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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO Actividad 5´-desyodasa durante diferentes etapas de diferenciación y funcionalidad de la próstata. T E S I S Que para obtener el grado de: MAESTRO EN CIENCIAS (NEUROBIOLOGÍA) PRESENTA Q.F.B. Silvia Alejandra López Juárez DIRECTOR DE TESIS: Dra. Rocío Brenda Anguiano Serrano Santiago de Querétaro, Qro. 2006 INSTITUTO DE NEUROBIOLOGÍA CAMPUS UNAM, JURIQUILLA, QRO. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. La presente tesis se realizó en el Laboratorio de Metabolismo Energético del Instituto de Neurobiología, UNAM-Campus Juriquilla, bajo la tutoria de la Dra. R. Brenda Anguiano Serrano. Este trabajo fue apoyado parcialmente por CONACYT 44976-M y PAPIIT (DEGAPA-UNAM) IN224602. Beca por parte del CONACyT, No. 184932 y beca complementaria otorgada por la Dirección General de Estudios de Posgrado de la UNAM (DEGEP-UNAM) No. de cuenta 504010969. AGRADECIMIENTOS A la Dra.Brenda Anguiano y a la Dra Carmen Aceves por el incondicional apoyo y cariño que han dedicado a mi formación. A la Q.F.B. Guadalupe Delgado, T.L.C. Felipe Ortiz Cornejo y por su apoyo técnico y amistad. Al M.V.Z. Martín García Servín (Bioterio INB), Q. Leonor Casanova Rico y Yolanda Orduña (Unidad de enseñanza INB), ISC. Nydia Hernández Rios e Ing. Leopoldo Martínez (Unidad de análisis de Imáganes INB) así como a los Ing. Alberto Lara y Omar González (Unidad de cómputo INB) A los miembros de mi comité tutoral: Dra. Berta Fenton, Dr. Raúl Paredes por sus valiosos comentarios cada semestre. A los miembros del jurado por sus aportaciones para mejorar este trabajo: Dra. Ma. Elena Hernández Aguilar, Dra. Aurea Orozco Rivas, Dra. Ma. Carmen González Castillo y Dr. Jorge Larriva Sahd. A todos mis compañeros de laboratorio Nuri, Yunuén, Ofelia, Elvira, Laura, Pablo y Omar por colaborar de alguna forma en este trabajo, pero sobre todo por su amistad. A los amigos con quienes he compartido esta etapa de mi vida, especialmente a Clara, Marisela, Adriana, Maricela Luna y Frank. DEDICATORIA Este trabajo lo dedico con todo mi cariño: A mi querida familia: Silvia Juárez, Silvestre López, Josué y Silvestre Que me han acompañado en cada paso, han creído en mí y con amor me han guiado a lo largo de mi vida. A Salvador Jaime Que me inspiras a ser una mejor persona, por los años que hemos compartido con sus cosas buenas, las no tan buena y las que nos quedan por vivir. Silvia Alejandra López Juárez ÍNDICE GENERAL RESUMEN 1 ABSTRACT 2 ABREVIATURAS 3 1. INTRODUCCIÓN 5 2. ANTECEDENTES 6 2.1 PRÓSTATA 6 2.1.1 GENERALIDADES 6 2.1.2 ANATOMÍA E HISTOLOGÍA 6 2.1.4 CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN 8 2.1.6 CARACTERISTICAS LÓBULO ESPECÍFICAS DE LA PRÓSTATA 12 2.2 HORMONAS TIROIDEAS (HT) 15 2.2.1 GENERALIDADES 15 2.2.2 REGULACION DEL EFECTO BIOLÓGICO 16 2.2.3 PARTICIPACIÓN DE LAS HT DURANTE EL DESARROLLO Y EL ENVEJECIMIENTO 18 2.2.4 INFLUENCIA DE LAS HT SOBRE LA REPRODUCCIÓN 19 2.2.5 INFLUENCIA DE LAS HT EN PRÓSTATA 19 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA 21 4.HIPÓTESIS 22 5.OBJETIVOS 22 5.1 OBJETIVO GENERAL 22 5.2 OBJETIVOS PARTICULARES 22 Silvia Alejandra López Juárez 6. MATERIALES Y MÉTODOS 23 6.1 MATERIAL BIOLÓGICO 23 6.2 DISEÑO EXPERIMENTAL 23 6.1.1 EXP 1. CARACTERIZACIÓN LÓBULO-ESPECÍFICA DE LA ACTIVIDAD DESYODATIVA DURANTE LA ONTOGENIA 23 6.1.2 EXP 2. EFECTOS DE LA ACTIVIDAD SEXUAL SOBRE LA PRÓSTATA 24 6.3 EVALUACIÓN DE LA CONDUCTA SEXUAL 25 6.4 MÉTODOS ANALÍTICOS 25 6.5 ANÁLISIS HISTOLÓGICO 26 6.6 ANÁLISIS ESTADÍSITICO 27 7 RESULTADOS 28 7.1 CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD DESYODATIVA DURANTE LA ONTOGENIA 28 7.1.1 PESO CORPORAL Y PROSTÁTICO 28 7.1.2 ACTIVIDAD DESYODATIVA 29 7.2 EFECTO DE LA ACTIVIDAD SEXUAL SOBRE LA PRÓSTATA 32 7.2.1 CONDUCTA SEXUAL 32 7.2.2 PESO PROSTÁTICO 32 7.2.3 ACTIVIDAD DESYODATIVA 33 7.2.4 ANÁLISIS HISTOLÓGICO 36 7.2.5 ACTIVIDAD DE LA FOSFATASA ÁCIDA 38 8.DISCUSIÓN 40 9. CONCLUSIONES 45 10. REFERENCIAS 46 11. ANEXOS 54 11.1 I. EVALUACIÓN DE LA CONDUCTA COPULATORIA 54 Silvia Alejandra López Juárez 11.2 II. ANÁLISIS HISTOLÓGICO 56 11.3 III MÉTODO DE BRADFORD 60 11.3 IV TÉCNICA DE LIBERACIÓN DE RADIOYODO 63 11.3 V MÉTODO HILLMANN 70 Silvia Alejandra L6pez Juárez RESUMEN La próstata es una glándula del aparato reproductor masculino, cuya función es mantener la viabilidad de los espermatozoides. En los roedores esta constituido por tres pares de lóbulos: ventral es (V), dorsolaterales (OL) y anteriores (A). En la próstata de rata púber hemos mostrado la presencia de una enzima denominada desyodasa tipo 1 (01), capaz de desyodar a la tiroxlna o T4 y producir triyodotironina o T3 (hormona tiroidea activa). El propósito de esta tesis fue: 1) analizar la actividad 01 prostática a lo largo del desarrollo y determinar su distribución en los diferentes lóbulos. 2) Establecer una posible asociación entre la actividad 01 y la funcionalidad prostática. La actividad 01 se determinó en el tejido prostático de machos neonatos (1-2 semanas), prepúberes (5-6 semanas), púberes (7-8 semanas), adultos (12 y 32 semanas) y viejos (1 y 2 anos). Se evaluó el efecto de la actividad sexual a corto (4 semanas) y largo plazo (20 semanas), sobre la actividad 01. Además se realizó un análisis histológico y se cuantificó la actividad de la fosfatasa ácida prostática (FAP) como un indicador de actividad secretora. La actividad 01 se cuantificó con la técnica de liberación de radio-yodo y la actividad de FAP por el método Hillman. El análisis histológico se realizó en cortes de parafina, tenidos con hematoxlllna-eosina. Se cuantificó el área y la altura del epitelio, asl como el número de invaginaciones. Los resultados mostraron que la actividad 01 está presente en los periodos de desarrollo (pre- y pubertad) y madurez sexual, disminuyendo gradualmente en el envejecimiento. En la pubertad la mayor actividad se encontró en los lóbulos OL y en la etapa adulta en los V. La actividad sexual (corto y largo plazo) incrementó la altura del epitelio y el número de invaginaciones en todos los lóbulos, pero selectivamente aumentó la actividad 01 y de FAP en los lóbulos V. Proponemos que la actividad diferencial de 01 podrla estar relacionada con un Incremento en la producción local de T3 y esta a su vez con la maduración de la próstata en la pubertad; asl como la modulación de algunos procesos especificas del lóbulo ventral, en las ratas adultas y sexualmente activas. 1 Silvia Alejandra L6pez Juárez ABSTRACT Prostate is a male's reproductive apparatus gland which maln actino is to sep sperma viablllty. In rodents It consist of three pairs of lobes: ventral (V), dorsolateral (OL), anterior (A). In pubescentrats prostate, we have found the presence of the enzyme named deiodinase type 1 (01), which has the abllity to delodlze the thyroxlne (T4) and produce triiodothyronlne (T3). The purpose of this thesls was: 1) analyze the prostatic activity throughout the development and determine Its distributlon In the different lobes. 2) Establlsh a possible association between the 01 actlvlty and prostatic functionality. The 01 activity was determined in the neonate male's prostatlc tissue (1-2 weeks), prepubescent (5-6 weeks), pubescent (7-8 weeks), adult (12 & 32 weeks) and aged (1 & 2 years). In the 01 activity, the effect on sexual activity was evaluated over a short (4 weeks) and long (20 weeks) period of time. Furthermore, a histological analysis was carrled out and the prostatlc acld phosphatase (PAP) activity using the Hlllman method. The hlstological analysls was carried out in paraffin cuts, dyed wlth hematoxilin-eosln. The epithelium's area and helght were quantified, just like the number of Involves. The results showed that the 01 activity Is present in the perlods of development (pre- and puberty) and sexual maturlty, gradually reduclng the aging. Ourlng puberty, the highest actlvlty (over a short and long period of time) increased the epithelium's height and the number of involves in all the lo bes, but selectlvely Increase the 01 and PAP activity in the V lobes. We propose the theory that the differential actlvlty of 01, could be related with local T3 increment and prostate maturation durlng puberty, and with the modulation of some specific process of the ventral lobes, in the adult and sexually active rats. 2 Silvia Alejandra L6pez Juárez 1. ABREVIATURAS A ANOVA AR AVMA BAT BSA CT D1 D2 DHT D DD DL DTT EDTA EE FAP FAT FGF HEPES HT INB 1251_rT3 LNCaP PRL PSA PTU RA rT3 Lóbulo Anterior Análisis de varianza múltiple Ácido retinólco Asociación americana de medicina veterinaria Tejido adiposo café Albúmina sérica bovina Cuentas totales Desyodasa tipo I Desyodasa tipo II Dlhidrotestosterona Lóbulo dorsal Conductos deferentes Lóbulo dorsolateral Ditiotreltol Dietiletilendlamina Error estándar Fosfatasa ácida prostática Fosfatasa ácida total Factor de crecimiento de fibroblastos Ácido etanolsulfónico de hidroxietilplperazina Hormonas tiroideas Instituto de Neurobiologia Trlyodotironina reversa marcada radiactivamente Linea celular cancerosa de próstata humana Prolactina Antigeno especifico de próstata Propiltlouracilo Receptores a andrógenos Triyodotironlna reversa 3 rpm SNC SUG T3 T4 TCA TRs UNAM UR V VS X Zn Silvia Alejandra López Juárez Revoluciones por minuto Sistema nervioso central Seno urogenltal Triyodotlronina Tetrayodotironina