
HIPÓFISIS
HIPOTÁLAMO
GLU
GnRH
?GH - IGF-1
EXPERIMENTO - 2
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
En la mayoría de los mamíferos tanto los IGF-1 como la insulina estimulan
la proliferación de las células de la teca y de la granulosa, así como la
mitogénesis y el sinergismo con las gonadotropinas para estimular la
esteroidogénesis ovárica y lograr la formación de folículos preovulatorios
(Davidson et al., 2002).
GLUTAMATO Y FUNCIÓN REPRODUCTIVA
El glutamato es reconocido como el principal neurotransmisor en el cerebroresponsable del 75% de la neurotransmisión excitadora. Dicho aminoácidoexcitador afecta muchos procesos fisiológicos debido a la existencia de ungran número de subtipos de receptores a glutamato en el SNC; > 25 (Brann,2005).
EL EJE SOMATOTRÓPICO: GH – IGF-1
Las interacciones del eje somatotrópico cuyos componentes endocrinosincluyen a la hormona del crecimiento (GH), los factores de crecimientoanálogos a insulina tipos I y II (IGF-I y IGF-II), así como las proteínasenlazadoras de IGF (IGFBP), juegan un rol esencial en la función ovárica(Barb et al., 1996).
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
EL EJE SOMATOTRÓPICO: GH – IGF-1
La GH promueve la sobrevivencia y proliferación folicular al potenciar laacción de LH, y regular positivamente la expresión de receptores a LH(I'anson et al., 2003).
El efecto foliculogénico de GH (número y diámetro), es reflejado por unincremento en la proliferación y función de las células de la granulosa(Cognié et al., 2003).
La GH previene la atresia en folículos pequeños, promoviendo elcrecimiento de los folículos >2 mm en borregas y cabras (Müller et al., 1999).
Cambios agudos o crónicos en los niveles de GH, IGF-1 e Insulina hanmostrado efectos directos a nivel ovárico sobre el desarrollo folicular, asícomo sobre el desarrollo y actividad estrogénica del folículo dominante(Mihm & Bleach, 2003).
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
PROTOCOLO DE EXPERIMENTACIÓNPeríodo Experimental: 45 días
MATERIAL & METODOS
-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25
SINCRONIZACIÓN
ESPONJA PGF2α ESTRO
AMINOÁCIDOS EXCITADORES / SOLUCIÓN SALINA
GRUPO: AAE´S n = 10;
PV = 45.8 ± 4.0
GRUPO: CONT n = 12;
PV = 46.2 ± 5.8
6 h x 15 min, GH; n=250
MUESTREO INTENSIVO
6 h x 60 min, IGF-1; n=60
AOT & GH (AUC-PULSE): ANOVA-DCA[GH] & [IGF-1]:
ANOVA-DCA-PROC MIXED-SAS
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
Cuadro 1. Medias de mínimos cuadrados para actividad ovárica total (AOT, unidades), nivel sérico de GH (ng mL-1), pulsos (GH-PULSE, unidades) y área bajo la curva (GH-AUC, unidades2) de GH, y nivel sérico de IGF-I (ng mL-1), en cabras en fase folicular media suplementadas con aminoácidos excitadores (AAE) y cabras control (CONTROL) bajo fotoperíodo decreciente en la Comarca Lagunera (26° LN)
AAE CONTROL NSO 1 EE 2 AOT 8.2a 6.3b 0.05 0.6 GH 14.36 14.36 1.00 1.00 GH-AUC 5245.9 5235.7 0.98 369.8 GH-PULSE 1.6 1.2 0.63 0.5 IGF-I 298.4 248.2 0.24 28.9
1 Nivel de significancia observado 2 Error estándar de la media
RESULTADOS & DISCUSIÓN
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
CONCLUSIONESAunque la suplementación de L-glutamato incrementó la actividadovárica total (FT, FA, AOTFT & AOTFA), no promovió diferencias entretratamientos con respecto a la función del eje somatotrópico.
La suplementación de AAE pudo invocar alguna otra señal endocrina, yasea gonadotrópica o metabólica, o alguna otra ruta neuroendocrina nodependiente de la acción del eje somatotrópico GH-IGF-1.
Alternativamente, la suplementación de glutamato pudo potencialmentehaber ejercido un efecto directo sobre los diferentes componentescelulares del ovario, particularmente sobre la expresión de ciertosreceptores de las células ováricas.
