Evalúa a la ciclina A1 (CCNA1) cuya expresión ha sido reportada casi exclusivamente en testículos de otros animales incluyendo el hombre y se le atribuye una función crítica en el control del ciclo celular durante la espermatogénesis. Se evalua la expresión del mRNA de CCNA1, mediante RTqPCR, en testículos de alpacas provenientes del Camal Municipal de Huancavelica en edad fértil (n = 35). Estos resultados son correlacionados con parámetros fisiológicos evaluados in vitro. Se encuentra que la expresión de mRNA de CCNA1 en testículos de alpacas con regiones conservadas a nivel nucleotídico. A diferencia de lo que sucede en humanos y otros animales, el mRNA de CCNA1 mostró una baja, pero significativa asociación, con la concentración espermática (p<0.05).

Memoria para optar al Titulo Profesional de Médico Veterinario / Se estudió la capacidad de dos fuentes de fitoestrógenos para inducir impronta hormonal (hormonal imprinting) en rata Sprague-Dawley macho adulto. Para ello, se administró genisteína (3mg/kg peso vivo), o un extracto etanólico, obtenido a partir de Trifolium pratense cultivar “Pawera”, a ratas en su día 15 y 18 de preñez, las que fueron mantenidas con dieta libre de fitoestrógenos desde una semana antes de la cruza. Se utilizaron los machos de la camada obtenida (F1), los que se mantuvieron con dieta libre de fitoestrógenos durante todo el estudio. Al día 60 de vida, recibieron 17-β-Estradiol (E2) (100 μg/Kg p.v.); en el día 63 se extrajeron los testículos y caudas epididimarias para observar los efectos sobre la morfología, cantidad y viabilidad de los espermatozoides, y para medir el perímetro basal, luminal y alto del túbulo seminífero. Los grupos control recibieron el vehículo de la genisteína o del extracto. Los resultados demostraron que los machos F1 expuestos prenatalmente al extracto o la genisteína y a E2 a los 60 días de edad, presentaron un incremento en el número de espermatozoides presentes en la cauda epididimaria, aumento que fue mayor en los expuestos a genisteína. El perímetro luminal aumentó producto de la impronta con genisteína y no varió frente al tratamiento con E2. Los animales improntados con extracto y tratados con E2, presentaron lúmenes más distendidos. El alto del epitelio seminífero disminuyó debido a la impronta con genisteína o extracto, independiente del tratamiento con E2. No se observaron modificaciones a nivel de perímetro basal del túbulo seminífero, morfología ni viabilidad de los espermatozoides. A la luz de los resultados obtenidos, se propone que crías macho de hembras alimentadas con dietas bajas en fitoestrógenos, podrían ser incapaces de responder a E2 en la vida adulta, y por lo tanto, no aumentarían su número de espermatozoides

Lepidium meyenii Walp (maca) (Brassicaceae), es empleada tradicionalmente por sus diversas propiedades, entre las que destacan la mejora en el desempeño sexual en humanos, ratas y ratones, además de mejorar la espermatogénesis. Sin embargo, el mecanismo de como la maca influye sobre la espermatogénesis es aún desconocido En el presente estudio, ratones machos de edad adulta fueron tratados con el extracto acuoso de maca, durante periodos de 7, 14 y 21 días; al final de cada tratamiento se midieron los pesos, concentración espermática y se evaluó la expresión de ciclina A1 (Ccna1), citocromo P450 17α-hidroxilasa/17,20-liasa (Cyp17), protamina 2 (Prm2) y la proteína reguladora de esteroidogénesis aguda (StAR), genes involucrados en el proceso de espermatogénesis. En los resultados se observó que la maca incrementó significativamente (p menos 0.05) la concentración espermática en los 3 grupos tratados; además la expresión de los genes Ccna1, Cyp17 y Prm2 no fue afectada significativamente a diferencia de StAR, que muestra una regulación negativa en su expresión en los grupos de 7 y 14 días de tratamiento. Estos resultados sugieren que el mecanismo por el cual la maca incrementa la concentración espermática, no está relacionado al incremento de la actividad meiótica, ni a la síntesis de testosterona, sino mas bien a la respuesta de algún componente con actividad androgénica presente en el extracto acuoso de maca, evidenciado por el efecto negativo sobre la expresión de StAR. Estos resultados revalidan la importancia de maca como potenciador reproductivo, sin el riesgo del incremento de andrógenos, contraindicados para los casos de cáncer de próstata. / Lepidium meyenii Walp. (maca) (Brassicaceae) is widely used as a folk medicine, for the ability to enhance the sexual performance in humans, rats and mice, besides to improve the spermatogenesis. However, the way maca acts on spermatogenesis still unclear. In this study, adult male mice were treated with maca aqueous extract during periods of 7, 14 and 21 days, after each treatment, physiological parameters were measured and the expression of cyclin A1 (Ccna1), cytochrome P450 17α-hydroxylase/17,20-lyase (Cyp17), protamine 2 (Prm2) and steroidogenic acute regulatory protein (StAR) (genes involved in spermatogenesis), were recorded. The results shows that maca increased significantly (p less than 0.05) sperm concentration in the three treatment groups, plus Ccna1, CYP17 and Prm2 expression were not significantly affected, while StAR, shows a negative regulation on their expression in groups of 7 and 14 days of treatment. These results suggest, that the mechanism maca increases sperm concentration is not related to increased meiotic activity, or the synthesis of testosterone, but rather the response of a component with androgenic activity present in the aqueous extract of maca, evidenced by the negative effect on StAR expression. These results re-enact the importance of maca as reproductive enhancer without running the risk of increased androgen contraindicated in cases of prostate cancer.

