Consiguen recuperar la función ovárica en mamíferos infértiles

Este logro, llevado a cabo en roedores y publicado en “PNAS”, podría en un futuro aplicarse a tratamientos de fertilidad en humanos

Una rata de laboratorio, en una imagen de archivo
Una rata de laboratorio, en una imagen de archivo

Una investigación de científicos de Japón ha conseguido la recuperación de la función ovárica en ratas infértiles, en un hallazgo que sugiere una nueva terapia para mujeres que padecen ciertos trastornos reproductivos, que también podría aplicarse a tratamientos de fertilidad para animales domésticos, según publican en la revista ‘Proceedings of National Academy of Sciences’.

Las gonadotropinas son hormonas que se liberan de la pituitaria anterior para estimular las gónadas, o glándulas sexuales, para que lleven a cabo sus funciones reproductivas. La hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) es, por tanto, fundamental para la reproducción de los mamíferos.

En un sistema reproductivo sano, el cerebro produce la GnRH en pulsos. Los informes sugieren que al menos el 25% de los trastornos ováricos se deben a una disfunción del mecanismo cerebral que controla la liberación de gonadotropinas, que es un tipo de trastorno reproductivo asociado con el hipotálamo.

Sin embargo, la fuente del ‘generador de impulsos GnRH’ ha sido un misterio durante décadas, hasta ahora. La nueva investigación llevada a cabo por una colaboración de investigación japonesa entre la Escuela de Graduados en Ciencias Bioagrícolas de la Universidad de Nagoya y el Instituto Nacional de Ciencias Fisiológicas en la ciudad de Okazaki, proporciona la primera evidencia directa de que las neuronas KNDy generan los pulsos de GnRH y que la falta de estos inhibe la fertilidad.

Utilizando un modelo de rata, el estudio también mostró que “rescatar” sólo el 20% de las neuronas KNDy es suficiente para reiniciar los pulsos de GnRH y gonadotropina y mantener el crecimiento de los folículos ováricos en los ovarios, recuperando así la fertilidad.

“La liberación de GnRH pulsátil en la vena porta pituitaria desde el hipotálamo es fundamentalmente importante para la función gonadal en especies de mamíferos, incluidos los humanos”, señala Hiroko Tsukamura, profesora de la Universidad de Nagoya y autora correspondiente del artículo.

“La GnRH permite la estimulación de la liberación de gonadotropinas, que a su vez estimulan el crecimiento de los folículos ováricos solo cuando la GnRH se secreta de forma pulsante a la frecuencia adecuada --añade--. Por lo tanto, los regímenes de pulsos de GnRH son necesarios como terapias para las mujeres infértiles como tratamiento continuo de GnRH paradójicamente inhibe la liberación de gonadotropinas”.

Después del descubrimiento de las neuronas de kisspeptina en el cerebro como un estimulador dominante de la liberación de GnRH, la evidencia circunstancial había sugerido que una subpoblación de estas neuronas, ubicada en el núcleo arqueado hipotalámico (cerca de la base del hipotálamo), es responsable de los pulsos de GnRH. Sin embargo, no hubo evidencia directa disponible de que estas “neuronas KNDy” sirvan como generador de pulsos de GnRH.

El acrónimo KNDy proviene de los péptidos (moléculas de señalización) kisspeptina, neuroquinina-B (NKB) y dinorfina-A liberados por esta parte del hipotálamo: por esta razón, las neuronas de kisspeptina también se conocen como neuronas KNDy. La investigación del equipo japonés que se informa aquí ha demostrado que NKB aumenta la frecuencia de los pulsos de GnRH, mientras que la dinorfina-A reduce su frecuencia.

El equipo de investigación utilizó un modelo animal congénitamente infértil (una rata) en el que se había eliminado genéticamente el gen kisspeptina (Kiss1). El equipo rescató neuronas KNDy transfectando el gen Kiss1 en el cerebro de la rata utilizando un vector viral que lleva el gen.

El equipo observó que rescatar solo el 20% de las neuronas KNDy (mediante la expresión forzada de Kiss1 en el interior, pero no en el exterior, de las neuronas NKB) resultó en la liberación de gonadotropinas pituitarias, con el crecimiento concomitante de folículos ováricos hasta el tamaño preovulatorio. Es importante destacar que rescatar tan solo el 20% de las neuronas KNDy también fue suficiente para mantener la función ovárica en ratas hembra.

Los resultados del experimento de rescate de neuronas KNDy se confirmaron en la segunda etapa de la investigación al invertir el proceso en la primera etapa.

Esta vez, como explica la coautora principal, estudiante de doctorado Mayuko Nagae, “preparamos ratas modificadas genéticamente en las que el gen Kiss1 se intercalaba entre una secuencia de ADN llamada loxP. Esto nos permitió eliminar el gen Kiss1 solo en las neuronas KNDy mediante extirpando la secuencia de ADN entre los dos sitios loxP mediante la inyección cuidadosa de un vector viral que lleva la recombinasa Cre que codifica el gen, una enzima que se dirige a los sitios loxP en el núcleo arqueado hipotalámico”.

“El resto de las neuronas de kisspeptina no se modificaron -añade-. De esta manera, diseñó la deleción condicional del gen Kiss1 específico de la región cerebral en las neuronas KNDy”.

La eliminación de más del 90% del gen Kiss1 de la subpoblación específica de neuronas de kisspeptina resultó en la supresión completa de la liberación pulsada de gonadotropinas.

Tomados en conjunto, estos hallazgos proporcionan la primera evidencia directa de que las neuronas KNDy son el generador de pulsos de GnRH y que “rescatar” solo el 20% de las neuronas KNDy es suficiente para reiniciar los pulsos de GnRH y gonadotropinas y mantener el crecimiento de los folículos ováricos, recuperando así la fertilidad.

El hallazgo proporciona un posible enfoque terapéutico para pacientes con trastornos reproductivos hipotalámicos. En particular, dado que el “agonista” del péptido NKB o el “antagonista” del péptido de dinorfina-A mejora la generación de pulsos de GnRH, la administración a largo plazo de estos agonistas de NKB o antagonistas de dinorfina-A utilizando un fármaco de liberación sostenida podría ser útil para potenciar los pulsos de GnRH en pacientes. Esto reemplazaría la infusión pulsada de GnRH por una bomba adjunta.

Esta metodología también podría aplicarse a los animales domésticos, porque las especies de mamíferos, incluidos los animales domésticos, como el ganado, las ovejas, las cabras y los cerdos, los primates y los modelos experimentales de roedores, tienen el mismo mecanismo cerebral para regular la función reproductiva a través de neuronas de kisspeptina hipotalámicas.

“Por fin, encontramos evidencia directa de que las neuronas KNDy son el generador de pulsos de GnRH”, continúa el profesor Tsukamura que, junto con el coprimer autor, el profesor asociado Uenoyama, cree que hay mucho más trabajo por hacer para encontrar el mecanismo molecular que controla la actividad neuronal KNDy, generadora de pulsos de GnRH.

A pesar de ello, destacan que los presentes hallazgos ayudan a iluminar el mecanismo central que subyace a la reproducción de los mamíferos y pueden aplicarse al tratamiento de trastornos ováricos en el ganado, así como a la infertilidad en humanos.