Acido trlcloroacétlco Receptores a hormonas tiroideas Universidad Nacional Autónoma de México Uretra Lóbulo ventral Veslculas seminales Promedio Zinc 4 Silvia Alejandra López Juárez 5 1. INTRODUCCIÓN La próstata es una glándula mixta accesoria del aparato reproductor masculino, cuya función es secretar al plasma seminal varios componentes que en su conjunto mantienen la viabilidad y movilidad del espermatozoide (Martini, 1998). En los roedores la próstata está constituida por tres pares de lóbulos (ventrales, dorso-laterales y anteriores), cada uno de ellos con características morfológicas y fisiológicas muy particulares (Hayashi et al., 1991). La maduración total de la próstata ocurre hasta la pubertad y es en esta etapa fisiológica que se convierte en glándula activa (Hayashi et al., 1991). El papel de las hormonas tiroideas en el crecimiento y diferenciación de la próstata ha sido muy poco estudiado y los escasos estudios que existen han sido realizados en células cancerosas (Zhu y Young, 2001; Zhang et al., 1999). Estudios de nuestro laboratorio muestran que al igual que otros tejidos, la próstata de rata púber posee una enzima denominada desyodasa tipo I (D1) capaz de regular la biodisponibilidad intracelular de T3 (López-Juárez 2004). Sin embargo, se desconoce si en otras etapas del desarrollo la actividad D1 se encuentra presente. En este trabajo se analizó el patrón de actividad D1 prostática durante diferentes etapas del desarrollo, y se exploró una posible asociación entre actividad D1 y la función de la próstata. En una primera sección de la tesis se revisan los antecedentes del trabajo, enfatizando algunas aspectos sobre la estructura y función de la próstata, así como la participación de las hormonas tiroideas, en el desarrollo y la función reproductiva. En una segunda sección se desglosan los objetivos, el planteamiento del problema, la hipótesis y la estrategia experimental utilizada. La tercera parte contiene los resultados obtenidos así como la discusión y las conclusiones. Al final del escrito se encuentra una sección de anexos, en los que se detallan cada una de las técnicas utilizadas. Silvia Alejandra López Juárez 6 RESUMEN La próstata es una glándula del aparato reproductor masculino, cuya función es mantener la viabilidad de los espermatozoides. En los roedores esta constituido por tres pares de lóbulos: ventrales (V), dorsolaterales (DL) y anteriores (A). En la próstata de rata púber hemos mostrado la presencia de una enzima denominada desyodasa tipo 1 (D1), capaz de desyodar a la tiroxina o T4 y producir triyodotironina o T3 (hormona tiroidea activa). El propósito de esta tesis fue: 1) analizar la actividad D1 prostática a lo largo del desarrollo y determinar su distribución en los diferentes lóbulos. 2) Establecer una posible asociación entre la actividad D1 y la funcionalidad prostática. La actividad D1 se determinó en el tejido prostático de machos neonatos (1-2 semanas), prepúberes (5-6 semanas), púberes (7-8 semanas), adultos (12 y 32 semanas) y viejos (1 y 2 años). Se evaluó el efecto de la actividad sexual a corto (4 semanas) y largo plazo (20 semanas), sobre la actividad D1. Además se realizó un análisis histológico y se cuantificó la actividad de la fosfatasa ácida prostática (FAP) como un indicador de actividad secretora. La actividad D1 se cuantificó con la técnica de liberación de radio-yodo y la actividad de FAP por el método Hillman. El análisis histológico se realizó en cortes de parafina, teñidos con hematoxilina-eosina. Se cuantificó el área y la altura del epitelio, así como el número de invaginaciones. Los resultados mostraron que la actividad D1 está presente en los periodos de desarrollo (pre- y pubertad) y madurez sexual, disminuyendo gradualmente en el envejecimiento. En la pubertad la mayor actividad se encontró en los lóbulos DL y en la etapa adulta en los V. La actividad sexual (corto y largo plazo) incrementó la altura del epitelio y el número de invaginaciones en todos los lóbulos, pero selectivamente aumentó la actividad D1 y de FAP en los lóbulos V. Proponemos que la actividad diferencial de D1 podría estar relacionada con un incremento en la producción local de T3 y esta a su vez con la maduración de la próstata en la pubertad; así como la modulación de algunos procesos específicos del lóbulo ventral, en las ratas adultas y sexualmente activas. Silvia Alejandra López Juárez 7 ABSTRACT Prostate is a male’s reproductive apparatus gland which main actino is to sep sperma viability. In rodents it consist of three pairs of lobes: ventral (V), dorsolateral (DL), anterior (A). In pubescent rats prostate, we have found the presence of the enzyme named deiodinase type 1 (D1), which has the ability to deiodize the thyroxine (T4) and produce triiodothyronine (T3). The purpose of this thesis was: 1) analyze the prostatic activity throughout the development and determine its distribution in the different lobes. 2) Establish a possibleassociation between the D1 activity and prostatic functionality. The D1 activity was determined in the neonate male’s prostatic tissue (1-2 weeks), prepubescent (5-6 weeks), pubescent (7-8 weeks), adult (12 & 32 weeks) and aged (1 & 2 years). In the D1 activity, the effect on sexual activity was evaluated over a short (4 weeks) and long (20 weeks) period of time. Furthermore, a histological analysis was carried out and the prostatic acid phosphatase (PAP) activity using the Hillman method. The histological analysis was carried out in paraffin cuts, dyed with hematoxilin-eosin. The epithelium’s area and height were quantified, just like the number of involves. The results showed that the D1 activity is present in the periods of development (pre- and puberty) and sexual maturity, gradually reducing the aging. During puberty, the highest activity (over a short and long period of time) increased the epithelium’s height and the number of involves in all the lobes, but selectively increase the D1 and PAP activity in the V lobes. We propose the theory that the differential activity of D1, could be related with local T3 increment and prostate maturation during puberty, and with the modulation of some specific process of the ventral lobes, in the adult and sexually active rat Silvia Alejandra López Juárez 6 2. ANTECEDENTES 2.1 PRÓSTATA GENERALIDADES La próstata es una glándula de secreción mixta y junto con las vesículas seminales y las glándulas bulbouretrales, forma parte de las glándulas accesorias del aparato reproductor masculino. Aunque esta glándula no es esencial para la reproducción, gran parte del éxito reproductivo se debe a su buen funcionamiento (Pang et al, 1979). Su principal función es secretar al plasma seminal sustancias que regulan la movilidad y viabilidad del espermatozoide (Martini, 1998). Entre los principales productos de esta glándula destacan: el citrato, aminas, lípidos, zinc (Zn), inmunoglobulinas; y algunas proteínas específicas de la próstata con actividad enzimática, como el antígeno específico de próstata (PSA), la fosfatasa ácida prostática y la diaminoxidasa (Setchell et al., 1994). ANATOMÍA E HISTOLOGÍA Aunque la próstata se encuentra presente en todos los mamíferos, su morfología varia dependiendo de la especie. En los humanos está formada por un solo lóbulo, que histopatológicamente se divide en 4 zonas: estroma fibromuscular, la zona de transición periuretral, la zona periférica y la zona central (Mc Neal, 1983). En contraste, en los roedores, la glándula es simétrica y está formada por 4 pares de lóbulos: ventrales (V), dorsales (D), laterales (L) y anteriores (A). Los lóbulos D y L frecuentemente se agrupan como lóbulo dorsolateral (DL). Esta clasificación se basa en la posición que tienen los lóbulos respecto a la uretra (Figura 1) (Cunha et al., 1987). En todas las especies, la próstata es una glándula túbulo-alveolar constituida de diversos tipos celulares (Marker et al., 2003). Silvia Alejandra López Juárez 7 En la Figura 2 se muestra la organización celular tanto del estroma como del epitelio prostático. El epitelio prostático está formado por una monocapa de células columnares (epitelio secretor) y adyacentes a este epitelio, se localizan las células basales, células pluripotenciales y las células neuroendócrinas. El estroma rodea al epitelio y se encuentra formado por células del músculo liso, fibroblastos, vasos sanguíneos, terminales nerviosas y vasos linfáticos, todos ellos incluidos en una matriz extracelular de tejido conjuntivo laxo (Aumuller, 1989). La proporción entre epitelio y estroma varía entre las especies; por ejemplo, en humanos la proporción es de 1:1, mientras que en los roedores la proporción es 5:1 (Setchell et al., 1994; Cunha et al., 1987). FIGURA 2. UNIDAD FUNCIONAL DE LA PRÓSTATA. Organización de los distintos tipos celulares que conforman la próstata. Tomado de: Marker et al., 2003. FIGURA 1. DISTRIBUCIÓN LOBULAR DE LA PRÓSTATA. CD (conductos deferentes), VS (vesículas seminales), UR (uretra), A (lóbulo anterior), V (lóbulo ventral), L (lóbulo lateral), D (lóbulo dorsal). Tomado de Sugimura et al., 1986. Epitelio prostático Células neuroendócrinas Célula neuroendócrina Células basales Estroma Epitelio secretor Célula pluripotenciales Lumen Células músculo liso Fibroblastos Terminaciones nerviosas Vasos sanguíneos Vasos linfáticos Silvia Alejandra López Juárez 8 CRECIMIENTO Y