Interações entre as vias de sinalização da 1,25(OH)2 vitamina D3 e do estradiol em células testiculares

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Gonçalves, Renata
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFSC
Texto Completo: https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/191700
Resumo: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2018.
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spelling Universidade Federal de Santa CatarinaGonçalves, RenataSilva, Fatima Regina Mena BarretoBouraïma-Lelong, Hélène2018-12-01T03:04:43Z2018-12-01T03:04:43Z2018355276https://repositorio.ufsc.br/handle/123456789/191700Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Bioquímica, Florianópolis, 2018.A 1a,25-diidroxivitamina D3 (1,25-D3) é a forma ativa da vitamina D,sintetizada a partir do colesterol pela exposição solar da pele. As açõesdeste hormônio são mediadas por um receptor da vitamina D (VDR) nonúcleo, resultando em ações genômicas como a regulação da expressãogênica. O VDR também é encontrado na membrana plasmática, ejuntamente com o receptor PDIA3 media as ações não genômicas da1,25-D3, como a modulação da atividade de canais iônicos e proteínascinases. A vitamina D possui um papel importante na funçãoreprodutiva, uma vez que a redução da fertilidade foi observada emratos deficientes em vitamina D, VDR e enzima 1a-hidroxilase,responsável pela última etapa de ativação da vitamina D. Nestesanimais, a suplementação com cálcio e estrógenos foi capaz de reverteros efeitos deletérios sobre a função reprodutiva, indicando que há umarelação entre as vias de sinalização da 1,25-D3 e dos estrógenos. Oestradiol (E2) é sintetizado a partir da testosterona pela enzimaaromatase (CYP19). O E2 está presente em grandes quantidades nosistema reprodutor masculino, e assim como a 1,25-D3 possui açõesgenômicas e não genômicas, mediadas pelos receptores ESR1, ESR2 eGPER. O bisfenol A (BPA) é um xenoestrógeno utilizado na indústriaplástica, capaz de modular o sistema endócrino atuando sobre osmesmos receptores que o E2. O objetivo do presente trabalho foi estudaras interações no metabolismo e nas vias de sinalização da 1,25-D3 e doE2, bem como a influência do BPA em células testiculares. Foramdesenvolvidas três linhas de trabalho: tratamentos in vivo em ratos dediferentes idades, onde foram analisadas a expressão dos genes eproteínas CYP27A1, VDR e PDIA3 nos testículos; testículos de ratospré-púberes tratados in vitro, onde foram analizados efeitos nãogenômicos através da técnica de influxo de 45Ca2+; e células de Leydigisoladas de ratos adultos tratadas in vitro, onde foram analizados efeitosgenômicos sobre os genes CYP27A1, CYP2R1, VDR, PDIA3, ESR1,CYP19 e também efeitos não genomicos pelo influxo de 45Ca2+. Naprimeira linha de trabalho, foram realizados três protocolosexperimentais (PE) onde foi administrado E2 e BPA nos animais entre o15o e 30o dia de idade, dos quais uma parte foi eutanasiada ao fim dotratamento (PE1) e outra parte foi mantida após o tratamento até a idadeadulta com 75 dias (PE2). Um terceiro grupo de animais recebeu ostratamentos na idade adulta (PE3). No PE1 o tratamento com E2diminuiu a expressão do gene CYP27A1, que codifica a enzima 25-hidroxilase, responsável pela segunda etapa de ativação da 1,25-D3. E2 eBPA diminuíram a expressão do gene VDR, efeito que não foiverificado na expressão proteica do receptor. Já no PE2, o E2 aumentoua expressão dos genes VDR, PDIA3 e CYP27A1, e das proteínas VDR eCYP27A1, indicando um efeito compensatório sobre a inibição destesgenes na idade pré-púbere. No PE3 não houve mudanças na expressãogênica com os tratamentos, indicando que a idade pré-púbere é maissusceptível a exposição de estrógenos. Na segunda linha de trabalho,foram estudados efeitos não-genômicos do BPA sobre testículos de ratospré-púberes através do influxo de 45Ca2+. O BPA estimulou o influxo de45Ca2+ em tempos e concentrações semelhantes ao E2. Este efeito foiindependente dos ERs clássicos, de maneira consistente com a ativaçãode um receptor acoplado à proteína G, possivelmente o GPER. Esteefeito envolve a modulação de canais iônicos como canais de K+,TRPV1 e canais de cloreto. Ainda, o BPA demonstrou poder modularestoques intracelulares de cálcio pela inibição da SERCA e ativação dereceptores de IP3 no reticulo endoplasmático. Ele também modula aativação de enzimas cinases como a PKA e PKC. As respostas rápidasdo BPA no influxo de cálcio poderiam, por sua vez, desencadear umainter-relação através da ativação da MEK e p38MAPK e mediar respostasgenômicas. Na terceira linha de trabalho, foi analisado a expressão degenes envolvidos no metabolismo e sinalização da 1,25-D3 e do E2 nascélulas de Leydig, um dos principais sítios de produção de E2 no ratoadulto. Foi observado que a 1,25-D3 diminuiu a expressão do geneCYP27A1, efeito que também foi observado quando as células foramco-incubadas com 1,25-D3 e E2. O E2 teve efeitos negativos sobre aexpressão dos genes ESR1 e CYP19. Ambos os hormôniosdemonstraram um efeito de retroalimentação negativa sobre o seupróprio metabolismo nestas células. Também foram estudados efeitosnão genômicos nestas células, onde o E2 parece ter um efeito inibitórioenquanto que a 1,25-D3 foi capaz de estimular o influxo de cálcio. Apartir destes resultados podemos concluir que a 1,25-D3, o E2 e o BPApossuem efeitos moleculares importantes no sistema reprodutormasculino, através do controle da expressão gênica de receptores eenzimas envolvidos no metabolismo dos hormônios esteroidesestudados. Estes resultados também reforçam a teoria de que há umarelação entre as vias de sinalização