los aminoÁcidos excitadores como neuromoduladores de … · localizaci. Ó. n del. Á. rea...

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


SUPLEMENTACIÓN PROTÉICA

SEÑALNEUROENDÓCRINA

-Gametogénesis-Fertilización

-Embriogénesis

PROTEÍNA

FUNCIÓNMETABÓLICA

-Lactancia-Pubertad

-Crecimiento fetal

ARG HIS MET ASP GLU ASP

PEPTIDASAS

PROTEASAS

PÉPTIDOS

AMINOPEPTIDASASCARBOXIPEPTIDASAS


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


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


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


FSHLH

TECA

GRANULOSA

IGF-1FGF

SUPLEMENTACIÓN

SENSOR METABÓLICO

HIPÓFISIS

HIPOTÁLAMO

GnRH

?

GLUGLUGLU

EXPERIMENTO - 1


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).


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


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.


SENSOR METABÓLICO

FSHLH

TECA

GRANULOSA

IGF-1FGF

GLU GLU

SUPLEMENTACIÓN

HIPÓFISIS

HIPOTÁLAMO

GLU

GnRH

?GH - IGF-1

EXPERIMENTO - 2


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).


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).



MATERIAL & METODOS

-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25

SINCRONIZACIÓN



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


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


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.


SENSOR METABÓLICO

LH

TECA

GRANULOSA

IGF-1FGF

GLU GLU

SUPLEMENTACIÓN

HIPÓFISIS

HIPOTÁLAMO

GLU

GnRH

? INSULINA ?

EXPERIMENTO - 3



MATERIAL & METODOS

-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25

SINCRONIZACIÓN



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



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.


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.



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.


EXPERIMENTO - 4

HIPOTÁLAMO

LHRH

HIPOFISIS

CL

P4

SLC

LLC

IGF-1FGF

GLU GLU

SUPLEMENTACIÓN

GLU

LH

CL

CL

?


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).


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.


SISTEMAFOLICULAR

HIPOTALAMO

GnRH

FSHLH

HIPOFISIS

TECA

GRANULOSA

IGF-1FGF

CL P4FLSLC

LLC

IGF-1FGF

SISTEMALÚTEO

UTERORMP


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



MATERIAL & METODOS

-11 -9 -7 -5 -3 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18-27 -25

SINCRONIZACIÓN



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



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.


HIPOTÁLAMO

LHRH

HIPOFISIS

CL P4SLC

LLC

IGF-1FGF

GLU GLU

SUPLEMENTACIÓN

GLU

LH

CL

CL

XX

X


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.


HIPOTALAMO

HIPOFISIS

TECA

GRANULOSA

IGF-1FGF

P4

FLSLC

LLC

IGF-1FGF

GLU GLU

SUPLEMENTACIÓN

GLU

LHFSH

х

SENSOR METABÓLICO

GnRHHORMONASMETABÓLICAS

CL

FL

FL

INSULINA


los aminoÁcidos excitadores como neuromoduladores de … · localizaci. Ó. n del. Á. rea...

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