La edad influye en el empaquetamiento adecuado de la cromatina espermática haciéndola más vulnerable con el transcurrir del tiempo. Las protaminas son las proteínas nucleares más abundantes en el espermatozoide maduro y empaquetan fuertemente el genoma paterno dentro del núcleo espermático, haciéndolo inaccesible a nucleasas o mutágenos, protegiendo de esta manera al ADN espermático. Ratones con sólo una copia de estos genes son infértiles, lo que demuestra que son esenciales para la función espermática normal. El objetivo de esta tesis fue investigar si existe relación entre la edad masculina y la protaminación espermática a nivel fisiológico y molecular. Se usaron ratones (Mus musculus Linnaeus, 1758) macho de la cepa C57BLACK6 (C57BL6) (20 – 25 g), divididos en dos grupos etarios: ratones de 3-4 meses (Grupo joven: G1) y 18-21 meses (Grupo viejo: G2). Se emplearon espermatozoides obtenidos de la cola del epidídimo para los análisis de movilidad espermática, fragmentación del ADN mediante el ensayo cometa bidimensional y estrés oxidativo mediante TBARS. Se utilizó tejido testicular para evaluar la expresión génica de Prm1, Prm2, Tnp1 y Tnp2, mediante PCR en tiempo real (RT-qPCR). Respecto a las velocidades de movimiento espermático se observó que el G1 presentó mayores valores que G2, en cuanto a MOT (50.63 ± 6.60 % vs 30.38 ± 5.16 %, p<0.05) y MR (24.50 ± 3.04 % vs 13.92 ± 3.02 %, p<0.05), mientras que ME fue mayor en G2 que en G1 (69.31 ± 5.31 % vs 48.38 ± 7.39 %, p<0.05). Respecto a los tipos de desplazamiento de los espermatozoides, se observó que G1 presentó mayores valores que G2 respecto a VAP (67.89 ± 5.68 % vs 52.12 ± 3.38 %, p<0.05) y VSL (43.15 ± 3.47 % vs 30.68 ± 2.45 %, p<0.05). El estrés oxidativo medido con TBARS no presentó diferencias entre el G1 y G2 (132.50 ± 9.64 ng MDA/106 spz vs 135.00 ± 10.81 ng MDA/106 spz; p>0.05). Tampoco se observaron diferencias significativas en la proporción de espermatozoides con ADN fragmentado entre los grupos G1 y G2 (20.51 ± 1.41 % vs 20.11 ± 1.29 %, p>0.05), ni en la cantidad de ADN fragmentado por espermatozoide entre ambos grupos (17.36 ± 0.49 % vs 17.76 ± 0.62 %, p>0.05). La comparación de los niveles de expresión de los genes Prm1, Prm2, Tnp1 y Tnp2 demostró que Prm2 y Tnp1 en el G2 se sobreexpresan observándose una diferencia significativa respecto al G1 (p<0.05), sin embargo, Prm1 y Tnp2 no mostraron diferencias significativas (p>0.05). Si bien el aumento de la edad presentó diferencias significativas con los niveles de expresión Prm2 y Tnp1, esto no sería suficiente para ejercer algún impacto sobre la producción de ROS y el aumento de la fragmentación del ADN espermático, debido quizás al papel protagónico de Prm1 en la protaminación espermática reportado en todas las especies estudiadas hasta la fecha y cuyos niveles de expresión no son alterados en el grupo de ratones viejos. Se concluye que el incremento de la edad no altera la protaminación espermática en ratones. / --- Age has an influence in the proper packaging of sperm chromatin, rendering it more vulnerable as time goes on. Protamines are the most abundant nuclear proteins in the mature spermatozoon and they are responsible for packing the paternal genome inside the sperm cell nucleus, making it inaccessible to nucleases or mutagens, thus protecting it. Mice with only one copy of these genes are infertile, which proves that are essential for normal spermatic function. The aim of this study was to look for a correlation between male age and sperm protamination at molecular and physiological levels. Male mice (Mus musculus Linnaeus, 1758) from C57BLACK6 (C57BL6) strain (20-25g) were used and distributed in two age groups: 3-4 month old mice ("Young" group: G1) and 18-21 month old ("Elderly" group: G2). Spermatozoa obtained from the epididymis tail were employed in sperm motility analysis, DNA fragmentation analysis by bidimensional comet assay, and oxidative stress by TBARS assay. Testicular tissue was used for assess the gene expression of Prm1, Prm2, Tnp1 and Tnp2, by real time PCR (RT-qPCR). When analyzing sperm motility, MOT (50.63 ± 6.60% vs 30.38 ± 5.16 %) and MR (24.50 ± 3.04 % vs 13.92 ± 3.02 %) were higher in G1 compared to G2 (p<0.05). However, ME was higher in G2 compared to G1 (69.31 ± 5.31 % vs 48.38 ± 7.39 %, respectively) (p<0.05). Likewise, when analyzing displacement types in the sperm cells, VAP (67.89 ± 5.68 % vs 52.12 ± 3.38 %, p<0.05) and VSL (43.15 ± 3.47 % vs 30.68 ± 2.45 %, p<0.05) were higher in G1 