DIFERENCIACIÓN En humanos, la morfogénesis de la próstata ocurre durante el período fetal (10 semanas de gestación) y se diferencia y madura en la pubertad (Setchell et al., 1994). En contraste, en los roedores el crecimiento prostático es un proceso paulatino que comienza en el último tercio de la gestación y se extiende hasta la madurez sexual (Zondek y Zondek, 1975; Cunha et al., 1987). Aunque el crecimiento y diferenciación de la próstata está modulada principalmente por los andrógenos (Cooke y Meisami, 1991); actualmente existen evidencias de la participación de otras hormonas y factores de crecimiento en estos procesos. A continuación se revisan los principales cambios que ocurren en la próstata, durante las diferentes etapas de diferenciación y funcionalidad. Período Fetal. Durante el desarrollo fetal, los primordios prostáticos emergen del epitelio del seno urogenital (SUG) (Figura 3). El SUG es una estructura que proviene del endodermo a partir del cual deriva el epitelio prostático y el estroma (Marker et al., 2003). Estudios sobre el desarrollo de la próstata enfatizan la importancia de la relación epitelio/mesénquima pues esta interacción modula la diferenciación celular del epitelio y el crecimiento de la próstata (Chung y Cunha, 1983). Adicionalmente, el desarrollo está mediado por factores humorales, principalmente por los andrógenos y sus receptores, los cuales durante el desarrollo prenatal, están presentes en el mesénquima del SUG pero ausentes en el epitelio. Ambos tipos celulares, contienen a la enzima 5 α- reductasa, que convierte la testosterona en un andrógeno más potente, la dihidrotestosterona (DHT), la cual estimula al mesénquima del SUG e induce el desarrollo de los primordios prostáticos (Bivin et al, 1980, Cunha et al., 1987, Cooke y Meismani, 1991, Timms et al., 1994). Silvia Alejandra López Juárez 9 Período Neonatal. Al momento del nacimiento, los lóbulos de la próstata de la rata ya se encuentran prácticamente formados (Figura 4), sin embargo su diferenciación aún es muy rudimentaria, pues se limita a varios cordones epiteliales sólidos los cuales progresivamente se alargan, se acanalan (fomación de lumen) y se ramifican hasta formar el epitelio prostático (Thomson et al., 2002; Hayashi et al., 1991). En esta etapa, el crecimiento de la próstata, depende además de los andrógenos, de otras hormonas como la prolactina (PRL) (Robertson et al., 2003), la hormona de crecimiento (GH) (Ruan et al., 1999) y los estrógenos (Huang et al., 2004). En la ramificación de los cordones epiteliales se ha descrito la participación de factores de crecimiento, entre los que destaca el factor de crecimiento de fibroblastos 10 (FGF-10), el cual no es dependiente de andrógenos (Thomson y Cunha, 1999). FIGURA 4. ANATOMÍA NEONATAL DE LA PRÓSTATA DE RATA. La imagen representa la próstata de una rata al día 0 postnatal. V, ventral., D, dorsal; L lateral; A, Anterior; UR, uretra; SV, Vesículas seminales; BL, vejiga; VD, vasos deferentes. Tomado de Thomson et al., 2002. FIGURA 3. SENO UROGENITAL (SUG) Y PRIMORDIOS PROSTÁTICOS. Vista ventral del aparato reproductor masculino de rata (18 días gestación), mostrando el crecimiento de los lóbulosprostáticos alrededor del SUG. Cunha et al., 1987. Silvia Alejandra López Juárez 10 Período Prepuberal. Durante este período continúa el alargamiento y la ramificación de los conductos y se ha identificado al FGF-7 como un factor importante en estos procesos (Thomson A et al., 1997). Existen evidencias de que este crecimiento no es uniforme, ya que es más rápido en la región distal que en la región proximal a la uretra. También se ha descrito un aumento importante en los niveles circulantes de PRL (Negro-Vilar et al., 1973 ), la cual induce tanto la expresión de sus propios receptores como los receptores a andrógenos. Esta interacción explica el efecto sinérgico de ambas hormonas. (Zepeda et al, 2004, Reiter et al., 1992). Pubertad. En esta etapa el patrón de ramificación está prácticamente terminado (Hayashi, 1991). El incremento en los niveles circulantes de testosterona (300 %) y un segundo aumento en los niveles de PRL (50%), están asociados con la maduración funcional y el inicio de la secreción próstatica (Negro-Vilar et al., 1973; Marker et al., 2003). Madurez sexual. Al alcanzar la madurez sexual, la próstata ya se encuentra completamente diferenciada y su velocidad de crecimiento disminuye. En este período la funcionalidad de la próstata depende de la síntesis de testosterona proveniente del testículo, así como del sistema nervioso autónomo. Existen evidencias de que el tamaño y función de la próstata están disminuidos en la próstata denervada (Wang et al, 1991). Mas aún, está bien establecido que la actividad sexual modifica tanto la estructura como la funcionalidad del lóbulo ventral de la próstata, aumentando su peso y actividad secretora (Aumuller et al, 1985). Aunque en los animales sexualmente activos no se ha detectado incremento en los niveles circulantes de testosterona, si se ha determinado un aumento intracelular en el contenido de DHT, lo cual podría explicar algunos de estos efectos (Huang et al, 1989). Envejecimiento. En humanos así como en algunas otras especies, el proceso de envejecimiento se acompaña de un incremento en el tamaño de la Silvia Alejandra López Juárez 11 próstata, lo cual puede llegar a desencadenar patologías como la hiperplasia prostática (Altam y Goodman, 1980; Cunha et al., 2004). En el caso de la rata se ha descrito que sólo algunas cepas como la Brown Norway, son susceptibles a presentar hiperplasia espontánea asociada a la edad (Banerjee et al., 1998). Otras patologías como el cáncer no se presentan de manera espontánea en la rata, sin embargo en algunas cepas como la Lobound- Wistar puede ser inducido al inyectar algún cancerígeno químico (Shirai T et al., 2000). Aunque aún no están del todo claro, se ha propuesto que el crecimiento de la próstata pudiera estar asociado a un aumento local del cociente estradiol/ testosterona (Nankin y Calkins, 1986), así como a un aumento en los niveles circulantes de prolactina (Vermeulen, 1969). Por otra parte existen evidencias de que el número de receptores a andrógenos se modifica con la edad. En ratas macho de la cepa Brown Norway esta variación es lóbulo específica, aumentando el número de receptores a andrógenos en el lóbulo dorsolateral y disminuyendo en el lóbulo ventral. Esto se ha asociado con la susceptibilidad que tiene el lóbulo DL a generar hiperplasias espontáneas durante el envejecimiento (Banerjee et al., 2001). Silvia Alejandra López Juárez 12 CARACTERÍSTICAS LÓBULO ESPECÍFICAS DE LA PRÓSTATA En la Figura 5 se muestra la organización del árbol ductal de cada uno de los lóbulos, así como el número de conductos principales y secundarios que presenta. FIGURA 5. ESTRUCTURA DEL ARBOL DUCTAL. El sistema de conductos del lóbulo ventral, se asemeja a la forma de un árbol con 2-3 conductos principales y la del lóbulo dorsal a la de un árbol con 5-6 conductos principales. El lóbulo lateral tipo 1 tiene forma de palmera con 5-6 conductos principales y el lateral tipo 2 tiene la forma de arbusto con 6-7 conductos principales. El lóbulo anterior está conformado por un solo conducto principal. (modificado de Hayashi et al., 1991) Los conductos del lóbulo anterior presentan extensos plieges epiteliales, cuyo producto de secreción es drenado hacía un conducto principal; en contraste, el lóbulo dorsolateral presenta menos plieges, los cuales son más escasos en el lóbulo ventral (Figura 6). A diferencia del lóbulo anterior, el lóbulo ventral y el dorsolateral liberan su secreción a múltiples conductos (Hayashi et al., 1991). Estudios morfológicos realizados con microscopía electrónica permiten describir diferencias en la apariencia de la superficie celular en cada uno de los lóbulos y esto además se relaciona directamente con el mecanismo de secreción epitelial. El lóbulo ventral libera su producto de secreción en forma de gránulos (mecanismo merócrino), mientras que el lóbulo anterior puede liberar sus secreciones por un mecanismo mixto, merócrino y apócrino. El mecanismo apócrino se lleva a cabo mediante la ruptura de la membrana celular, liberando Silvia Alejandra López Juárez 13 parte de los componentes celulares. En las células del lóbulo lateral se observa una superficie tipo borde “en cepillo” y en el lóbulo dorsal presenta cisternas intracelulares y vesículas que sobresalen de la superficie celular. En estos lóbulos la secreción es principalmente de tipo apócrino (Wahkqvist et al., 1996). A través de este mecanismo la próstata libera al líquido seminal nanovesículas, llamadas prostasomas, las cuales están constituidas por una membrana de bicapa lipídica, contiene grandes cantidades de colesterol, esfingomielina, Ca2+, proteínas (algunas con actividad enzimática) y pequeñas moléculas que participan en la respuesta inmune, la licuefacción del líquido seminal y la movilidad espermática. (Aümuller et al., 1997), (Stewart et al., 2004). FIGURA 6. ESTRUCTURA LÓBULO-ESPECIFICA. Se muestran fotografías de cortes transversales de cada uno de los lóbulos. Nótese que en los lóbulos anterior y dorsolateral el epitelio es más ancho y presenta invaginaciones siendo mas marcadas en el lóbulo anterior. En contraste el epitelio del lóbulo ventral no presenta invaginaciones. Mientras mayor es el número de