apuntes de biología

Factores que regulan el desarrollo folicular II:
folículos antrales

Las etapas finales del desarrollo folicular se encuentran reguladas por factores de diversa naturaleza y origen los cuales, a través de la participación de múltiples sistemas de señalización autocrina, paracrina y endocrina, que involucran a todas las estirpes celulares que se encuentran en el folículo, son capaces de llevarlo a través de las etapas de maduración que culminan en la ovulación y su posterior luteinización.

I. Transición folículo secundario a terciario

A partir de esta etapa, el folículo requerirá forzosamente del estímulo de la hormona estimulante del folículo (FSH) para proseguir la proliferación de las células de la granulosa (CG) y establecer, en éstas, una producción creciente de estrógenos. La acción inductiva de la FSH permitirá, posteriormente, facilitar la respuesta del folículo a la hormona luteinizante (LH) y a otros factores extracelulares [Hillier. Mol. Cell. Endocrinol. 179: 39-46 (2001)].

Algunos productos génicos que aparecen en las CG presentes en los folículos secundarios como resultado de su estimulación por la FSH son, entre otros, el complejo de la aromatasa, los receptores para FSH (FSHR), LH (LHR) y estrógenos (ER), productos polipeptídicos de la familia del factor de crecimiento y transformación-b, tales como el GDF9, las inhibinas y lasactivinas, así como la folistatina, una proteína que une a estas últimas con una elevada afinidad [Knight & Glister. Reproduction 121: 503-512 (2001)], además de los factores de crecimiento semejantes a insulina (IGF)-I y -II y las proteínas que lo unen (las IGFBP).

A través de mecanismos aún no comprendidos, que podrían involucrar diferencias en cuanto a la sensibilidad de cada folículo a la estimulación gonadotrópica así como su capacidad de producción temprana de estrógenos, se seleccionará uno o a lo sumo un pequeño número de folículos (dominancia folicular) y podrá continuar su desarrollo hasta alcanzar la fase ovulatoria, mientras que los demás folículos (folículos subordinados) detendrán su crecimiento y estarán destinados a sufrir atresia.

Una vez que las CG hayan expresado los FSHR, su proliferación y diferenciación estarán reguladas principalmente por esta gonadotropina, pero dependerán también de otros factores extrínsecos y de los factores paracrinos producidos localmente, que pueden presentar acciones tanto estimulatorias como inhibitorias. Cabe señalar que los mecanismos de acción de varios de estos factores no se han dilucidado hasta ahora, por lo que sólo discutiremos a continuación la participación de algunos de estos moduladores en el desarrollo folicular.

Así, al inicio de la transición folículo secundario-terciario, las activinas participan en la estimulación de la expresión de los FSHR y de la aromatasa en las CG, inhibiendo a la vez la expresión de los LHR en las CG y en las células de la teca (CT). Conforme las CG continúan su proliferación y el folículo va completando la formación de su antrum, las concentraciones crecientes de estrógenos incrementarán la síntesis de las inhibinas y la folistatina, por lo tanto disminuyendo las concentraciones efectivas de activinas en el folículo.

Esta disminución en la concentración de activinas en el folículo antral permitirá la expresión de los LHR en las CG y en las CT, y el incremento en la producción de inhibinas promoverá la síntesis de novo de andrógenos (principalmente androstendiona) y la expresión de los LHR en las últimas, además de disparar la progresión meiótica en el ovocito detenido en diploteno I, y de regular la síntesis y secreción hipofisiaria de FSH a través de mecanismos de retroalimentación negativa [Findlay y cols. Mol. Cell. Endocrinol. 191: 35-42 (2002)].

Diversas estirpes celulares foliculares parecen jugar un papel clave en el establecimiento del patrón heterogéneo de expresión que se observa en las CG de folículos terciarios, ya que las CG murales, en contacto directo con una lámina basal y alejadas del ovocito, sintetizarán el LHR, mientras que las células del cúmulo, en contacto con éste, prácticamente no lo harán. Algunos mecanismos de regulación que se han propuesto para explicar este fenómeno incluyen la participación del GDF9 como un regulador negativo de la transcripción de LHR en células del cúmulo, la intervención del KL, el factor de crecimiento epidermal (EGF) y algunos componentes de la matriz extracelular como promotores de la expresión del LHR y de la proliferación celular en las CG murales.

