Estudo da inter-relação das vias autofágicas e apoptóticas durante a espermatogênese e regressão ovariana da tilápia do Nilo Oreochromis niloticus em condições de cultivo
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Ralph Grupp Thomé
Guilherme Mattos Jardim Costa
Hélio Batista dos Santos
Vinicius de Toledo Ribas
Guilherme Mattos Jardim Costa
Hélio Batista dos Santos
Vinicius de Toledo Ribas
Resumo
Apoptose e autofagia são vias de sinalização altamente conservadas e são essenciais em
diversos processos fisiológicos. Apesar dos avanços recentes, ainda há muitas lacunas no
conhecimento das suas interações, especialmente em vertebrados não mamíferos. Neste sentido,
o objetivo do presente estudo foi investigar a interação das vias autofágica e apoptótica na
atresia folicular e na espermatogênese de tilápia do Nilo, Oreochromis niloticus, em condições
de cultivo. Para isso, o projeto foi desenvolvido em três etapas. Na primeira etapa, para
investigar a interação das vias autofágica e apoptótica na atresia folicular, animais recém
desovados foram mantidos em condição de cultivo e amostras de ovários foram coletadas para
análises morfológicas, técnica de TUNEL e imunohistoquimica. A atresia folicular nos ovários
de O. niloticus foi analisada em três estágios de regressão: folículos atrésicos iniciais (AFE),
avançados (AFA) e tardios (AFL). Nos folículos atrésicos iniciais e avançados as células
foliculares apresentaram grandes lisossomos e autofagossomos contendo mitocôndrias em
degeneração, restos de organelas e grânulos elétron-densos. Além disso, foram observados
aumentos significativos nas imunomarcações de Bcl-2, Catepsina-D, Beclin-1 e LC3. Nos
folículos atrésicos tardios, as células foliculares apresentaram um citoplasma elétron-lúcido e
apoptose aumentada com imunorreatividade para Bax e muitas células positivas para TUNEL.
Além disso, a colocalização entre LC3 e Caspase-3 em AFL e LAMP-1 e Catepsina-D em AFE
e AFA mostrou pontos de interação entre autofagia e apoptose durante atresia folicular de tilápia
do Nilo. Na segunda e terceira etapa desse trabalho, nós avaliamos a atuação das vias autofágica
e apoptótica durante a espermatogênese em animais submetidos ao sistema de realimentação e
a restrição alimentar total por 7, 14, 21 e 28 dias. A análise dos efeitos do jejum sobre os
parâmetros bioquímicos, hormonais e morfológicos mostrou que após 7 dias de jejum, os níveis
glicêmicos e lipídicos foram significativamente reduzidos, seguidos pela redução plasmática de
testosterona (T) e 11-ketotestosterona (11-KT). Além disso, foi observado a proliferação
reduzida de espermatogônias e aumento da apoptose em espermatócitos, espermátides e
espermatozoides. Nos grupos de realimentação, os esteroides sexuais e a proporção de células
germinativas não apresentaram alterações significativas em relação ao grupo controle, exceto
pela redução de espermatozoides. A atuação da via autofágica durante a espermatogênese foi
evidenciada pela imunomarcação de LC3 e Beclin-1 e pela presença de estruturas autofágicas
como autofagossomos, autolisossomos e corpos multilamelares em espermatócitos secundários,
espermátides, células de Sertoli e de Leydig. A apoptose foi identificada principalmente em
espermatócitos e espermátides, com aumento significativo após 21 e 28 dias de jejum. Em
conjunto, nossos dados mostraram a atuação da autofagia na manutenção da viabilidade celular
Abstract
Apoptosis and autophagy are highly conserved signaling pathways between species, essential
in several physiological. Despite recent advances, there are still many gaps in the knowledge of
their interactions, and especially in nonmammalian vertebrates. In this sense, the aim of the
present study was to investigate the interaction between autophagy and apoptosis in follicular
atresia and spermatogenesis of Nile tilapia Oreochromis niloticus under cultivation conditions,
and, for this, the project was developed in three stages. In the first stage, to investigate the
interaction of autophagic and apoptotic pathways in follicular atresia, freshly spawned animals
were kept in culture condition and ovarian samples were collected for morphological analysis,
TUNEL technique and immunohistochemistry. The follicular atresia in the ovaries of O.
niloticus was analyzed in 3 stages of regression: early (AFE), advanced (AFA) and late (AFL)
atretic follicles. Early and advanced atretic follicles presented autophagy in follicular cells by
the presence of large lysosomes and autophagosomes with degenerating mitochondria,
organelles debris and electrondense granules. Moreover, it were observed significant increases
of immunoreactivity for Bcl2, CathepsinD, Beclin1 and LC3. In late atretic follicles, the
follicular cells presented a markedly electronlucid cytoplasm and increased apoptosis, with
immunoreactivity for Bax and many TUNEL positive cells. In addition, the colocalization
between LC3 and Caspase3 in AFL and LAMP1 and CathepsinD in AFE and AFA showed
points of interaction between autophagy and apoptosis during follicular atresia of Nile tilapia.
In the second and third stage of this work, we evaluated the performance of the autophagic and
apoptotic pathways during spermatogenesis in animals submitted to system of refeeding and
total food restriction for 7, 14, 21 and 28 days. Analysis of the effects of starvation on
biochemical, hormonal and morphological parameters showed that, glycemic and lipid levels
were significantly reduced, followed by plasma reduction of testosterone (T) and 11
ketotestosterone (11KT). In addition, reduced proliferation of spermatogonia and increased
apoptosis of spermatocytes, spermatids and spermatozoa were observed.In the refeeding
groups, the sex steroids and the proportion of germ cells had no significant alterations compared
to the control group, except for reduction of spermatozoa. The performance of the autophagic
pathway during spermatogenesis was evidenced by immunostaining of LC3 and Beclin1 and
by the presence of autophagic structures, such as autophagosomes, autolysomes and
multilamellar bodies in secondary spermatocytes, spermatids and Sertoli and Leydig cells.
However, after 21 days of starvation apoptosis increased mainly in spermatocytes and
Assunto
Biologia celular, Apoptose, Autofagia, Atresia Folicular, Ciclídeos, Espermatogênese, Jejum
Palavras-chave
Testosterona, Células Germinativas, Marcadores Autofágicos, Teleósteos, Restrição Alimentar