invaginaciones, menor es el tamaño del lumen. Todas la imágenes están a un aumento de 40X. Diversos estudios apoyan la noción de que la heterogeneidad histológica de la próstata se encuentra estrechamente asociada a una diferenciación funcional (Sugimura et al., 1986). A continuación se resumen algunas de los principales diferencias funcionales. Lóbulo Ventral Aunque todos los lóbulos son sensibles a las hormonas sexuales, el lóbulo ventral es el más susceptible a los efectos de la castración. Existen evidencias de que los bajos niveles circulantes de testosterona promueven de manera selectiva la apoptosis en este lóbulo (Kurita et al., 2001). Esto correlaciona con el hecho de Ventral Dorsolateral Anterior Silvia Alejandra López Juárez 14 que en este lóbulo se expresa mayor número de receptores a andrógenos (RA) que en el resto de los lóbulos (Arambepola et al., 1998), además se ha descrito que los RA disminuyen selectivamente en el lóbulo ventral por efecto de la edad (Banerjee et al., 2001). Lóbulo Dorso-lateral Está bien establecido que la prolactina ejerce un papel importante en el crecimiento de la próstata. Así la hiperprolactinemia coexiste con un aumentao particular del tamaño prostático en su lóbulo lateral (Lee et al., 1985); este hallazgo correlaciona con la abundante expresión de receptores a prolactina en este lóbulo (Nevalainen et al., 1996). A pesar de que todos los lóbulos prostáticos captan zinc, el transportador de Zn se expresade manera más abundante en los lóbulos dorso-laterales (Liu et al., 1997) y se ha descrito que la prolactina y la testosterona inducen su expresión (Costello et al., 1999). Por otra parte, también se sabe que estos lóbulos son más susceptibles a desarrollar hiperplasias asociadas tanto a la edad (Banerjee et al, 1998) como a neoplasias en respuesta a la administración de cancerígenos (Shirai et al., 2000). Lóbulo Anterior En este lóbulo se lleva a cabo la síntesis y secreción de una enzima llamada vesiculasa, la cual es responsable de la coagulación de las proteínas secretadas por la vesícula seminal involucradas en la formación del tapón vaginal en los roedores hembra después de la copulación (Notides y Williams-Ashman, 1967; Bradshaw y Wolfe, 1977, Gotterer et al., 1955). Además se lleva a cabo de manera selectiva la secreción de fructosa por parte de la próstata (Beyler y Zanaveld, 1982). Este tipo de azúcar es la principal fuente de energía que el espermatozoide utiliza para su movilidad. Se ha observado que en respuesta a la administración de estrógenos, este lóbulo es el más susceptible a aumentar de tamaño y a desarrollar metaplasia (Risbridger et al., 2001; Bianco et al., 2002 b). Silvia Alejandra López Juárez 15 2.2 HORMONAS TIROIDEAS (HT) GENERALIDADES Las hormonas tiroideas (HT) regulan el gasto energético de prácticamente todas las células del organismo y son bien conocidos sus efectos sobre el crecimiento y diferenciación de gran número de tejidos (Zhang y Lazar, 2000). La actividad biológica de las HT está definida por la cantidad y posición de los átomos de yodo en su molécula y están representadas primordialmente por la tetrayodotironina (T4) y la triyodotironina (T3) (Figura 7). FIGURA 7. ESTRUCTURA QUÍMICA DE LAS HORMONAS TIROIDEAS (HT). Las HT químicamente están conformadas por un anillo fenólico (o externo) y otro tirosilo (o interno). La triyodotironina (T3) presenta 3 átomos de yodo, dos en el anillo tirolsilo (C3 y C5) y uno en el fenólico (C5’). La tetrayodotironina presenta 4 átomos de yodo, dos en el anillo tirosilo y dos en el fenólico. Las HT actúan a través de su interacción con receptores nucleares (TRs) los cuales son factores de transcripción dependientes de ligando que pertenecen a la superfamilia de los receptores nucleares (c-erbA), entre los cuales se incluyen los receptores a hormonas esteroides, ácído retinoico y vitamina D (Laudet et al., 1991; Zhang y Lazar, 1999). En el caso de los mamíferos se han descrito dos tipos de receptores distintos, los cuales son codificados por diferentes genes, dando lugar a los TRα y TRβ (Brent, 1994). La T3 presenta una afinidad de hasta 20-30 veces mayor que la T4 a los receptores nucleares y por lo tanto, se considera que T3 3’ 5’ 3 5 NH2 CH2CH COOH I OH I I T4 I NH2 CH2CH COOH OH I I I Silvia Alejandra López Juárez 16 es la responsable de regular la mayor parte de los efectos biológicos (Apriletti et al., 1981). En esta tesis revisaré la participación de estas hormonas en el desarrollo y en la fisiología reproductiva, así como los mecanismos enzimáticos que regulan la producción de hormona tiroidea activa. REGULACIÓN DEL EFECTO BIOLÓGICO La producción de T3 se lleva a cabo, mediante la remoción de un átomo de yodo del anillo fenilo (5’ Desyodación) de la prohormona T4 (vía de activación), mediado por las desyodasas tipo 1 (D1) y 2 (D2) (Figura 8). El aporte intracelular de T3 a los tejidos depende principalmente de este mecanismo (Körhle, 2000). Cada una de estas enzimas presenta características muy particulares. Ambas son proteínas integrales de membrana, sin embargo, la D1 se localiza principalmente en la membrana celular con su sitio catalítico dirigido hacia el citosol, mientras que la D2 se localiza en la membrana del retículo endoplásmico (Munira et al., 2000). A diferencia de la D2 que es una enzima que selectivamente desyoda el anillo externo, la D1 además puede remover un átomo de yodo del anillo tirosilo (5 desyodación) de la T4 (vía de inactivación) generando un isomero de la T3 sin actividad metabólica (rT3) o de la T3 generando 3,5 T2 (Figura 8). La afinidad de la D1 por las desyodación del anillo fenilo o tirosilo esta modulada principalmente por el pH, favoreciendo la vía de activación a pH ligeramente ácido o neutro (6.5- 7.5) mientras que la vía de inactivación se presenta principalmente a pH más alto (8.0) y ante la sulfatación de T4 (Kohrle, 1982; 1999). Respecto a sus características funcionales clásicamente se ha postulado que la actividad D1 principalmente exporta la T3 que produce mientras que la D2 utiliza la T3 producida para autoconsumo (Bianco et al., 2002a), sin embargo , estudios recientes muestran que la deleción del gen Dio1 (Schneider et al., 2006) no modifica los niveles circulantes de HT y que la actividad D2 mantiene el estado eutiroideo (Maia et al., 2005). La actividad D1 se expresa ampliamente en tejidos metabólicamente más activos como el hígado, el riñón, y corazón, así como en Silvia Alejandra López Juárez 17 algunas glándulas exócrinas como el tejido mamario lactante, las glándulas salivales y próstata de rata púber (Aceves et al., 1995; Bianco et al., 2002ª, Anguiano et al., 2006). En contraste la D2 se encuentra presente en tejidos como el BAT (por sus siglas en ingles: tejido adiposo café), placenta, músculo, glándula pineal, suprarrenal y timo (Silva y Larsen, 1983; Kaplan y Shaw, 1984; Riskind et al., 1987; Guerrero et al., 1988; Luna et al., 1995; Molinero et al., 1995). FIGURA 8. DESYODACIÓN DE T4 A T3. Este proceso consiste en la remoción de un átomo de la posición 3´o 5´ del anillo externo de la T4 para dar lugar a la formación de la hormona activa (T3). Modificado Bianco et al., 2002. Se sabe que los requerimientos de T3 varían considerablemente en diferentes órganos y tejidos, dependiendo de su grado de desarrollo y actividad metabólica. Actualmente se considera que las desyodasas, forman parte de un mecanismo intracelular muy “fino” que regula la biodisponibilidad de hormona tiroidea activa en los tejidos periféricos ( Bianco et al., 2002). Por lo tanto, regular 1 5 l' 5'-taUYl!dQtirpnj~g mrQI!j~o, Hl Activación D' \' I~J Inactivacj6n ll.J:lLiyodQliro~jnn all 1 J' 5' :jriyQdo1jronjnn al _IIA rTll Silvia Alejandra López Juárez 18 los niveles intracelulares de T3 resulta un paso crítico en el proceso de diferenciación y maduración de los tejidos. PARTICIPACIÓN DE LAS HT DURANTE EL DESARROLLO Y EL ENVEJECIMIENTO Las HT son esenciales para el desarrollo normal de los vertebrados. En los mamíferos, la importancia de las HT es especialmente evidente en el sistema nervioso central (SNC), en el cual la deficiencia de estas hormonas (hipotiroidismo) durante el periodo fetal o neonatal puede causar anormalidades morfológicas y funcionales, siendo el cretinismo una de sus manifestaciones más severas (Portenfield y Hendrich, 1993, Delagne, 1996). Se ha reportado que los niveles circulantes de HT varían con respecto a la edad del individuo. La velocidad de producción de HT por unidad de peso corporal es mayor en los neonatos y niños que en los adultos. Desde la etapa neonatal los niveles circulantes de HT van disminuyendo hasta alcanzar niveles séricos normales y se mantiene sin cambio hasta la pubertad, en la que se observa un incremento de HT. Posteriormente estos niveles se restablecen, una vez llegada la maduración sexual y disminuyen significativamente durante el envejecimiento (Larsen et al, 1998 ). El proceso de envejecimiento se acompaña de alteraciones en la función de muchas glándulas endócrinas incluyendo la hipófisis y la glándula tiroides (Greeley et al, 1983;Samuels, 1998). Además, algunos de estas alteraciones han sido relacionados al género, sugiriendo que las hormonas esteroides modulan la función tiroidea. En ambos sexos los niveles de T4 disminuyen significativamente. mientras que los niveles hepáticos de T3 disminuyen sólo en machos (Klug y