Regulación de la expresión de los receptores de leptina en el eje reproductivo de la rata

Authors
Di Yorio, María Paula
Publication Year
2012
Language
Spanish
Format
doctoral thesis
Status
Published version
Director/a de tesis
Faletti, Alicia Graciela
Description
Leptina, proteína de 16 kDa sintetizada y secretada principalmente por el tejido adiposo, parece ser un regulador de la función reproductiva. En este trabajo evaluamos la acción de distintos niveles de leptina sobre la expresión de las principales isoformas de su receptor en el eje hipotálamo-hipófisis- ovario, y el efecto de NPY y 17β-estradiol sobre estos receptores en el eje hipotálamo-adenohipófisis, ambos durante el proceso ovulatorio. Utilizamos como modelo biológico ratas inmaduras estimuladas con gonadotrofinas y evaluamos mediante estudios in vivo e in vitro la expresión del mensajero (RTPCR) y de la proteína (western blot) de los receptores de leptina. Encontramos que tanto leptina como las gonadotrofinas son capaces de regular diferencialmente la expresión del mensajero y de la proteína de ambos tipos de isoformas en el eje reproductivo, en forma dosis y tejido dependiente. Por otro lado, NPY y 17β-estradiol fueron capaces de inducir la expresión del mensajero y de la proteína de ambas isoformas en el eje hipotálamo-adenohipófisis a través del receptor de NPY tipo 1 y de los receptores estrogénicos α y/o β, respectivamente. Como el efecto estimulatorio o inhibitorio de leptina sobre la función ovárica podría depender de la activación diferencial de sus receptores, estudiamos las vías JAK2/STAT3 y ERK1/2, y la expresión de SOCS3 (western blot) en el eje reproductivo durante el proceso ovulatorio. Utilizamos ratas estimuladas con gonadotrofinas las que recibieron los siguientes tratamientos: i) tratamiento agudo, las que recibieron 5 dosis de leptina (5 μg c/u) o vehículo durante el proceso ovulatorio, o ii) tratamiento diario, las que recibieron 3 μg de leptina o vehículo por día durante 12 días a partir del destete. Observamos que el tratamiento agudo, que inhibe la función ovárica, i) disminuye la expresión de p-ERK1/2 en hipotálamo, adenohipófisis y ovario; ii) disminuye la expresión de p-STAT3 en adenohipófisis y ovario; y iii) aumenta la expresión de SOCS3 en adenohipófisis y ovario. En el tratamiento diario, que estimula la función ovárica, observamos que i) aumenta la expresión de p-STAT3 y p-ERK1/2 en hipotálamo y en ovario; ii) disminuye la expresión de SOCS3 en ovario; y iii) no hubo cambios en estas vías en adenohipófisis. Al evaluar in vitro la acción directa de leptina sobre estos caminos de señalización en ovario observamos que la presencia de leptina es capaz de aumentar la expresión de p-STAT3 a bajas y altas concentraciones, la expresión de p-ERK1/2 a bajas concentraciones y los niveles de SOCS3 a altas concentraciones. Con estos resultados podemos concluir que las gonadotrofinas, leptina, NPY y 17β-estradiol son capaces de regular la sensibilidad a leptina a lo largo del eje reproductivo por modular la expresión de sus receptores, y que los cambios observados en las distintas vías de señalización inducidos por diferentes niveles de leptina pueden ser, al menos en parte, responsables del efecto positivo o negativo que leptina ejerce sobre el proceso ovulatorio. Palabras claves: receptor de leptina, leptina, NPY, 17β-estradiol, hipotálamo, adenohipófisis, ovario, proceso ovulatorio, JAK2/STAT3, ERK1/2, SOCS3.
Leptin, a 16 kDa protein synthesized and secreted mainly by adipocytes, modulates the reproductive function. The aims of the present work were to investigate the expression of leptin receptors in the hypothalamic-pituitary-ovarian axis, and to assess whether different levels of leptin in this axis were able to modulate the expression of both the long and the shorts isoforms of its receptors. Moreover, we also evaluated the direct effects of some factors involved in the reproductive function, like NPY and 17β-oestradiol, on the expression of these receptors in the hypothalamic-pituitary axis. Immature rats primed with gonadotropins were used and either in vivo or in vitro assays were performed to evaluate the expression of both RNA messenger (RT-PCR) and proteins (western blot) of the leptin receptors. Gonadotropins and leptin were able to regulate the expression of RNA messenger and proteins of both isoforms in the reproductive axis in a differential way and in a dose and tissue dependent manner. Furthermore, NPY and 17β-oestradiol up-regulated the receptor expression in the hypothalamic-pituitary axis by the interaction with the receptor Y type 1 and the oestrogen receptors α and/or β, respectively. Leptin is able to both stimulate and inhibit the ovarian function and this effect could be induced by a differential activation of its receptors. Thus, we investigated whether changes in the signalling pathways, mediated by JAK2/STAT3 or ERK1/2 and the SOCS3 expression (western blot), were involved in this biphasic response in the hypothalamic-pituitary-ovarian axis during the ovulatory process. Immature rats primed with gonadotropins received one of the following treatment: i) acute treatment, in which the rats received five ip injection of leptin (5 μg each) or vehicle during the ovulatory process, and ii) daily treatment, at 22 days of age, in which the rats received an ip injection of leptin (3 μg) or vehicle per day for 12 days. We found that the acute treatment, which inhibits the ovulatory process, caused a reduction in the expression of p-ERK1/2 in hypothalamus, pituitary and ovary; p-STAT3 in pituitary and ovary; and an increase in SOCS3 expression in pituitary and ovary. The daily treatment, which induces the ovulatory process, increased the expression of both p-STAT3 and p-ERK1/2 in hypothalamus and ovary; caused a reduction of SOCS3 expression in the ovary; but no changes were found in pituitary. In vitro studies were performed to evaluate a direct effect of leptin on those signaling pathways in the ovarian tissue. Leptin was able to activate both STAT3 and ERK1/2 in the presence of physiological levels, but only STAT3 at high concentrations. In addition, the expression of SOCS3 protein increased at high levels of leptin. These results indicate that gonadotropins, leptin, NPY and 17β-oestradiol are able to modulate the responsiveness to leptin by regulating the expression of its receptors. Furthermore, changes in different signaling pathways throughout the reproductive axis, induced by different levels of leptin may be, at least in part, responsible for the positive or negative effects of leptin on the ovulatory process. Key words: Leptin receptor, leptin, NPY, 17β-oestradiol, hypothalamus, pituitary, ovary, ovulatory process, JAK2/STAT3, ERK1/2, SOCS3.
Fil:Di Yorio, María Paula. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.
Subject
LEPTIN RECEPTOR
LEPTIN
NPY
17ß-OESTRADIOL
HYPOTHALAMUS
PITUITARY
OVARY
OVULATORY PROCESS
JAK2/STAT3
ERK1/2
SOCS3
RECEPTOR DE LEPTINA
LEPTINA
NPY
17ß-ESTRADIOL
HIPOTALAMO
ADENOHIPOFISIS
OVARIO
PROCESO OVULATORIO
JAK2/STAT3
ERK1/2
SOCS3
Access level
Open access
License
http://creativecommons.org/licenses/by/2.5/ar
Repository
Biblioteca Digital (UBA-FCEN)
Institution
Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
OAI Identifier
snrd:Tesis_5183_DiYorio