Ramallo, Martín Roberto. 2016 12 02
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Tesis Doctoral Aromatasa cerebral (Cyp19a1b): caracterización y relación con el comportamiento agonístico y el período de cuidado parental en el pez cíclido Cichlasoma dimerus Ramallo, Martín Roberto 2016-12-02 Este documento forma parte de la colección de tesis doctorales y de maestría de la Biblioteca Central Dr. Luis Federico Leloir, disponible en digital.bl.fcen.uba.ar. Su utilización debe ser acompañada por la cita bibliográfica con reconocimiento de la fuente. This document is part of the doctoral theses collection of the Central Library Dr. Luis Federico Leloir, available in digital.bl.fcen.uba.ar. It should be used accompanied by the corresponding citation acknowledging the source. Cita tipo APA: Ramallo, Martín Roberto. (2016-12-02). Aromatasa cerebral (Cyp19a1b): caracterización y relación con el comportamiento agonístico y el período de cuidado parental en el pez cíclido Cichlasoma dimerus. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Cita tipo Chicago: Ramallo, Martín Roberto. "Aromatasa cerebral (Cyp19a1b): caracterización y relación con el comportamiento agonístico y el período de cuidado parental en el pez cíclido Cichlasoma dimerus". Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. 2016-12-02. Dirección: Biblioteca Central Dr. Luis F. Leloir, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Universidad de Buenos Aires. Contacto: [email protected] Intendente Güiraldes 2160 - C1428EGA - Tel. (++54 +11) 4789-9293 UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES Facultad de Ciencias Exactas y Naturales Departamento de Biodiversidad y Biología Experimental Aromatasa cerebral (Cyp19a1b): caracterización y relación con el comportamiento agonístico y el período de cuidado parental en el pez cíclido Cichlasoma dimerus Tesis presentada para optar al título de Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas Martín Roberto Ramallo Directores de tesis: Dr. Matías Pandolfi Dr. Gustavo M. Somoza Consejero de Estudios: Dra. Paula Vissio Lugar de trabajo: Laboratorio de Neuroendocrinología y Comportamiento. DBBE, UBA e IBBEA, CONICET, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, UBA. Ciudad Autónoma de Buenos Aires, 2016 Aromatasa cerebral (Cyp19a1b): caracterización y relación con el comportamiento agonístico y el período de cuidado parental en el pez cíclido Cichlasoma dimerus. En todos los vertebrados, la enzima citocromo P450 aromatasa, es la responsable de la síntesis de estrógenos a partir de andrógenos. En ciertas áreas específicas del cerebro de los peces teleósteos la producción de estrógenos cerebrales es entre 100 y 1000 veces mayor comparada con las regiones homólogas del cerebro de otros grupos de vertebrados. La base de tales niveles radica en parte a la expresión de una variante de la enzima aromatasa, conocida como aromatasa cerebral, producto de uno de los dos genes parálogos que codifican para aromatasas (cerebral y gonadal) en teleósteos. Ya que la distribución neuroanatómica de las células productoras de aromatasa cerebral coincide parcialmente con áreas del cerebro involucradas en la regulación de comportamientos sociales, decidimos analizar el papel de la misma en la regulación del comportamiento agonístico y del cuidado maternal, en la chanchita Cichlasoma dimerus. Por medio de un protocolo de inmunohitoquímica se detectó la presencia de esta enzima en el cerebro anterior de la chanchita, en áreas involucradas en la regulación de comportamientos sociales. Luego, se caracterizaron la fisiología y el comportamiento de machos de chanchita de distinto estatus social (dominante vs. subordinado), y su relación con la expresión de aromatasa cerebral en el cerebro y la hipófisis. Los machos dominantes presentaron niveles mayores de andrógenos circulantes, mientras que los machos subordinados se caracterizaron por poseer nieles ás altos de 7β-estradiol, y una tasa espermatogénica relativamente menor. Si bien no se observó un efecto del estatus social sobre la expresión de la enzima, los niveles de expresión de la misma en hipófisis correlacionaron con la frecuencia de comportamientos agonísticos, sugiriendo un papel novedoso de la hipófisis en la regulación del comportamiento social a través de la síntesis de estrógenos. En las hembras se analizaron los perfiles de expresión de ambas variantes de la enzima aromatasa (cerebral y gonadal) a lo largo del período de cuidado parental, y su relación con parámetros fisiológicos y reproductivos. El inicio del cuidado maternal resultó en una caída específica de la síntesis de esteroides sexuales y de la tasa de maduración ovárica, mientras que los niveles de expresión de ambas aromatasas resultaron independientes de la presencia de la progenie. Por lo tanto, el