Por otra parte, la expresión plena del fenotipo de las CG parecería contribuir a la regulación funcional de las CT y, en consecuencia, al mantenimiento de un adecuado funcionamiento del folículo. En este sentido, se ha observado que la FSH estimula en las CG la producción de IGF-I, el cual incrementa, a su vez, la producción tecal de andrógenos y, finalmente, la síntesis de estrógenos por las mismas CG. Se ha observado que las concentraciones bioactivas de IGF-I son mayores en los folículos dominantes que en los subordinados lo que, al parecer, reflejaría los niveles de IGFBPs presentes en cada folículo y plantearía una posible explicación de los factores que definen el potencial esteroidogénico de los folículos y el fenómeno de dominancia folicular en el ovario [Richards, Endocrinology 142: 2184-2193 (2001)].

Finalmente, varios de los factores producidos localmente son importantes para la supervivencia de los folículos antrales tempranos. Estos factores pueden actuar sobre las CG (p. ej., esteroides), las CT (p. ej. IGF-I) o del ovocito (p.ej., activinas), permitiendo al folículo dominante pasar a folículo preovulatorio o de Graaf [Markström y cols. Reproduction 123: 23-30 (2002)].

II. Transición folículo terciario-folículo de graaf

La ovulación se dispara con el pico preovulatorio de LH, el cual, a su vez, se induce por la elevada concentración circulante de estrógenos producidos por el folículo preovulatorio. Este pico induce marcados cambios en el folículo que incluyen tanto la reiniciación de los procesos de maduración del ovocito como alteraciones funcionales en el complejo ovocito-células del cúmulo, modificaciones en la expresión génica de las CG que las llevarán hacia la luteinización y otros cambios que provocarán la ruptura de la pared folicular.

El ovocito maduro secreta un factor que permite la expansión de las células del cúmulo (CEEF) que permite secretar ácido hialurónico en respuesta a la estimulación por FSH. Al hidratarse genera espacios entre las células que provocan la expansión del cúmulo que precede al proceso de ovulación propiamente dicho. Algunos autores han señalado que la expresión de la enzima hialuronano sintasa 2, responsable de la síntesis de este glucosaminoglucano, parece depender de algunos factores previamente identificados como productos de secreción de los ovocitos (p.ej., GDF9) [Eppig. Reproduction 122: 829-838 (2001)].

Los productos proinflamatorios sintetizados por las CG y detectados en elevadas concentraciones en los folículos preovulatorios (p. ej., interleucinas [IL]-1b y -6, factor de necrosis tumoral [TNF]-a y prostaglandinas [PG]) contribuyen a la disminución de su producción de estrógenos hacia el final de la transición a folículo de Graaf. Este cambio en el patrón esteroidogénico de las CG parece inducir, junto con la aparición del pico preovulatorio de LH, la expresión de las enzimas remodeladoras de tejidos (metaloproteinasas de matriz [MMPs]) indispensables para el proceso de ovulación [Rosenfeld y cols. Reproduction 122: 215-226 (2001)].

Varios tipos de MMP participan en el proceso de ruptura folicular, entre ellas, enzimas con capacidad de degradar colágeno, elastina, proteoglucanos y otros elementos de matriz extracelular,que se encuentran presentes en folículos preovulatorios de ovarios de rata y cabra. El incremento periovulatorio en la actividad colagenolítica se atribuye a aumentar la expresión de los mRNA de la colagenasa intersticial y la colagenasa-3 en las CG de folículos de Graaf de rata y bovino. Otras enzimas cuya expresión se induce en las CG son las gelatinasas, que participan también en la degradación de la membrana basal que separa a las CG y a las CTI [Van Voorhis BJ. Encyclopedia of Reproduction II: 376-389 (1999)].

La regulación de la actividad de las MMP y de otras proteasas en el folículo ocurre a través de un mecanismo dependiente de activadores específicos, los cuales controlan el paso de los zimógenos a las formas catalíticas. Un ejemplo de regulador positivo de la actividad de las MMP es el activador de plasminógeno del tipo urocinasa (uPA), activador de varias colagenasas y gelatinasas, producido por las células del cúmulo. La síntesis del uPA parece inhibirse por el ovocito durante la etapa de folículo terciario, y esta inhibición desaparece una vez que se ha presentado el pico preovulatorio de LH.