Adelman, 1979; Greeley et al., 1983; Donda y Lemarchand-Beraud, 1989; Correa da Costa et al., 2001). Silvia Alejandra López Juárez 19 INFLUENCIA DE LAS HT SOBRE LA REPRODUCCIÓN Es bien conocido que las HT participan en el desarrollo y funcionalidad de las gónadas. En hembras adultas, el hipotiroidismo se acompaña de una disminución del tamaño de los ovarios y el ciclo estral o menstrual se vuelve irregular (Longcope, 1996; Norris, 1997). En los machos el hipotiroidismo neonatal afecta la diferenciación y funcionamiento del testículo, además si el hipotiroidismo se mantiene hasta la edad adulta, causa atrofia en los testículos y produce infertilidad (Meismani et al., 1994). El hipotiroidismo durante la pubertad puede ocasionar un retraso en la maduración sexual (Cooke y Meismani, 1991; Maran y Aruldhas, 2002). Por otro lado el exceso de HT (hipertiroidismo) también tiene repercusiones en la reproducción, disminuyendo la movilidad de los espermatozoides (Krasas et al., 2002). INFLUENCIA DE LAS HT EN LA PRÓSTATA Existen muy pocos estudios sobre el papel que juegan las HT en el desarrollo y diferenciación de la próstata. Se sabe que la próstata responde a los cambios en el estado tiroideo, puesto que en el hipotiroidismo neonatal aumenta el tamaño de la próstata de manera permanente (Cooke y Meismani, 1991). En una línea celular cancerosa (LNCaP) se ha mostrado la presencia de receptores a HT (Sakurai, 1989) y se ha descrito que las HT en combinación con la testosterona, regulan la proliferación celular y la expresión del antígeno específico de próstata (PSA) (Zhang et al., 1999b; Zhu y Young, 2001). En la rata, las HT también regulan de manera lóbulo-específica, la actividad de una gran variedad de enzimas (v.gr, fosfastasa ácida y alcalina; algunas ATPasas dependientes de Na+/K+, Ca+, Mg+ y glucosidasas) involucradas en procesos de transporte activo y en el metabolismo de azúcares (Sidharthan et al., 1993; 1994). Por otro lado se ha descrito que la próstata (Pekary et al., 1983) al igual que tejidos del sistema nervioso y del tracto gastrointestinal sintetizan y secretan a la Silvia Alejandra López Juárez 20 circulación, hormona liberadora de tirotropina (TRH, por sus siglas en inglés) (Leppaluotto et al, 1978). Estudios realizados por Maran et al (1998, 2001), demostraron que la TRH-prostática es capaz de modular los niveles circulantes de T4 y T3 pues realizar una prostatectomía ventral prostatectomía induce hipotiroidismo en la rata. Silvia Alejandra López Juárez 21 3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA El presente estudio forma parte de una nueva línea de investigación del laboratorio que analiza la participación de las hormonas tiroideas (HT) en el desarrollo y funcionalidad de la próstata. Estudios recientes de nuestro laboratorio muestran que durante la pubertad la actividad D1 se expresa en todos los lóbulos prostáticos, siendo más abundante en los dorso-laterales (López-Juárez, 2004). Además tenemos evidencias que la actividad D1 prostática es modulada positivamente por prolactina y estrógenos y negativamente por testosterona (Anguiano et al, 2004). Estos hallazgos sugieren que la actividad diferencial de la D1-P en los lóbulos prostáticos, podría estar asociada a su proceso de diferenciación y maduración. En este estudio exploramos el patrón de actividad D1 durante la ontogenia y analizamos si la actividad D1 podría estar asociada a la función. Además, existen evidencias de que la actividad sexual aumenta el metabolismo de la próstata (Huang et al., 1989), lo que nos llevo a analizar el posible efecto de la actividad sexual (incremento en funcionalidad) sobre la actividad D1. Silvia Alejandra López Juárez 22 4. HIPÓTESIS La actividad D1 prostática es mayor en los estados fisiológicos de diferenciación (pubertad) y de funcionalidad (actividad sexual). 5.OBJETIVOS 5.1 GENERAL Caracterizar de manera lóbulo específica, la actividad desyodativa presente en diferentes estados de desarrollo y analizar una posible asociación entre la actividad D1 y la función de esta glándula. 5.2 PARTICULARES 1) Caracterizar de manera lóbulo específica el tipo de actividad desyodativa presente en la próstata de ratas en diferentes estadios de diferenciación y crecimiento: neonatas, prepúberes, púberes, adultas y seniles. 2) Analizar los efectos de la actividad sexual sobre la actividad D1 prostática y hepática. 3) Analizar los efectos de la actividad sexual sobre la estructura y funcionalidad de la próstata. Silvia Alejandra López Juárez 23 6. MATERIALES Y MÉTODOS 6.1 MATERIAL BIOLÓGICO Las próstatas se obtuvieron de ratas macho Wistar, mantenidas a temperatura constante (22 ± 1°C) e iluminación controlada (periodo luz 7:00 – 19:00 h). Las ratas tuvieron acceso ad libitum al agua y al alimento (purina Rat lab). Los animales se sacrificaron por decapitación (método de eutanasia aceptado por la Asociación Americana Medica Veterinaria (por sus siglas en inglés AVMA, 2002) y se colectó la sangre, la cual se centrifugó a 2500 rpm durante 30 min a 4 °C y se obtuvo el suero. Se disecó el tejido prostático total o por lóbulos, para el análisis bioquímico se almacenó a -70°C hasta su procesamiento, para el análisis histológico se colecto en formalina (10%). En algunos experimentos se obtuvo el hígado y se proceso en paralelo con la próstata. 6.2 DISEÑO EXPERIMENTAL EXP 1. CARACTERIZACIÓN LOBULO-ESPECÍFICA DE LA ACTIVIDAD DESYODATIVA DURANTE EL DESARROLLO. Este diseño experimental se llevo a cabo con la finalidad de identificar la presencia de la actividad D1 en los diferentes estadios de desarrollo de la próstata, para ello se determinó la actividad desyodativa en próstatas de ratas neonatas (1 - 2 días y 1-3 semanas), pre-púberes (5-6 semanas), púberes (7-8 semanas), adultas (12 y 32 semanas) y seniles (1 y 2 años). Debido a que en las ratas neonatas y prepúberes la próstata está muy poco desarrollada, el análisis de la actividad D1 se realizó en la glándula total, a partir de la pubertad se realizó por lóbulos (ventrales, dorso-laterales y anteriores). a) PESO CORPORAL Y PROSTÁTICO: Para cada una de las edades, se registró el peso corporal de la rata así como el peso de la próstata completa y por lóbulos. Se contó con una n = 6 ratas /grupo. Silvia Alejandra López Juárez 24 b) ACTIVIDAD DESYODATIVA: La actividad desyodativa se determinó con la técnica de liberación de radio-yodo. Para confirmar o descartar la existencia de D1, los ensayos se realizaron en presencia o ausencia de propiltiouracilo o PTU (inhibidor específico de la actividad D1). EXP. 2. EFECTOS DE LA ACTIVIDAD SEXUAL SOBRE LA PRÓSTATA Este diseño experimental se llevo a cabo con la finalidad de analizar la posible asociación entre la actividad D1 y la funcionalidad de la próstata. En machos sexualmente maduros (12 semanas de edad), se analizó el efecto de la actividad sexual a corto (4 semanas) y largo plazo (20 semanas) sobre la actividad D1. El experimento consistió en colocar en cajas individuales 1 macho en presencia de 3 hembras (n = 10 machos / grupo). Diariamente se revisó en las hembras la presencia del tapón vaginal y se sustituyó a las que quedaron preñadas. El experimento tuvo una duración de 4 y 20 semanas, por lo tanto, los animales en el momento del sacrificio tenían una edad de 16 y 32 semanas de edad respectivamente. Los grupos controles consistieron en ratas macho de la misma edad sin actividadsexual (n = 10). De estos animales se obtuvo suero, hígado y próstata. El hígado se utilizó como un tejido control de la actividad D1. Se registró el peso de la próstata total y por lóbulos. Para el análisis bioquímico (actividad desyodativa y de fosfatasa ácida) se contó con una n = 5 ratas /grupo. Para el análisis histológico se contó con una n = 3 ratas / grupo. a) PESO PROSTÁTICO: En todos los animales se determinó el peso de la próstata completa y por lóbulos. b) ACTIVIDAD DESYODATATIVA: La actividad desyodativa se determinó en próstatas de machos con actividad sexual constante a corto y largo plazo. Para Silvia Alejandra López Juárez 25 determinar el tipo enzimático presente, la actividad enzimática se determinó en presencia y ausencia de propiltiouracilo o PTU (inhibidor específico de la actividad D1). c) ANÁLISIS HISTOLÓGICO: El análisis histológico (tinción hematoxilina- eosina) se realizó en los diferentes lóbulos y se analizaron las siguientes parámetros: área y altura del epitelio, área del lumen y número de invaginaciones. d) ACTIVIDAD DE LA FOSFATASA ÁCIDA: La actividad de esta enzima se utilizó como un parámetro de la actividad secretora de la próstata y se determinó en la próstata, el hígado y el suero. 