compared to G2. Oxidative stress levels measured by TBARS did not show any differences between G1 and G2 (132.50 ± 9.64 ng MDA/106 spz vs 135.00 ± 10.81 ng MDA/106 spz; p>0.05). The proportion of sperm cells with fragmented DNA were not significantly different (G1 vs G2, 20.51 ± 1.41 % vs 20.11 ± 1.29 % respectively, p>0.05) and there were also no differences in the percentage of fragmented DNA of those subpopulations (17.36 ± 0.49 % vs 17.76 ± 0.62 %, p>0.05). Gene expression levels of Prm2 and Tnp1 were significantly overexpressed in G2 in comparison to G1 (p<0.05); however, Prm1 and Tnp2 did not show significant differences between both groups (p<0.05). Despite of age had an influence in expression levels of Prm2 and Tnp1, it would not be relevant enough to alter ROS production and sperm DNA fragmentation. It was probably due to the central role of Prm1 in sperm protamination, something widely reported in all studied species to date, which levels were not altered in the elderly group. As a conclusion, increase of age does not alter sperm protamination in mice. / Tesis

Lepidium meyenii Walp (maca) (Brassicaceae), es empleada tradicionalmente por sus diversas propiedades, entre las que destacan la mejora en el desempeño sexual en humanos, ratas y ratones, además de mejorar la espermatogénesis. Sin embargo, el mecanismo de como la maca influye sobre la espermatogénesis es aún desconocido En el presente estudio, ratones machos de edad adulta fueron tratados con el extracto acuoso de maca, durante periodos de 7, 14 y 21 días; al final de cada tratamiento se midieron los pesos, concentración espermática y se evaluó la expresión de ciclina A1 (Ccna1), citocromo P450 17α-hidroxilasa/17,20-liasa (Cyp17), protamina 2 (Prm2) y la proteína reguladora de esteroidogénesis aguda (StAR), genes involucrados en el proceso de espermatogénesis. En los resultados se observó que la maca incrementó significativamente (p menos 0.05) la concentración espermática en los 3 grupos tratados; además la expresión de los genes Ccna1, Cyp17 y Prm2 no fue afectada significativamente a diferencia de StAR, que muestra una regulación negativa en su expresión en los grupos de 7 y 14 días de tratamiento. Estos resultados sugieren que el mecanismo por el cual la maca incrementa la concentración espermática, no está relacionado al incremento de la actividad meiótica, ni a la síntesis de testosterona, sino mas bien a la respuesta de algún componente con actividad androgénica presente en el extracto acuoso de maca, evidenciado por el efecto negativo sobre la expresión de StAR. Estos resultados revalidan la importancia de maca como potenciador reproductivo, sin el riesgo del incremento de andrógenos, contraindicados para los casos de cáncer de próstata. / Lepidium meyenii Walp. (maca) (Brassicaceae) is widely used as a folk medicine, for the ability to enhance the sexual performance in humans, rats and mice, besides to improve the spermatogenesis. However, the way maca acts on spermatogenesis still unclear. In this study, adult male mice were treated with maca aqueous extract during periods of 7, 14 and 21 days, after each treatment, physiological parameters were measured and the expression of cyclin A1 (Ccna1), cytochrome P450 17α-hydroxylase/17,20-lyase (Cyp17), protamine 2 (Prm2) and steroidogenic acute regulatory protein (StAR) (genes involved in spermatogenesis), were recorded. The results shows that maca increased significantly (p less than 0.05) sperm concentration in the three treatment groups, plus Ccna1, CYP17 and Prm2 expression were not significantly affected, while StAR, shows a negative regulation on their expression in groups of 7 and 14 days of treatment. These results suggest, that the mechanism maca increases sperm concentration is not related to increased meiotic activity, or the synthesis of testosterone, but rather the response of a component with androgenic activity present in the aqueous extract of maca, evidenced by the negative effect on StAR expression. These results re-enact the importance of maca as reproductive enhancer without running the risk of increased androgen contraindicated in cases of prostate cancer. / Tesis