estatus social en los machos y el cuidado parental en las hembras, repercuten fuertemente sobre los niveles de esteroides sexuales y el estado de las gónadas, o viceversa, sin que resulte afectada la expresión de aromatasa en cerebro anterior e hipófisis. Palabras claves: aromatasa cerebral, aromatasa gonadal, esteroides sexuales, cíclidos, comportamiento agonístico, cuidado maternal, Cichlasoma dimerus. Brain aromatase (Cyp19a1b): characterization and its relationship with agonistic behavior and parental care in the cichlid fish Cichlasoma dimerus In all vertebrates, the enzyme aromatase cytochrome P450, is responsible for estrogen synthesis by aromatization of androgens. Estrogen synthesis within particular brain regions of the teleost brain is between 100 and 1000 times higher than that observed in the homologues brain areas of other vertebrates. The basis of such high levels lies in part due to the expression of a variant of the enzyme aromatase, known as brain aromatase, which is the product of one of two paralogous genes encoding aromatase enzymes (brain and gonadal aromatase) in teleosts. The neuroanatomical distribution of brain aromatase overlaps with brain areas involved in the regulation of social behavior. Thus, the objective of this thesis was to analyze the role of brain aromatase in the regulation of agonistic behavior and maternal care in Cichlasoma dimerus, locally known as chanchita. Through an immunohistochemical study, the presence of the enzyme was detected in forebrain regions, in areas involved in the regulation of social behaviors. Then, the physiology and behavior of male chanchitas of different social status (dominant vs. subordinate) were characterized, and their relationship with the expression of brain aromatase in the brain and pituitary was assessed. Dominant males had higher circulating androgen levels, while subordinate males were characterized by a higher 7β-estradiol plasma concentration, and a relatively lower spermatogenic rate. While the social status ha no effect on the expression of forebrain and pituitary brain aromatase, the expression levels at pituitary correlated with the frequency of agonistic behaviors, suggesting a novel role of the pituitary gland in the regulation of social behavior through estrogen synthesis. In female chanchitas, the expression profiles of both aromatase gene variants (brain and gonadal) were examined throughout the parental care period, and their relation to physiological and reproductive parameters were analyzed. The onset of maternal care resulted in a specific downregulation in sex steroid synthesis and ovarian maturation rate, while levels of expression of both aromatases were independent of the presence of the progeny. Therefore, the social status in males and parental care in females of the cichlid chanchita, have a strong effect on sex steroids levels and gonadal state, or vice versa, though aromatase expression in whole forebrain and pituitary samples was unaffected. Keywords: brain aromatase, gonadal aromatase, sex steroids, cichlids, agonistic behavior, maternal care, Cichlasoma dimerus. Agradecimientos La emergencia o el surgimiento hacen referencia a aquellas propiedades o procesos de un sistema no reducibles a las propiedades o procesos de sus partes constituyentes. El todo es más que la suma de las partes, así como este trabajo de tesis es en parte de todos. Primero quiero agradecer a la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires por brindarme a mí y a muchos otros, la oportunidad de recibir una educación de calidad y desarrollarnos como profesionales. A los profesores de la carrera que se esforzaron para que las clases sean mucho más que el simple contenido de un libro académico. A mis directores Matías Pandolfi y Gustavo Somoza. A Matías, gracias por haberme re-elegido para formar parte de tu equipo de trabajo durante 8 años! Por darme innumerables oportunidades y confiar más en mí de lo que yo confío en mí mismo. A Gustavo, por la confianza ciega y estar siempre predispuesto a darme una mano. A los dos les agradezco sus enseñanzas, sobre todo a través del ejemplo. A los Yamamitas, los Exmamitas y los Newmamitas. Sin lugar a dudas lo mejor del laboratorio! A Feli, Vir, Ceci, Leo, Agus, Pau, Lau, Lucho, Renato, Santi, Flor y Ale. Gracias por llenar los días de diversión. En particular quiero agradecerles a: Leo por ser un dolor de cabeza constante, una fuente inagotable de generación de ira y la persona que más confío del laboratorio; a Agus, por haberme permitido ser tu director asistente, por confiar en mí y enseñarme tanto, lo mejor de mi doctorado! A todo el laboratorio de Neuroendocrinología del Crecimiento y la Reproducción: Pau Vissio, Pao, Maxi, Mariana, Julieta, Nacho, Pau Di Yorio, Tomás y Dani. Otra gran fuente de alegría! A las Paus