6.3 EVALUACIÓN DE LA CONDUCTA SEXUAL En los machos sexualmente activos a largo plazo (20 semanas) se evaluó la conducta sexual, utilizando los parámetros de monta, intromisión y eyaculación. Los detalles y resultados de esta prueba se muestran en el anexo I. 6.4 MÉTODOS ANALÍTICOS Para la determinación de la actividad desyodativa, los tejidos se homogeneizaron en amortiguador HEPES (pH 7.6) y para la determinación de la actividad de fosfatasa ácida, en TRIS-HCl (pH 5.2). En ambos casos se utilizó un homogeneizador eléctrico (Polytrón Brinkman). Los homogeneizados se centrifugaron (2500 rpm a 4°C durante 30 min) y los sobrenadantes se almacenaron a -70°C hasta su posterior utilización. Para la determinación de fosfatasa ácida en suero es necesario estabilizar la muestra en una proporción 1:100 con ácido acético glacial. a) CONCENTRACIÓN DE PROTEÍNAS: La concentración de proteínas se determinó con el método de Bradford (Bradford, 1976). Los detalles del método se describen ampliamente en el anexo III. Silvia Alejandra López Juárez 26 b) ACTIVIDAD DESYODATIVA: La actividad desyodativa se cuantificó con el método de liberación de radio-yodo previamente estandarizado en nuestro laboratorio (López-Juárez, 2004). La actividad D1 se cuantificó bajo las condiciones óptimas de ensayo para la D1 prostática: 100 µg proteína, 20 mM DTT, ≈ 0.1 µM rT3, pH 7.6, 3 h incubación a 37°C; en el caso de la D1 hepática: 3 µg de proteína, ≈ 1.0 µM de rT3, 20 mM DTT, 1hr a 37°C. Para analizar la posible presencia de la actividad D2 variamos la concentración del sustrato (rT3, ≈ 2.0 nM) y el ensayo se realizó en presencia y ausencia de un inhibidor específico de la D1 (propiltiouracilo). Los resultados se reportan como actividad específica (pmol I/mg proteína/h). Los detalles del método se describen ampliamente en el anexo IV. c) ACTIVIDAD DE FOSFATASA ÁCIDA: La actividad de la fosfatasa ácida se cuantificó por el método Hillmann (Hillman 1971). Como sustrato se utilizó 5-α naftilfosfato (10 mM) en presencia de un cromógeno. La reacción se dejo incubar 5 min y se determinó la absorbancia a una longitud de onda (λ) de 405 nm cada minuto en los tres minutos subsecuentes a la incubación. Los resultados se reportan como actividad específica (U/mg proteína/min). Los detalles del método se describen ampliamente en el anexo V. 6.5 ANÁLISIS HISTOLÓGICO El tejido fue disecado y fijado en formalina (10% en fosfatos, pH 7.0). Posteriormente el tejido se deshidrató (alcoholes de menor a mayor concentración) y se infiltró en parafina. Se realizaron cortes transversales de cada uno de los lóbulos, los cuales fueron teñidos por la técnica de hematoxilina-eosina. Las imágenes de los cortes histológicos fueron capturados con un microscopio de contraste de fase (Nikon Eclipse E-600 ) y el análisis histológico se realizó con la ayuda de un software de captura y medición (Scientific Image Processing, IPLab versión 3.9.3). Se cuantificó el área del alveolo (mm2), el área del lumen (mm2), la altura de epitelio (µm) y el número de invaginaciones. Los alvéolos analizados, así Silvia Alejandra López Juárez 27 como el sitio para medir la altura del epitelio y el número de invaginaciones se eligieron utilizando una rueda de carreta. Los detalles se describen en el anexo V. 6.4. ANÁLISIS ESTADÍSTICO Los resultados muestran el promedio (X) ± error estándar (EE). El análisis estadístico se realizó con la prueba de análisis de varianza (ANOVA). Como prueba prueba post hoc se utilizó el análisis de Tukey. Para el análisis histológico los datos se analizaron por la prueba T de Student. Silvia Alejandra López Juárez 28 7. RESULTADOS 7.1 CARACTERIZACIÓN DE LA ACTIVIDAD DESYODATIVA DURANTE EL DESARROLLO a) PESO CORPORAL Y PROSTÁTICO Los resultados de la Figura 9 muestran la progresión del peso corporal, desde el periodo neonatal hasta la etapa adulta. Ganacia de peso corporal 1-2 días 1-3 sem 5-6 sem 7-8 sem 12 sem 32 sem 1-2 años 0 100 200 300 400 500 600 a c d f e b Neonatos Pre- púberes Púberes Adultos Seniles f P es o ( g ) FIGURA 9. GANANCIA DE PESO CORPORAL DURANTE EL DESARROLLO. El peso se reporta en gramos. Cada punto representa X ± EE. (n = 5 ratas / grupo). Letras diferentes representan diferencias significativas p ≤ 0.05 con la prueba ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Tukey. El peso absoluto de la próstata aumentó también de manera proporcional, desde el periodo neonatal hasta la etapa adulta (32 semanas). Sin embargo cuando el peso prostático se normaliza por el peso corporal (peso relativo), no encontramos diferencias significativas entre el peso relativo de la próstata púber y adulta de 12 semanas, ni tampoco entre el peso relativo de la próstata adulta de 12 semanas y adulta de 32 semanas; sin embargo si hay diferencia significativa entre la próstata del periodo puberal y la adulta de 32 semanas (Figura 10). Silvia Alejandra López Juárez 29 FIGURA 10. PESO DE LA PRÓSTATA DURANTE EL DESARROLLO. El peso relativo representa el peso de la próstata normalizado a 100 g peso corporal. Cada punto representa X ± EE (n = 5). Letras diferentes representan diferencias significativas (p ≤ 0.05) con la prueba de ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Tukey. b) ACTIVIDAD DESYODATIVA Los resultados de la Figura 11 muestran que en los animales neonatos la actividad desyodativa de la próstata total fue prácticamente indetectable. La actividad aumentó significativamente durante el período prepuberal, alcanzando los valores más altos en la pubertad y manteniéndose elevada en los adultos jóvenes (12 semanas). En contraste, la actividad desyodativa declinó y prácticamente desapareció en los animales más viejos (32 semanas, 1 y 2 años). Con respecto al tipo enzimático presente en este periodo, los resultados de la Peso absoluto 1-3 sem 5-6 sem 7-8 sem 12 sem 32 sem 1-2 años 0 1 2 a b a cc b P es o p ró st at a (g ) Peso relativo 1-3 sem 5-6 sem 7-8 sem 12 sem 32 sem 1-2 años 0 100 200 300 a b cd d Neonato Prepúber Adulto SenilesPúber d c m g p ró st at a / 10 0 g p es o c o rp o ra l Silvia Alejandra López Juárez 30 Figura 12 muestran una clara inhibición (< 80 %) de la actividad desyodativa en respuesta a PTU, mostrando la utilidad de la técnica y corroborando la presencia de D1, no sólo en animales púberes, sino también en los pre-púberes y en los sexualmente maduros.FIGURA 11. ACTIVIDAD DESYODATIVA DE LA PRÓSTATA DURANTE EL DESARROLLO. Los resultados muestran X ± EE (n = 5 / grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.1 µM de rT3 y 20 mM de DTT. La reacción se incubó 3 h a 37°C. Letras diferentes indican diferencias significativas (p ≤ 0.05) con la prueba de ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Tukey. 0 50 100 __ __ __PTU PTU PTU 5-6 sem Prepuber 7-8 sem Puber 12 sem Adulto ** ** **Ac ti vi d ad d es yo d at iv a (% ) FIGURA 12. CARACTERIZACIÓN DEL TIPO ENZIMATICO DURANTEEL DESARROLLO. Los resultados muestran X ± EE. (n = 5/ grupo). La actividad desyodativa se reporta como % de desyodación /100 µg de proteína. Se consideró como 100%, la actividad mostrada en ausencia de PTU. Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 2.0 nM de rT3-I125 y 20 mM de DTT. La reacción se incubó 3 h a 37°C en presencia y ausencia de PTU (1 mM). ** p ≤ 0.01 con la prueba ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Turkey. 1-2 días 1-3 sem 5-6 sem 7-8 sem 12 sem 32 sem 1-2 años 0 1 2 3 a a b b b a a Neonatos Pre- púberes Púberes Adultos Viejos p m o l I / m g p ro te ín a/ h Silvia Alejandra López Juárez 31 Posteriormente se analizó la distribución de la actividad D1 en los diferentes lóbulos. La comparación de los resultados mostró que en las ratas pre-púberes, no hay diferencias significativas entre lóbulos, sin embargo, en la pubertad la actividad D1 de los dorso-laterales duplicó su valor con respecto a la de los ventrales y anteriores (Figura 13). En los animales adultos, la predominancia de la actividad D1 del lóbulo dorso-lateral se pierde y disminuye progresivamente no sólo en los lóbulos dorso-laterales, sino también en los anteriores. En los animales seniles la actividad D1 prácticamente desaparece en todos los lóbulos. 5-6 sem 7-8 sem 12 sem 32 sem 1-2 años Prepúber Púber Adulto Seniles a aa b a a a a c a c c c c c 1 2 3 V DL A V DL A V DL A V DL A V DL A p m o l I / m g p ro te ín a /h FIGURA 13.DISTRIBUCIÓN LOBULAR DE LA ACTIVIDAD D1 DURANTEEL DESARROLLO. Los resultados muestran X ± EE (n = 5/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.1 µM de rT3 y 20 mM de DTT. La reacción se incubó 3 h a 37°C. Letras diferentes indican diferencias significativas (p < 0.05) con la prueba ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Tukey. Lóbulos: V, ventral. DL, dorso-lateral. A, anterior. Silvia Alejandra López Juárez 32 7.2 EFECTOS DE LA ACTIVIDAD SEXUAL SOBRE LA PRÓSTATA a) CONDUCTA SEXUAL En los machos sexualmente activos se realizó una prueba conductual, en la cual se midieron varios parámetros de la conducta copulatoria, como monta, intromisión y eyaculación. Como era de esperarse, los machos del grupo control (sexualmente inactivos), no ejecutaron en los tiempos establecidos ninguno de estos parámetros; en contraste, los machos sexualmente activos mostraron todas las conductas tal como se ilustra en el anexo 1. b) PESO PROSTÁTICO Los resultados de la Figura 14 mostraron que la actividad sexual a corto y largo plazo (4 y 20 semanas), no tuvo efecto sobre el peso total de la próstata; sin embargo, cuando analizamos el peso por lóbulos, encontramos que a largo plazo, la actividad se acompañó de un aumento significativo del peso del lóbulo ventral, pero de una disminución del dorso-lateral (Figura 15) . Peso relativo Inactivo Activo Inactivo Activo 0.00 0.05 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 4 sem 20 sem P ró st at a (m g )/ 10 0 g p es o c o rp o ra l FIGURA 14. PESO RELATIVO DE LA PROSTATA DE ANIMALES SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Cada punto representa X ± EE. (n = 5 próstatas / grupo). No hay diferencias significativas. Silvia Alejandra López Juárez 33 FIGURA 15. PESO DE LOS LÓBULOS PROSTÁTICOS