Finalmente, se ha sugerido que el ovocito produce un factor anti-luteinizante que previene la diferenciación terminal de las CG, manteniendo activa su síntesis de estrógenos en detrimento de su producción de progesterona. Este bloqueo biosintético desaparece una vez que se ha presentado el pico preovulatorio de LH, que parece hacer resistentes las CG a la inhibición de su diferenciación. Por lo tanto, una vez que el ovocito se ha liberado, las CG murales y las CT concluirán su proceso de rediferenciación para dar origen a las células lúteas.

Cuerpo lúteo y atresia folicular

Los ovarios se encuentran entre los órganos más dinámicos y plásticos del organismo, ya que en cada periodo estral o menstrual de la vida reproductiva de la hembra de la especie, se inicia un nuevo ciclo de maduración folicular, selección del folículo dominante, ovulación, formación del cuerpo lúteo (CL) y, en ausencia de embarazo, resorción de éste. Por eso, la comprensión de los mecanismos que regulan estos procesos es clave para definir la biología reproductiva de los organismos y, en el caso del humano, para definir nuevos blancos para la manipulación farmacológica de la función ovárica, en busca de nuevas y mejores formas de regular la fertilidad.

I.- Cuerpo lúteo

Una vez que se ha llevado a cabo la ovulación, el cuerpo lúteo (CL) se constituirá a partir de la luteinización tanto de las células de la granulosa, como de las de la teca, formando una estructura que presenta contornos festoneados plegados y cuyo centro se torna hemorrágico. Ambos tipos celulares sufren cambios importantes en su estructura y composición, transformándose en células poligonales que aumentan el citoplasma y contenido lipídico, lo que imprime un color amarillo a la pared del CL, cuya síntesis de progesterona es esencial para el establecimiento y el mantenimiento del embarazo temprano.

La formación del CL depende directamente de la presencia del pico preovulatorio de hormona luteinizante (LH), así como de la cantidad de receptores para esta gonadotropina, presentes previamente en las células de la granulosa murales y en las células de la teca, si bien se ha postulado que la presencia de los estrógenos también es necesaria para la formación y el mantenimiento del CL [Rosenfeld y cols. Reproduction 122: 215-226 (2001)]. La producción de novo de progesterona a partir del colesterol se estimula con la proteína responsable de la respuesta aguda de la esteroidogénesis (StAR) y la C20,22-desmolasa dependiente del citocromo P450_scc, cuya expresión se induce con la LH [Christensen & Devoto. Reprod Biol. Endocrinol. 1: 90 (2003)].

La expresión del receptor de la progesterona (PR) en las células en proceso de luteinización se induce inmediatamente después del pico de LH. Se ha considerado que este proceso podría formar parte de un ciclo autocrino de retroalimentación positiva, indispensable para el mantenimiento futuro del CL, a través de la regulación de la expresión de factores de crecimiento, citocinas y otros factores paracrinos que regularían, a su vez, la función lútea [Hillier. Mol. Cell. Endocrinol. 179: 39-46 (2001)].

Por otra parte, diversos autores han propuesto un papel de las inhibinas en la promoción de la producción lútea de progesterona, ya que el CL es una fuente significativa de esta molécula, la cual alcanza un pico de concentración circulante durante la fase lútea media. Este papel sería análogo al que estas moléculas desempeñaban en las células de la teca del folículo terciario aunque, dada la inhibición de las enzimas finales del proceso esteroidogénico, el producto final en las células lúteas ya no serían los andrógenos [Knight & Glister. Reproduction 121: 503-512 (2001)].

Existen pruebas claras de la producción intraluteínica de prostaglandina (PGF)₂a, particularmente en el CL temprano y durante el periodo de luteólisis, dependiente del aumento en la actividad de la fosfolipasa A₂ y de la expresión de la enzima Cox-2. Conforme el CL va madurando, la PGF₂a induce en las células lúteas la expresión de sus propios receptores y, a través de una regulación autocrina, disminuye gradualmente la síntesis de progesterona e incrementa la producción de endotelina-1, oxitocinay algunas quimiocinas, lo que terminará promoviendo la regresión lútea, a menos que se presente un rescate en el caso de que exista un embarazo [Wiltbank & Ottobre.Reprod. Biol. Endocrinol. 1: 91 (2003)].