El objetivo general de esta tesis fue contribuir al conocimiento de la fisiología del sistema reproductor masculino a través del estudio de cómo esfingolípidos que son específicos de las células espermatogénicas (o células germinales, CG) cambian con el avance de la maduración sexual y la diferenciación celular. El foco estuvo sobre las especies moleculares de esfingomielina (SM) y de ceramida (Cer) con ácidos grasos poliinsaturados (PUFA) de muy larga cadena (VLCPUFA), que se presentan como VLCPUFA no hidroxilados (n-V) y 2-hidroxilados (h-V) de hasta 32 átomos de carbono en las CG de rata. Los objetivos específicos fueron i) investigar cómo se distribuyen estas especies moleculares entre las membranas de las CG, ii) determinar cómo cambia con el desarrollo testicular y la diferenciación celular la expresión de los genes que codifican a las enzimas responsables de la biosíntesis de los n-V y los h-V, iii) establecer si las CG aisladas son capaces de biosintetizar por sí mismas estas especies de Cer y de SM entre otras a través de la vía de novo y de expresar las correspondientes sintasas, y iv) inquirir sobre factores endocrinos y/o paracrinos capaces de modular dicha actividad y/o expresión. Los efectos del desarrollo se estudiaron en testículos de animales de distintas edades postnatales (P), y los de la diferenciación en poblaciones de CG en los estadios de espermatocitos en paquiteno (EP), espermátidas redondas (ER), y espermátidas elongadas o tardías (ET), aisladas a partir de las células totales (CT) del epitelio seminífero de ratas adultas. En algunas mediciones se incluyeron a los cuerpos residuales (CR) y a las células de Sertoli (SC). Las poblaciones de CG se aislaron utilizando gradientes continuos de albúmina. Los estudios que requirieron separación, aislamiento e identificación de clases de lípidos y especies moleculares se hicieron por técnicas cromatográficas de alta resolución y sensibilidad. Las investigaciones sobre biosíntesis de n-V o de esfingolípidos (SL) se hicieron en CG mantenidas en cultivo primario, siguiendo las transformaciones biológicas de sustratos radioactivos. La expresión de genes a nivel ARNm se comparó aplicando PCR cuantitativa, y a nivel proteína se evaluó utilizando técnicas de Western blot seguida de inmunomarcación con anticuerpos, y en cortes de tejido por microscopía de inmunofluorescencia. En la primera parte de la tesis se compararon la localización y la distribución de glicerofosfolípidos (GPL), colesterol y SM entre fracciones de membrana obtenidas de EP, ER y ET. El foco estuvo puesto en la distribución lateral de las especies moleculares de SM y Cer con VLCPUFA entre fracciones de membrana conteniendo dominios tipo raft y no-raft, partiendo de la hipótesis de que estas especies se verían excluidas de los primeros. Utilizando preparaciones de CT, inicialmente comparamos dos métodos, originalmente diseñados para estudiar la separación lateral de proteínas en membranas, para decidir cuál sería más apropiado para evaluar la distribución lateral de los lípidos. El método clásico, que utiliza detergente en frío para obtener fracciones de membrana ricas en dominios tipo raft, mostró bajas recuperaciones de lípido y proteína, separación incompleta de los lípidos entre dominios, interferencia del detergente en los análisis, e hidrólisis parcial de GPL y SM. Se encontró preferible un método que usa gradientes de sacarosa para separar fracciones de membrana sobre la base de su densidad a partir de homogenados totales (HT), pues permitió separar fracciones de membrana livianas, pesadas, y extra-pesadas (ML, MP y MEP, respectivamente) además de una fracción aún más pesada en el pellet o sedimento de la homogenización. La recuperación, tanto del fósforo lipídico como de la proteína, alcanzó, en promedio, un 85% del originalmente presente en los HT. Proteínas marcadoras mostraron que las pequeñas ML contenían dominios tipo-raft/caveolas, y las abundantes MP dominios no-raft, principalmente derivados de la membrana plasmática, mientras las MEP eran ricas en membranas intracelulares. Consistente con su rol como precursoras de esfingolípidos con VLCPUFA, especies de Cer con n-V y h-V se hallaron más concentradas en las MEP. Como se esperaba, las ML contenían GPL y SM con AG saturados, mientras las MP eran ricas en GPL con PUFA y SM con VLCPUFA. Llamativamente, tal vez debido a la alta insaturación de esos ácidos grasos, la relación colesterol/fosfolípidos fue más alta en las MP que en las ML. Con el avance de la diferenciación, el contenido de Cer con VLCPUFA, especialmente h-V Cer, tendió a aumentar en las MP de las CG en el sentido EP→ER→ET. En el mismo sentido, mientras los ácidos grasos de los lípidos de ML no variaron, en los de las MP las relaciones 22:5n-6/20:4n-6 en GPL y h-V/n-V en SM y en Cer aumentaron en forma altamente significativa. En