da 1,25-D3 de do E2, e assim como a1,25-D3, o E2 e o BPA também possuem efeitos não-genômicos nasinalização do cálcio.Abstract : 1a,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25-D3), the active form of vitamin D, issynthetized from cholesterol by skin exposure to the sun. Thishormone s actions are mediated by vitamin D receptor (VDR) in thenucleus, resulting in genome actions like gene expression regulation.VDR can also be found in the plasmatic membrane, and together withPDIA3 receptor they mediate 1,25-D3 non-genomic actions like ionchannels and protein kinase modulation. Vitamin D has an importantrole in reproductive function, since fertility reduction was observed invitamin D deficient rats, as well as VDR and 1a-hydroxylase (enzymeresponsible for the last step in vitamin D activation) deficiency. In theseanimals, calcium and estrogen supplementation was able to reverse thedeleterious effects in reproductive function, indicating that there is arelation between 1,25-D3 and estrogens signalling pathways. Estradiol(E2) is synthetized from testosterone by aromatase enzyme (CYP19). E2is found in high levels in the male reproductive function, and like 1,25-D3 can induce genomic and non-genomic actions, mediated by ESR1,ESR2 and GPER receptors. Bisphenol A (BPA) is a xenoestrogenutilized in plastic industry, capable of modulating the endocrine systemthrough E2 receptors. The aim of this work was to study metabolism andsignaling pathways interactions between 1,25-D3 and E2, as well asBPA influence in testicular cells. Three lines of work were developed:in vivo treatments in different ages where the expression of CYP27A1,VDR and PDIA3 genes and proteins was analysed in the testis;prepubertal rat testis treated in vitro, where non genomic effects wereanalysed by 45Ca2+ influx; and isolated adult rats Leydig cells treated invitro, where genomic effects were analysed by the expression ofCYP27A1, CYP2R1, VDR, PDIA3, ESR1 and CYP19 genes and nongenomic effects were also analysed by 45Ca2+ influx. In the first line ofwork, three treatment protocols (TP) were realized, where E2 and BPAwere administrated in rats between 15th and 30th days, were a portion ofthe animals were euthanized at the last day of treatment (TP1) andanother portion was kept alive after the treatment until euthanized atadult age with 75 days (TP2). A third animal group also received thesame treatments when adults (TP3). In TP1, E2 treatment decreasedCYP27A1 gene expression, a gene that codes the 25-hydroxylaseenzyme, which is responsible for 1,25-D3 second activating step. E2 andBPA decreased VDR gene expression. This effect was not verified inVDR protein expression. In TP2, E2 increased VDR, PDIA3 andCYP27A1 gene expression, and VDR and CYP27A1 protein expression,indicating a compensatory effect over gene expression inhibition inprepubertal age. In TP3, treatments did not change gene expression,indicating that prepubertal age is more susceptible to estrogen exposure.In the second line of work, non-genomic effects of BPA were studiedthrough 45Ca2+ influx in prepubertal rat testis. BPA stimulated 45Ca2+influx in a similar manner to E2. This effect was independent ofclassical ERs, consistent with a G protein-coupled receptor mechanism,probably GPER. This effect involves the modulation of ionic channels,such as K+, TRPV1 and Cl- channels. Furthermore, BPA is able tomodulate calcium from intracellular storages by inhibiting SERCA andactivating IP3 receptor/Ca2+ channels at the endoplasmic reticulum andactivate kinase proteins, such as PKA and PKC. The rapid responses ofBPA on calcium influx could, in turn, trigger a cross talk by MEK andp38MAPK activation and also mediate genomic responses. In the third lineof work, the expression of some genes involved in 1,25-D3 and E2metabolism and signalling were analysed in Leydig cells, an importantE2 production site in adult rats. 1,25-D3 decreased CYP27A1 geneexpression, an effect that was also observed when cells werecoincubated with 1,25-D3 and E2. E2 decreased ESR1 and CYP19 geneexpression. Both hormones demonstrated an negative feedbackmechanism over their on metabolism in these cells. Non-genomiceffects were also studied in these cells, where E2 seems to have aninhibitory effect while 1,25-D3 was able to stimulate calcium influx.From these results we can conclude that 1,25-D3, E2 and BPA haveimportant molecular effects in the male reproductive system, throughgene expression control over receptors and enzymes involved in themetabolism of the steroid hormones studied. These results also reinforcethe theory that there is a relationship between 1,25-D3 and E2 signallingpathways, as well as 1,25-D3, E2 and BPA also have non-genomicactions in calcium signalling.228 p.| il., gráfs.porBioquímicaEstradiolTestículosCálcioAparelho reprodutor masculinoVitamina DInterações entre as vias de sinalização da 1,25(OH)2 vitamina D3 e do estradiol em células testicularesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisreponame:Repositório Institucional da UFSCinstname:Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)instacron:UFSCinfo:eu-repo/semantics/openAccessORIGINALPBQA0122-T.pdfPBQA0122-T.pdfapplication/pdf11156356https://repositorio.ufsc.br/bitstream/123456789/191700/-1/PBQA0122-T.pdfcaa18c0039a486852eb3bd01f83092b9MD5-1123456789/1917002018-12-01 01:04:43.286oai:repositorio.ufsc.br:123456789/191700Repositório de PublicaçõesPUBhttp://150.162.242.35/oai/requestopendoar:23732018-12-01T03:04:43Repositório Institucional da UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)false
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