II.- Atresia folicular

Solamente una pequeña fracción de los folículos ováricos presente en el ovario fetal logrará completar su maduración hasta alcanzar la etapa de ovulación, de forma tal que su destino más común es el de sufrir atresia. En la etapa fetal, es la degeneración de las células germinales primordiales la responsable de la regulación del número de folículos primordiales que sobrevivirán. En cambio, en folículos ováricos en etapas más tardías de desarrollo, la atresia se inicia con la apoptosis de las CG en respuesta a la deprivación hormonal, lo que provocará finalmente la muerte del ovocito. Este proceso se puede presentar en cualquier etapa de desarrollo folicular, incluso en folículos preovulatorios, aunque se ha determinado que es en la transición entre folículo secundario y terciario es más probable que aparezcan los folículos atrésicos. Finalmente, en lo que toca al proceso de luteólisis, es muy poco lo que se conoce acerca de la participación de los procesos apoptóticos en la regresión lútea [Kaipia & Hsueh. Annu. Rev. Physiol. 59: 349-363 (1997)].

Una gran cantidad de estímulos, entre ellos las hormonas, factores de crecimiento y citocinas, pueden regular la «decisión de morir», a través de la presencia de receptores celulares específicos. Estos estímulos pueden funcionar, ya sea como factores de supervivencia, activando diferentes vías de transducción de señales que promuevan la diferenciación y/o proliferación celulares, o bien como ligandos de muerte, promoviendo la ejecución del programa apoptótico.

Como ejemplos de factores que promueven la supervivencia folicular podemos citar las hormonas estimulante del folículo (FSH) y LH y los esteroides (estrógenos y progesterona), así como diversas hormonas (de crecimiento [GH] e insulina) y factores de crecimiento (epidérmico [EGF], el básico derivado de fibroblastos [bFGF], y el semejante a la insulina [IGF]-I), cuyos efectos particulares sobre las estirpes celulares en el folículo en diferentes estadios de desarrollo se han descrito anteriormente [Markström y cols. Reproduction 123: 23-30 (2002)].

En cambio, entre los factores que pueden inducir a la atresia folicular podemos citar la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) de origen ovárico, los andrógenos, algunos de los factores proinflamatorios, (p.ej., interleucina [IL]-6 y factor de necrosis tumoral [TNF]-a), los radicales libres y, probablemente, las señales específicamente acopladas a la síntesis de ceramidas, como el ligando Fas [Frago y cols. Endocrinol. Nutr. 48: 272-280 (2001)].

El balance entre las señales pro- y antiapoptóticas, en cualquier momento de la vida celular, determinará el destino final de la célula. En el caso de que la mitocondria esté involucrada en la ejecución del programa apoptótico, la asociación del citocromo C con el factor-1 activador de las proteasas apoptóticas (APAF-1) y la pro-caspasa 9 para formar el apoptosoma, activará posteriormente la cascada de caspasas. Paralelamente, esta cascada se puede activar directamente con un daño extenso al ADN celular, o bien a través de los receptores de muerte, responsables de la formación de un complejo de señalización inductor de muerte (DISC). Cualquiera que haya sido el mecanismo de activación, la caspasa 3 será responsable de la exposición de fosfatidilserina en la superficie celular, una señal que promueve la eliminación de la célula por células con capacidad fagocítica, y la liberación de la ADNasa activada por caspasa, responsable de la fragmentación internucleosómica del DNA [Hengartner. Nature 407: 770-776 (2000)].

En contraposición a su función como un regulador crítico de la diferenciación folicular y el mantenimiento de la homeostasia ovárica, la regulación aberrante de la apoptosis puede asociarse a diversas condiciones patológicas. Así, por ejemplo, la sobreexpresión de las proteínas de la familia Bcl2 en células foliculares hace que decrezca la atresia y promueve la tumorigénesis en las células germinales.

Por lo tanto, es particularmente interesante la identificación de las vías que se encuentran activadas en los folículos individuales como un primer paso para definir los que tendrían la capacidad adecuada de respuesta a la estimulación, y en consecuencia, determinar qué mecanismos serían responsables de su selección en perjuicio de otros folículos destinados a convertirse en atrésicos.

De acuerdo a los datos que aparecen en la literatura, la regulación de los patrones de expresión génica específicos de cada estirpe celular (ovocito, CG, CT) en uno o más periodos del desarrollo folicular sería el elemento principal que podría determinar la capacidad de cada folículo individual para responder a la estimulación y el tipo de respuesta que se generaría a partir de ésta.