la segunda parte, se determinó la expresión de enzimas que se espera jueguen un papel en la biosíntesis de los n-V y los h-V de SM y Cer. El foco estuvo puesto en la Elovl4 y la Fa2h, con la hipótesis, basada en lo que habían mostrado los lípidos, de que sus expresiones aumentarían con el desarrollo postnatal en el testículo y que, en las CG de animales adultos, variarían en sentidos opuestos, la primera disminuyendo y la segunda aumentando con la diferenciación. Seis de los 7 miembros de la familia de genes Elovl, se expresaron a nivel ARNm en CG. Los genes Elovl5 y Elovl2 se incluyeron en el estudio por codificar elongasas cuya actividad parcialmente se superpone, colaborando en la biosíntesis de PUFA, y porque Elovl2 es esencial en la formación de PUFA de 24 carbonos que sirven de sustrato a la Elovl4. Contrario a lo esperado, el nivel de ARNm de Elovl4 se halló elevado en testículos que virtualmente carecían de CG (y de SM o Cer con n-V), como lo fueron los de animales en edades infantiles (P14) y los de adultos (P90) que habían sido despojados de CG por exposiciones repetidas a episodios de hipertermia. Esta aparente inconsistencia se debió a que el nivel de ARNm de Elovl4 fue inesperadamente alto en las SC. Con la maduración sexual, los niveles de Elovl4-ARNm en el testículo decrecieron hasta la adultez, para permanecer luego relativamente constantes. Entre las células espermatogénicas del adulto, los contenidos más altos de este ARNm aparecieron en las ET y en los CR. En contraste con Elovl4, Fa2h no se expresó como ARNm en el testículo hasta la edad de aparición de las ER (P26), y sus niveles aumentaron con el crecimiento y la diferenciación celular. Como proteínas, ni Elovl4 ni Fa2h se expresaron en las SC. Elovl4 estuvo más concentrada en EP que en ER, en las que mostró una localización perinuclear. En el citoplasma de las ET apareció concentrada en pequeñas estructuras esféricas que podrían ser CR en formación. Como proteína, Fa2h se encontró especialmente concentrada en las ET, asociada a una estructura supranuclear que juega un rol importante en dar la forma definitiva a la cabeza de los futuros espermatozoides. Elovl4 y Fa2h no se detectaron en las gametas liberadas desde el epitelio seminífero. La actividad combinada de las elongasas en estudio (Elovl5, Elovl2 y Elovl4) se evaluó comparando las conversiones sufridas por el [3H]20:4n-6 en cultivos de EP, ER y ET, así como de SC. Este PUFA fue elongado en las cuatro poblaciones celulares a [3H]22:4 y [3H]24:4, y estos productos fueron activamente desaturados a [3H]22:5 y [3H]24:5. Como se esperaba, se encontraron n-V tetraenoicos y pentaenoicos marcados con [3H] de 26 y hasta 32 carbonos sólo en las CG. La actividad de elongación de PUFA decreció en el sentido EP→ER→ET. En la tercera parte, con la hipótesis de que las CG serían capaces de producir sus propios esfingolípidos, investigamos cómo espermatocitos y espermátidas biosintetizan Cer, SM y GlcCer, y cómo dicha actividad, así como la expresión de los genes de las correspondientes sintasas, cambian con la diferenciación. Paralelamente evaluamos la posibilidad de que la biosíntesis y/o la expresión génica estuvieran afectadas por la testosterona (Tes) y por factores solubles liberados desde las SC. Empleando como precursor al [3H]16:0 y dos inhibidores específicos de la ruta biosintética de novo (Lcicloserina y fumonisina B1) hallamos que las CG, aisladas y en cultivo, son capaces de biosintetizar sus propias Cer y SM, incluyendo sus especies moleculares con VLCPUFA, además de GlcCer. Estas actividades biosintéticas fueron máximas en los EP, disminuyendo con la diferenciación (EP>>ER). La Tes estimuló la biosíntesis de [3H]SM sólo en las ER. La suplementación con el medio condicionado obtenido de cultivos de SC (MCS) estimuló significativamente la formación de [3H]Cer tanto en EP como en ER, la de [3H]SM sólo en ER, y la de [3H]GlcCer sólo en EP. La Tes y el MCS incrementaron a todas las especies moleculares de Cer y de SM, incluyendo las n-V. En comparación con el MCS sólo, la combinación Tes+MCS promovió significativamente la biosíntesis de [3H]SM en los EP, mientras la redujo en las ER, en las cuales incrementó la marcación de [3H]Cer y de [3H]GlcCer. El estímulo sobre la marcación de Cer y SM fue específico para las [3H]n-V Cer y [3H]n-V SM. El significativo fomento que sobre la biosíntesis de novo ejerció el MCS indica que factores solubles (o transportados en microvesículas) provenientes de las SC (incluyendo tal