EN ANIMALES SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. El peso se reporta en gramos de peso de lóbulo prostático por cada 100 g de peso total de próstata (peso relativo). Cada punto representa X ± EE. (n = 5). Los asteriscos muestran diferencias significativas (p ≤ 0.05) respecto al grupo control (machos inactivos) con la prueba ANOVA. Como prueba pos hoc se utilizó la prueba de Tukey. c) ACTIVIDAD DESYODATIVA Con respecto a la actividad D1, nuestros resultados mostraron que la actividad sexual (4 y 20 semanas), aumenta significativamente la actividad de la próstata completa. En los animales adultos (32 semanas de edad), la actividad D1 fue prácticamente indetectable en el grupo control (sexualmente inactivos). Sorprendentemente se encontró que la actividad sexual constante, es estímulo suficiente para mantener la actividad D1 elevada. Sugiriendo una estrecha asociación entre producción de local T3 y la funcionalidad de la próstata (Figura 16). La inhibición prácticamente total de la actividad desyodativa en el ensayo en presencia de PTU (1 mM), confirma la presencia de D1 en los animales sexualmente activos (Figura 17). Ventral Dorsolateral Anterior Activos Inactivos * * 20 sem Ventral Dorsolateral Anterior 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 4 sem P es o ló b u lo / p es o t o ta l d e la p ró st at a Silvia Alejandra López Juárez 34 Inactivos Activos Inactivos Activos 0.0 0.5 1.0 1.5 4 sem 20 sem b a c ab p m o l I /m g p ro te ín a/ h FIGURA 16. ACTIVIDAD DESYODATIVA EN LA PRÓSTATA DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran X ± EE (n = 5 / grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.1 µM de rT3 y 20 mM de DTT. La reacción se incubó 3 h a 37°C. Letras diferentes representan diferencias significativas (p < 0.001) por la prueba de ANOVA. Como prueba post-hoc se utilizó el análisis de Tukey. 0 50 100 -- PTU -- PTU -- PTU -- PTU Inactivos Activos Inactivos Activos 4 sem 20 sem ** **** **Ac ti vi d ad d es yo d at iv a (% ) FIGURA 17. CARACTERIZACIÓN DEL TIPO ENZIMATICO PRESENTE EN LA PRÓSTATA DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran X ± EE (n = 5/ grupo). La actividad desyodativa se reporta como % de desyodación /100 µg de proteína. Se consideró como 100%, la actividad mostrada en ausencia de PTU. Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 2.0 nM de rT3-I125 y 20 mM de DTT. La reacción se incubo 3 h a 37°C en presencia de PTU (1 mM). ** p ≤ 0.01 por la prueba ANOVA. Como prueba post hoc se utilizó el análisis de Tukey. El análisis por lóbulos de la actividad D1, mostró que la actividad sexual a corto y largo plazo (4 y 20 semanas) modifica de manera selectiva la actividad desyodativa de cada lóbulo, aumentando la actividad D1 únicamente en el lóbulo Silvia Alejandra López Juárez 35 ventral. En contraste, la actividad sexual no tuvo ningún efecto sobre los lóbulos dorso-laterales y anteriores (Figura 18). FIGURA 18. ACTIVIDAD DESYODATIVA EN PRÓSTATA DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran X ± EE (n = 5/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.1 µM de rT3 y 20 mM de DTT. La reacción se incubó 3h a 37°C. **p< 0.01 por la prueba ANOVA. Como prueba post hoc se realizó un análisis de Tukey. Los efectos de la actividad sexual sobre la D1 fueron selectivos sobre la próstata, ya que esta variable no tuvo efecto sobre la actividad D1 hepática (Figura 19), sin embargo se observó disminución de la actividad D1 hepática en los animales más viejos, lo cual concuerda con resultadosprevios de la literatura (Donda y Lemarchand-Berau, 1989). Inactivos Activos Inactivos Activos 0 10 20 4 sem 20 sem a a b b n m o l I / m g p ro te ín a/ h FIGURA 19. ACTIVIDAD DESYODATIVA EN HÍGADO DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran x ± EE (n = 5/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 3 µg de proteína, ≈ 1.0 µM de rT3 y 20 mm de DTT. La reacción se incubó 1 h a 37°C. Letras diferentes muestran cambios significativos (p ≤ 0.05) por la prueba ANOVA. Como prueba post hoc se realizó un análisis de Tukey. Ventral Dorsolateral Anterior Inac tivo Ac tivo 20 sem ** Ventral Doroslateral Anterior 0 1 2 3 4 4 sem ** p m o l I /m g p ro te ín a/ h Silvia Alejandra López Juárez 36 d) ANÁLISIS HISTOLÓGICO El análisis de cortes histológicos de los diferentes lóbulos prostáticos (Figura 20) mostraron que la actividad sexual aumentó la altura y área del epitelio así como el número de invaginaciones en todos los lóbulos próstaticos a corto (4 sem) y largo plazo (20 sem). Sin embargo esta diferencia fue significativa solo en los lóbulo DL y A de los animales a corto plazo, y en todos los lóbulos de los animales a largo plazo (Tabla 1). FIGURA 20. HISTOLOGIA DE LOS LÓBULOS PROSTÁTICOS OBTENIDOS DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Se muestran una imagen representativa de cortes de próstata teñidos cor la técnica de hematoxilina-eosina (6 µm de espesor). Fotografía (20 X). i{J e ro E Q) (f) oq- i{J e ro E Q) (f) O N Venlral Dorsolate ral .,.................., Anterior o ." Ü « .~ Ü « Silvia Alejandra López Juárez 37 Ventral (20 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente activos Área Epitelio (mm2) 68.67 ± 4.64 124.63 ± 7.75 ** p< 0.01 Área lumen (mm2) 63.64 ± 9.93 112.650 ± 15.10 *p< 0.05 Altura epitelio (µm) 36.00 ±1.56 43.78 ± 1.40 *p< 0.05 Invaginaciones (num.) 0.93 ± 0.19 3.07 ± 0.34 ** p<0.01 Área epitelio/ lumen 1.17 ± 0.25 1.64 ± 0.36 p> 0.05 Dorso-lateral (4 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente activos Área Epitelio (mm2) 45.56 ± 6.5 79.37 ± 14.89 *p < 0.05 Área lumen (mm2) 124.63 ± 29.72 38.59 ± 10.86 *p < 0.05 Altura epitelio (µm) 20.00 ± 0.76 20.10 ± 0.96 p > 0.05 Invaginaciones (num.) 0.49 ± 0.05 1.17 ± 0.30 *p <0.05 Área epitelio/ lumen 0.74 ± 0.30 1.323± 0.56 p > 0.05 Dorso-lateral (20 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente activos Área Epitelio (mm2) 61.19 ± 5.4 139.75 ± 18.77 *** p < 0.001 Área lumen (mm2) 99.85 ± 20.39 87.54 ± 16.08 p > 0.05 Altura epitelio (µm) 17.91 ± 1.16 25.57 ± 2.33 **p <0.01 Invaginaciones (num) 2.40 ± 0.41 6.00 ± 0.49 ***p <0.001 Area epitelio/ lumen 0.65 ± 0.12 2.53 ± 0.60 **p < 0.01 Anterior (4 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente Activos Área Epitelio (µm2) 61.19 ± 5.40 139.75 ± 18.77 ***p < 0.001 Área lumen (µm2) 128.83 ± 23.6 145.91± 23.6 p > 0.05 Altura epitelio (µm) 17.91 ± 1.16 25.57 ± 2.33 **p <0.01 Invaginaciones (num) 2.40 ± 0.41 6.00 ± 0.49 ***p < 0.001 Area epitelio/ lumen 0.54 ± 0.07 1.32 ± 0.19 **p <0.01 Anterior (20 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente Activos Área Epitelio (µm2) 68.67 ± 7.90 132.65 ± 21.1 **p <0.01 Área lumen (µm2) 63.64 ± 9.93 112.650 ± 15.103 *p > 0.05 Altura epitelio (µm) 16.6 ± 1.54 23.41 ± 0.75 ***p < 0.001 Invaginaciones (num) 2.93 ± 0.32 5.00 ± 0.54 **p <0.01 Area epitelio/ lumen 1.17 ± 0.25 1.64 ± 0.36 p > 0.05 TABLA 1. EFECTO DE LA ACTIVIDAD SEXUAL SOBRE ALGUNOS PARÁMETROS HISTOLÓGICOS DE LA PRÓSTATA. Las mediciones se realizaron con un analizador de imágenes (iP lab). Cada punto representa X ± EE (5 alvéolos / rata, n = 3) *P< 0.05 respecto al grupo sexualmente inactivo, utilizando la prueba T de Student. Ventral (4 sem) Sexualmente inactivos Sexualmente activos Área Epitelio (mm2) 65.67 ± 10.81 121.68 ± 35.51 p> 0.05 Área lumen (mm2) 128.83 ± 23.67 145.91 ± 23.65 p > 0.05 Altura epitelio (µm) 34.26 ± 0.89 35.69 ± 1.06 p > 0.05 Invaginaciones (num.) 1.00 ± 0.17 3.09 ± 0.47 *** p< 0.001 Área epitelio/ lumen 0.54 ± 0.07 1.32 ± 0.19 **p> 0.05 Silvia Alejandra López Juárez 38 e) ACTIVIDAD DE FOSFATASA ÁCIDA La fosfatasa ácida prostática (FAP) es una estereasa de secreción prostática, cuya actividad catalítica es inespecífica y es considerada como un marcador de actividad prostática. Nuestros resultados muestran una mayor actividad de la FAP en el lóbulo ventral de los machos del grupo control (sexualmente inactivos). La actividad enzimática en este lóbulo se incrementó significativamente en los machos sexualmente activos tanto a corto como a largo plazo, manteniéndose sin cambio en el resto de los lóbulos (Figura 21). FIGURA 21. ACTIVIDAD DE LA FOSFATASA ÁCIDA EN LOS LÓBULOS PROSTÁTICOS DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran x ± EE (n = 3/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.01 µmolas de ∝-naftil fosfato. La reacción se incubó 5 min a 37°C. Letras diferentes representan diferencias significativas (p ≤ 0.05) con la prueba ANOVA. Como prueba post hoc se realizó un análisis de Tukey. (V, ventral; DL, dorso-lateral; A, anterior) EL incremento en la actividad de FAP en el lóbulo ventral por efecto de la actividad sexual es específico de la próstata, ya que no se observaron cambios en la actividad de FAP en hígado ni en suero (Figura 22 y 23). V DL A 0 1 2 a b c ac c c 4 sem U /m g p ro te ín a/ m in V DL A Inactivo Activo a b a a a a 20 sem Silvia Alejandra López Juárez 39 FIGURA 22. ACTIVIDAD DE LA FOSFATASA ÁCIDA EN HÍGADO DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran x ± EE (n = 3/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µg de proteína, ≈ 0.01 µmolas de ∝-naftil fosfato. La reacción se incubó 5 min a 37°C. No hay diferencias significativas por la prueba ANOVA. FIGURA 23. ACTIVIDAD DE LA FOSFATASA ÁCIDA EN SUERO DE MACHOS SEXUALMENTE ACTIVOS E INACTIVOS. Los resultados muestran