Otro efecto pudo ser ejercido mediante la activación de señalesautocrinas o paracrinas, generado un mayor reclutamiento y(o)selección foliculares, o una posible reducción en el nivel de atresiafolicular en las cabras suplementadas.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
SENSOR METABÓLICO
LH
TECA
GRANULOSA
IGF-1FGF
GLU GLU
SUPLEMENTACIÓN
HIPÓFISIS
HIPOTÁLAMO
GLU
GnRH
? INSULINA ?
EXPERIMENTO - 3
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
PROTOCOLO DE EXPERIMENTACIÓNPeríodo Experimental: 45 días
MATERIAL & METODOS
-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25
SINCRONIZACIÓN
ESPONJA PGF2α ESTRO
AMINOÁCIDOS EXCITADORES / SOLUCIÓN SALINA
GRUPO: AAE´S n = 10; PV = 45.8 ± 4
GRUPO: CONT n = 12;
PV = 46.2 ± 5.8
6 h x 15 min, LH; n=250
MUESTREO INTENSIVO
6 h x 60 min, INS; n=60
AOT & LH (AUC-PULSE): ANOVA-DCA[LH] & [INS]:
ANOVA-DCA-PROC MIXED
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
RESULTADOS & DISCUSIÓN
Cuadro 1. Medias de mínimos cuadrados para peso vivo (PV, kg), condición corporal (CC, unidades), actividad ovárica total (AOT, unidades); niveles séricos (LH, ng mL-1), área bajo la curva (LH-AUC, unidades2) y pulsos (LH-PULSE, unidades) de LH y niveles séricos de insulina (INS, ng mL-1) en cabras suplementadas con aminoácidos excitadores (AAE) y sin suplementación (CONT) bajo fotoperíodo decreciente en la Comarca Lagunera (26° LN)
Variables AAE CONT NSO 1 EE 2 PV 43.9 45.3 0.8 1.4 CC 3.3 3.3 0.7 0.08 AOT 8.2 6.3 0.05 0.61 LH 4.6 5.3 0.58 0.8 LH-AUC 1 682.8 1 926.0 0.59 316.1 LH-PULSE 3.8 3.8 1.00 0.52 INS 5.7 3.9 0.03 0.5 1 Nivel de significancia observado 2 EE, error estándar de medias de mínimos cuadrados más conservador.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
Incrementos en los niveles de insulina mediante la infusión endovenosa de
glucosa aumenta la tasa de ovulación (Bucholtz et al. 1988). En el mismo sentido,
tanto insulina como IGF-I muestran efectos directos sobre el ovario, estimulando
la proliferación de las células de la granulosa, de la teca así como la producción
de progesterona.
Además de una acción reguladora de los niveles de glucosa, la insulina parece
promover un efecto directo sobre la función ovárica en ovejas (Gong et al., 1993;
Spicer et al., 1993; Spicer y Echternkamp, 1995).
Los resultados del presente estudio sugieren que el incremento en la AOT en las
cabras suplementadas con AAE pudo ser mediado por una ruta metabólica
dependiente de insulina.
Los resultados sugieren la posibilidad de una acción co-gonadotrópica de la
insulina a nivel ovárico (Bucholtz et al., 2000), potenciando una posible acción de
LH sobre el comportamiento ovárico en las cabras suplementadas.
RESULTADOS & DISCUSIÓN
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
CONCLUSIONES
La aplicación endovenosa de 7 mg kg-1 PV de L-glutamato los días 1, 7, 11
y 14 después del estro a cabras adultas 7/8 Saanen-Alpina en la
Comarca Lagunera (26° LN) paralelo a incrementos en la AOT generó un
incremento en los niveles séricos de insulina, sin alterar la concentración
de la hormona luteinizante.
El efecto observado en los animales tratados con el neuroexcitador
glutamato, pudo haber potenciado una ruta de acción no dependiente
de gonadotropinas, con incrementos en los niveles séricos de insulina.
La insulina, en turno, puede ejercer efectos directos a nivel ovárico
promoviendo la proliferación celular de la teca y la granulosa,
aumentando la esteroidogénesis, potenciando la activación de
receptores a LH, ó promoviendo el desarrollo folicular, sin incrementos
en los niveles de secreción de LH.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
EXPERIMENTO - 4
HIPOTÁLAMO
LHRH
HIPOFISIS
CL
P4
SLC
LLC
IGF-1FGF
GLU GLU
SUPLEMENTACIÓN
GLU
LH
CL
CL
?