vez distintas formas de ARN), juegan un rol en promover, en las CG, la biosíntesis de esfingolípidos destinados a sus membranas. En esta tercera parte de la tesis también se investigó la expresión a nivel ARNm de genes que codifican para cuatro sintasas (S) clave implicadas en la biosíntesis de SL (CerS3, SMS1, SMS2, y GlcCerS), de tres elongasas de ácidos grasos (Elovl5, Elovl2 y Elovl4), y de Fa2h. Se encontró que los niveles de ARNm de CerS3 fueron máximos en EP y los de SMS2 máximos en ER, ambos disminuyendo en las ET. Los de GlcCerS disminuyeron menos que éstos con la diferenciación, y los de SMS1 no variaron. Los cuatro ARNm también aparecieron en los CR. Mientras CerS3 no se expresó en las SC, los ARNm de las demás sintasas se encontraron en ellas, aunque en cantidades menores que en las CG. En la última parte de esta sección se estudiaron, en las células espermatogénicas totales, los efectos de la Tes, del MCS, y de Tes+MCS sobre los niveles de ARNm de las enzimas mencionadas. Las expresiones como ARNm de Elovl2 y Elovl4 mostraron ser reguladas por el MCS, las de SMS2 y Elovl5 por MCS y Tes, y la de Fa2h sólo por Tes. La Tes y el MCS, tanto por separado como combinados, no afectaron los niveles de ARNm de CerS3, SMS1, o GlcCerS, mientras tendieron a reducir los de SMS2. La presencia de Tes no afectó el ARNm de Elovl2 ni el de Elovl4, mientras tendió a aumentar el de Elovl5. El MCS, por su parte, redujo significativamente los ARNm de las tres elongasas. Cuando Tes y MCS se combinaron, el ARNm de Elovl5 aumentó, y los de Elovl2 y Elovl4 continuaron bajos, recapitulando la influencia de Tes y del MCS, respectivamente. El efecto más significativo de la Tes, tanto sola como combinada con el MCS, fue el de estimular la expresión de Fa2h. Tomados en conjunto, estos resultados muestran por primera vez que factores que juegan roles fisiológicos en la espermatogénesis, como lo son la testosterona y moléculas liberadas desde las células de Sertoli, son capaces de estimular la biosíntesis de novo de esfingolípidos en las células espermatogénicas y de regular, en algunos casos a la alta y en otros a la baja, la expresión génica de algunas de las enzimas responsables de dicha biosíntesis. / The overall objective of this work was to contribute to the knowledge of the physiology of the male reproductive system by examining how molecular species of sphingolipids that are specific of spermatogenic cells (or germ cells, GC) change with the progress of sexual maturation and cell differentiation. The focus was on the sphingomyelins (SM) and ceramides (Cer) having polyunsaturated fatty acids (PUFA) with very long chains (VLCPUFA), which occur in their non-hydroxy (n-V) and 2-hydroxy (h-V) forms and have up to 32 carbon atoms in rat GC. The specific aims were i) to investigate how these molecular species distribute among the GC membranes, ii) to determine how the expression of genes that code for the enzymes responsible for the biosynthesis of n-V and h-V changes with testis maturation and GC differentiation; iii) to ascertain whether isolated GC are able to biosynthesize these species of Cer and SM among others through the de novo pathway and to express the corresponding synthases, and iv) to inquire into endocrine and/or paracrine factors that are capable of modulating such an activity and/or expression. The effects of development were studied in testes at specific postnatal ages, and those of differentiation in GC populations at the stages of pachytene spermatocytes (PtS), round spermatids (RS), and elongated or late spermatids (LS) that were isolated from the total cells (TC) of the seminiferous epithelium of adult rats. In some analyses the residual bodies (RB) and the Sertoli cells (SC) were included. The GC populations were isolated using continuous gradients of albumin. The studies that required separation, isolation, and identification of lipid classes and molecular species were performed using chromatographic techniques of high resolution and sensitivity. The investigations about biosynthesis of n-V and of sphingolipids (SL) were done in GC maintained in primary culture by following the biological transformations of radioactive substrates. Gene expression at the mRNA level was compared by applying quantitative PCR, and at the protein level it was evaluated using Western blot followed by immunolabeling with antibodies, and in tissue sections by immunofluorescence microscopy. In the first part of the thesis the localization and distribution of