x ± EE (n = 3/ grupo). Los ensayos se realizaron utilizando las siguientes condiciones: 100 µl de suero, ≈ 0.01 µmolas de ∝-naftil fosfato. La reacción se incubó 5 min a 37°C. No hay diferencias significativas por la prueba ANOVA. Inactivo Activo 0.0 2.5 5.0 7.5 10.0 4 sem U /L /m in Inactivo Activo 20 sem Inactivo Activo 0 1 2 4 sem U /m g p ro te ín a/ m in Inactivo Activo 20 sem Silvia Alejandra López Juárez 40 8. DISCUSIÓN En este trabajo se describe por primera vez el patrón de expresión de la actividad D1, en diferentes períodos del desarrollo, maduración y funcionalidad de la próstata. Nuestros resultados mostraron que mediante la técnica de liberación de radioyodo la actividad desyodativa es prácticamente indetectable en etapas tempranas del desarrollo (período neonatal), aumentando considerablemente en la etapa pre-pubertal, alcanzado los valores más altos en la pubertad y en estos periodos está presente principalmente la actividad D1. Está bien establecido que durante la pubertad, la próstata duplica su tamaño y de un epitelio estratificado se transforma en columnar, adquiriendo capacidad secretora (Soeffing et al., 1995). Estos procesos forman parte del proceso de maduración de la próstata y del comienzo de su actividad secretora. No obstante que es bien conocido que el aumento en la producción de andrógenos y PRL que ocurre en la pubertad, regula la expresión de genes involucrados con la maduración de esta glándula (Lopes et al., 1996, Costello y Franklin, 2002), prácticamente no existen estudios sobrela posible participación de las HT en estos procesos. La D1 tiene la capacidad tanto de generar T3 como rT3 a partir de la T4, sin embargo las condiciones fisiológicas de la próstata (pH 7.3) y de la secreción prostática (pH 6.5-7.4) (Humez et al., 2004, Fair y Cordonnier, 1978) nos sugiere que la vía que se favorece es principalmente la de activación (generando T3 y/o 3,5-T2 localmente). Además estudios fisiológicos indican que al inducir hipotiroidismo post-natal se reduce significativamente el tamaño de la próstata en ratas púberes (Maran y Aruldhas, 2002). Lo anterior nos lleva a proponer que la mayor actividad D1 y podría estar asociada a una mayor producción de T3 y vinculado al proceso de maduración de la glándula de las ratas púberes. Descartamos la posibilidad de que la T3 producida localmente participe en el desarrollo temprano de la próstata, puesto que el crecimiento y ramificación de Silvia Alejandra López Juárez 41 ductal y acinar, la formación del lumen y la diferenciación del epitelio acinar, culminan alrededor de la tercera semana post-natal (Sugimura et al., 1986) y es justo en este período cuando la actividad D1 es prácticamente indetectable. Durante la pubertad la mayor actividad D1 se localiza en el lóbulo DL y aunque desconocemos las razones de esta lóbulo-especificidad, inferimos que la producción de T3 podría estar implicada con algún evento asociado a la maduración de este lóbulo. Es probable que el aumento en la actividad D1, sea una consecuencia del aumento en la secreción de PRL que ocurre en los animales púberes (Negro-Vilar et al., 1973 ). Lo anterior tiene sustento en estudios de nuestro laboratorio que muestran que la hiperprolactinemia se acompaña de un aumento en la actividad D1 prostática (Anguiano et al., 2004). Además existen evidencias de que el lóbulo lateral es altamente sensible a los efectos de PRL, en términos de crecimiento, captura de zinc, producción de citrato y síntesis de enzimas como la ornitin-descarboxilasa y la piruvato deshidrogenasa, etc. (Costello et al., 1999; 2000; 2002), lo cual se explicaría parcialmente por la presencia de un mayor número de receptores a PRL (Nevalainen et al., 1996). Desconocemos a que se debe que la actividad D1 prácticamente desaparezca en los animales viejos. Sin embargo, este resultado no es muy sorprendente, pues se ha reportado que la actividad D1 hepática disminuye conforme el animal es más viejo (Donda y Lemarchand-Berau, 1989), más aun, es bien conocido que la producción tiroidea de HT y los niveles circulantes de T3 disminuyen conforme a la edad (Mariotti et al., 1995) y dado que la trascripción del mRNA de la D1 depende entre otros factores de T3 (Kohrle et al., 1995), proponemos que la disminución de la actividad D1, podría ser secundaria a un descenso en los niveles de esta hormona. En este contexto, planteamos que la disminución de la actividad D1 en los animales viejos, podría estar asociada a una disminución de la funcionalidad de la próstata. Efectivamente, nuestros resultados muestran que no obstante que los animales viejos exhiben bajos niveles de Silvia Alejandra López Juárez 42 actividad D1, la actividad sexual constante mantiene dicha actividad elevada, sugiriendo una estrecha asociación entre producción de T3 y función prostática. Otro hallazgo interesante fue que en el lóbulo ventral de los animales sexualmente activos, se presento un aumento de la actividad D1 prostática y de la FAP. La distribución heterogénea de FAP, pueda deberse a que esta enzima es regulada positivamente por andrógenos y a que está bien demostrado que el lóbulo ventral presenta mayor número de estos receptores (Kurita, 2001). Proponemos que en los animales sexualmente activos, la T3 generada por la D1, module algunas funciones prostáticas de este lóbulo. Por ejemplo, existen evidencias de que en animales adultos, las hormonas tiroideas regulan la actividad de un gran número de enzimas involucradas en el metabolismo de azúcares y en el transporte de iones (ATP asas) (Sidartha et al., 1993,1994). Estudios en una línea celular de cáncer prostático (LNCaP), muestran que la administración de T3 induce la expresión de los receptores a andrógenos (Arambepola et al., 1998). En células de Sertoli se ha mostrado un efecto de T3 sobre la producción local de DHT (Panno et al., 1994). En la próstata de los animales sexualmente activos se ha reportado una mayor concentración de este andrógeno así como un mayor número de receptores (Huang et al., 1989). Proponemos que la actividad D1 podría estar relacionada con la respuesta a andrógenos en este tejido. Con respecto al estudio histológico, nuestros resultados mostraron que la actividad sexual aumentó significativamente la altura del epitelio y el número de invaginaciones en los 3 lóbulos. El efecto trófico de la actividad sexual sobre el epitelio prostático del lóbulo ventral, ha sido demostrado anteriormente por otros autores (Aumuller G et al., 1985). Los cambios morfológicos observados en todos los lóbulos, indican que la actividad sexual modifica la estructura epitelial de todos los lóbulos, sugiriendo que la actividad D1 podría estar relacionada con procesos específicos del lóbulo ventral. Silvia Alejandra López Juárez 43 Desconocemos cuales mecanismos estarían involucrados en la activación de la D1 prostática en los animales sexualmente activos. Es posible que la PRL, los estrógenos y la inervación simpática participen en esta regulación. Estudios recientes de nuestro laboratorio han mostrado que la testosterona inhibe la actividad D1 prostática, mientras que la PRL y el 17β-estradiol la aumenta (Anguiano et al., 2004). Se ha reportado que los niveles circulantes de PRL aumentan en respuesta a la actividad sexual. Este incremento agudo en PRL induce la expresión (mRNA) de los receptores a PRL en la próstata (Kruger et al., 2003; Zepeda et al., 2004). Aunque desconocemos si los niveles intracelulares de estradiol aumentan por efecto de la actividad sexual, proponemos que la conversión de testosterona en 17-β estradiol podría ser una de las vías involucradas en el aumento de la actividad D1. Otro posibilidad es la inervación simpática, pues en los animales sexualmente activos, se ha reportado un aumento de los niveles de noradrenalina de la próstata (Aumuelller et al., 1985). En otros tejidos como el corazón, la glándula mamaría y el tejido adiposo café, se ha reportado un aumento de la actividad desyodativa, mediado por la activación de la inervación simpática (Aceves et al., 1999). Estudios de otros grupos han mostrado la presencia de actividad 5´- desyodasa y T3 en el líquido seminal (Brzezinska et al., 2002; Landau et al., 1983). Así y dada la naturaleza exócrina de la próstata, existe la posibilidad que esta glándula secrete al plasma seminal D1 y T3. Es probable que la D1 forme parte de la membrana de los prostasomas, pues se ha descrito la presencia de proteínas estructurales (tromboplastina) y con actividad catalítica (proteina cinasa, antígeno específico de próstata) (Stegmayr 1982; Eyre et al., 1999, Stewart et al., 2004). En este contexto, es factible que la T3 y/o 3,5-T2 producida por la D1-P al ser secretada al líquido seminal pudiera tener un efecto directo sobre los espermatozoides. Estudios in vitro sugieren que las HT estimulan la viabilidad, consumo de oxígeno y glucólisis de los espermatozoides (Mann, 1964). Es poco probable que las HT actúen por mecanismo geonómicos, dado el alto grado de compactación del DNA en el espermatozoide maduro (Alberts et al., 2002). Sin Silvia Alejandra López Juárez 44 embargo, existen evidencias de que las HT puedan actuar por vías alternas no genómicas, regulando canales iónicos (Na+, Ca 2+), transporte de glucosa, activación de fosforil cinasas y/o generando segundos mensajeros intracelulares
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