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
INTRODUCCIONLa fisiología reproductiva en la hembra es un proceso biológicocomplejo ya que las hembras llevan a cabo dos funcionesreproductivas distintas:
El desarrollo de los gametos, y en caso de que ocurra lafertilización del óvulo,
El mantenimiento de un feto hasta que éste tenga la capacidad desobrevivir fuera del útero.
Para controlar éstas dos funciones, el ovario posee dos sistemasendocrinos relacionados. El sistema responsable de la oogénesisconsiste de una estructura, el folículo, dentro del cual ocurre elproceso de oogénesis y se sintetiza su principal hormona, elestradiol (E2).
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
INTRODUCCION
El otro sistema endocrino, el cuerpo lúteo, es responsable delmantenimiento de la preñez y tiene como principal compuestoendocrino a la P4. Este sistema es completamente funcional durantela preñez y funciona en forma parcial en hembras no-gestantes.
Bajo condiciones normales, estos dos sistemas operan en una formasecuenciada mas que simultánea, siendo ésta secuencia de eventosde los sistemas foliculares y lúteos la que dá lugar a un ciclo estralde 21 días en la cabra.
Durante la fase folicular, el sistema opera para producir un folículomaduro listo para ser fertilizado. Posteriormente, durante la faselútea, la P4 secretada por el CL prepara al sistema reproductivo de lahembra para una posible fertilización del óvulo liberado.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
SISTEMAFOLICULAR
HIPOTALAMO
GnRH
FSHLH
HIPOFISIS
TECA
GRANULOSA
IGF-1FGF
CL P4FLSLC
LLC
IGF-1FGF
SISTEMALÚTEO
UTERORMP
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
LH
HIPOTÁLAMO
LHRH( + )
HIPOFISIS
CL
( - )
ESTIMULA SECRECIÓN DE NUTRIENTESEN OVIDUCTO Y ÚTERO
RECONOCIMIENTO MATERNO DE LA PREÑEZ
INHIBE CONTRACCIONES MIOMETRIALESEN UTERO
AUMENTA EL APORTE SANGUÍNEO ALENDOMETRIO
SLC
LLC
IGF-1FGF
INDUCE CAMBIOS ESTRUCTURALES DURANTE LA PLACENTOGÉNESIS
INCREMENTA LA VISCOCIDAD DEL MOCO CERVICAL
P4
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
PROTOCOLO DE EXPERIMENTACIÓNPeríodo Experimental: 45 días
MATERIAL & METODOS
-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25
SINCRONIZACIÓN
ESPONJA PGF2α ESTRO
AMINOÁCIDOS EXCITADORES / SOLUCIÓN SALINA
GRUPO: AAE´S n = 10; PV = 45.8 ± 4
GRUPO: CONT n = 12;
PV = 46.2 ± 5.8
2 x semana, P4; n=84
MUESTREO INTERMITENTE
ULTRASONIDO(Toshiba, 7.5 Mhz)
AOT & VLT(4/3 π R3) * CLT
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
RESULTADOS & DISCUSIÓN
Cuadro 1. Medias de mínimos cuadrados de cuerpos lúteos totales (CLT, unidades), volumen lúteo total (VLT, mm2) y niveles séricos P4 (ng mL-1), en cabras suplementadas con aminoácidos excitadores (AAE) y sin suplementación (CONT) bajo fotoperíodo decreciente en la Comarca Lagunera (25° LN)
AAE CONTROL E. E 1 NSO 2
CLT 2.9 a 2.8 a 0.22 0.82 VLT 2066.0 a 2444.0 a 543.1 0.90 P4 4.6 a 4.5 a 0.37 0.80 1 EE, error estándar de medias de mínimos cuadrados más conservador 2 Nivel de significancia observado.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
HIPOTÁLAMO
LHRH
HIPOFISIS
CL P4SLC
LLC
IGF-1FGF
GLU GLU
SUPLEMENTACIÓN
GLU
LH
CL
CL
XX
X
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
CONCLUSIONESLos promedios globales para CLT, VLT y P4 fueron 3.03, 2,180.3 mm3, y 4.88
ng mL-1, respectivamente, sin observar diferencias (P>0.05) entre
tratamientos para dichas variables.
Los resultados observados sugieren que la aplicación endovenosa de 7
mg kg-1 PV de L-glutamato los días 4, 8, 12 y 17 después del estro, no
generó una mayor eficiencia en los diferentes componentes celulares
lúteos.
En el mismo sentido, sugieren que no existió un incremento en la función
de los grupos enzimáticos que definen las rutas esteroidogénicas que se
reflejara en una mayor síntesis de progesterona.
UACH-URUZA, C.A. MEZA-HERRERA
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