glycerophospholipids (GPL), cholesterol, and SM among membrane fractions obtained from PtS, RS, and LS were compared. The focus was on the lateral distribution of the molecular species of SM and Cer with VLCPUFA between membrane fractions containing raft-like and non-raft domains, with the hypothesis that these species would be excluded from the former. Using TC preparations, initially we compared two methods, originally designed to study the lateral separation of proteins in membranes, in order to decide which one would be most suitable to evaluate the lateral distribution of lipids. The classic method that uses detergent at low temperature to obtain fractions rich in raft-like domains showed poor recuperation of lipid and protein, incomplete separation of lipids between membrane fractions, interference of the detergent in lipid analyses, and partial hydrolysis of GPL and SM. A method that employs sucrose gradients to separate membrane fractions from total homogenates (TH) on the basis of their densities was preferred, as it allows separation of light, heavy, and extra-heavy membrane fractions (LM, HM, and EHM, respectively) and an even heavier fraction in the pellet or sediment of homogenization. The recovery of lipid phosphorus and protein amounted, in average, to an 85% of that originally present in the TH. Protein markers showed that the small LM fractions contained raft-like/caveolae domains, and that the abundant HM had non-raft domains, mostly derived from cell plasma membranes, whereas the EHM were rich in intracellular membranes. Consistent with their role as precursors of sphingolipids with VLCPUFA, Cer species with n-V and h-V were found most concentrated in EHM. As expected, the LH contained GPL and SM with saturated fatty acids, whereas the HM fractions were rich in GPL with PUFA and SM with VLCPUFA. Interestingly, perhaps because of the high unsaturation of these fatty acids, the cholesterol/phospholipid ratio was higher in HM than in LH. The content of Cer with VLCPUFA, especially h-V Cer, tended to increase in the MP of GC with the progress of differentiation in the direction PtS→RS→LS. In the same direction, the fatty acids of LH lipids did not vary, while in those of MP the 22:5n-6/20:4n-6 ratio in GPL and the h-V/n-V ratio in SM and Cer increased in a highly significant form. In the second part, the expression of enzymes that are expected to play a role in the biosynthesis of the n-V and h-V of SM and Cer was determined. The focus was placed on Elovl4 and Fa2h, on the hypothesis, based on what lipids had shown, that their expressions would increase in testes with postnatal development and that, in adult animal GC, their expressions would vary in opposite directions, the former decreasing and the latter increasing with cell differentiation. Six of the 7 members of the Elovl gene family were expressed at the mRNA level in GC. The Elovl5 and Elovl2 genes were included in the survey as they code for elongases with partially overlapping activities, collaborating in the biosynthesis of PUFA, and because Elovl2 is essential in the formation of the 24 carbons PUFA that serve as substrates to Elovl4. Against our expectations, the Elovl4 mRNA level was found high in testes virtually lacking GC (and SM or Cer with n-V), as were those of animals in infantile ages (P14) and those of adults that had been deprived of their GC by repeated exposures to episodes of hyperthermia. This apparent inconsistency was due to the fact that the mRNA level of Elovl4 was unexpectedly high in SC. With sexual maturation, the Elovl4-mRNA levels in testes decreased up to adulthood, then remaining relatively constant. Among adult spermatogenic cells, the highest content of this mRNA appeared in LS and RB. In contrast with Elovl4, Fa2h did not express itself as mRNA in testes until the appearance of RS (P26), and their levels increased with cell growth and differentiation. As proteins, Elovl4 and Fa2h were not expressed in SC. Elovl4 showed a perinuclear localization, was more concentrated in PtS than in RS, and then appeared concentrated in small spherical structures in LS cytoplasm, which could be RB in formation. As a protein, Fa2h was found mainly concentrated in LS, associated to a supranuclear structure that plays an important role in giving the final shape to the heads of the sperm cells to-be. Elovl4 and Fa2h were not detected in the gametes released from the seminiferous epithelium. The combined activity of the elongases under study (Elovl5, Elovl2 and Elovl4) was evaluated by comparing the conversions undergone by [3H]20:4n-6 in cultures of PtS, RS and LS, as well as of SC. In the four cell populations this PUFA was elongated to [3H]22:4 and [3H]24:4, and these products were actively desaturated to [3H]22:5 and [3H]24:5. As expected, [3H]-labeled tetraenoic and pentaenoic n-V having 26 to 32 carbons were found only in GC. The activity of PUFA elongation decreased in the direction PtS→RS→LS. In the third part, with the hypothesis that GC would be able to produce their own SL, we investigated how spermatocytes and spermatids biosynthesize Cer, SM and GlcCer, and how such an activity, as well as the expression of genes of the corresponding synthases, would change with cell differentiation. In parallel we evaluated the possibility that biosynthesis and/or gene expression would be affected by testosterone (Tes) and by soluble factors released from SC. Employing [3H]16:0 as precursor and two specific inhibitors of the de novo biosynthetic pathway (L-cycloserine and fumonisin B1), we found that GC, isolated and in culture, are able to biosynthesize their own Cer and SM, including their molecular species with VLCPUFA, and also GlcCer. These biosynthetic activities were maximal in PtS, decreasing with differentiation (PtS>>RS). Tes stimulated the biosynthesis of [3H]SM, only in RS. Supplementation with the conditioned medium obtained from SC cultures (CMS), significantly stimulated the formation of [3H]Cer in PtS and RS, that of [3H]SM only in RS, and that of [3H]GlcCer only in PtS. All the molecular species of Cer and SM were increased by Tes and CMS, including the n-V. In comparison with CMS, the combination Tes+CMS significantly promoted the biosynthesis of [3H]SM in PtS, while reducing it in ER, in which cells it increased the labeling of [3H]Cer y de [3H]GlcCer. The stimuli on Cer and SM labeling was specific on the [3H]n-V Cer and [3H]n-V SM. The significant enhancement that CMS exerted on the de novo biosynthesis indicates that factors that are soluble (or transported in microvesicles) coming from SC (perhaps including different forms of RNA), play a role in promoting in CG the biosynthesis of SL destined to their membranes. In this third part of the thesis we also evaluated the expression, at the mRNA level, of genes that code for four key sinthases (S) involved in the biosynthesis of SL (CerS3, SMS1, SMS2, and GlcCerS), of three fatty acid elongases (Elovl5, Elovl2 y Elovl4), and of Fa2h. We found that the mRNA levels of CerS3 were maximal in PtS and those of SMS2 maximal in RS, while both decreased in LS. Those of GlcCerS varied less than these with differentiation and those of SMS1 did not vary. The four mRNA also appeared in RB. Whereas CerS3 was not expressed in SC, the mRNA of the other synthases was, although in lesser amounts than in GC. In the last part of this section the effects of Tes, CMS, and Tes+CMS on the mRNA levels of the above-mentioned enzymes were studied in total spermatogenic cells. The expressions as mRNA of Elovl2 and Elovl4 were regulated by CMS, those of SMS2 and Elovl5 by CMS and Tes, and that of Fa2h only by Tes. Tes and CMS, either separately or in combination, did not affect the mRNA levels of CerS3, SMS1, or GlcCerS, while tended to reduce those of SMS2. The presence of Tes did not affect the mRNA of Elovl2 or Elovl4, while tended to increase those of Elovl5. The CMS reduced significantly the mRNA levels of the three elongases. When Tes and CMS were together, the mRNA of Elovl5 increased, and those of Elovl2 and Elovl4 continued low, recapitulating the influence of Tes and CMS, respectively. The most significant effect of Tes, either alone or combined with CMS, was to stimulate the expression of Fa2h. Taken together, these results show for the first time that factors that play physiological roles in spermatogenesis, as testosterone and molecules released from Sertoli cells do, are able to stimulate the de novo biosynthesis of sphingolipids in spermatogenic cells, and to regulate, in some cases positively and in others negatively, the gene expression of some of the enzymes responsible for such biosynthesis.

La terapia celular de células madre pluripotentes o embrionarias utilizada por la medicina regenerativa es un protocolo recientemente aplicado. Estas células, son derivadas de la masa celular interna (MCI) del estadio de blastocisto y son capaces de diferenciarse en todos los linajes celulares del cuerpo. Por otro lado, el tratamiento de enfermedades crónicas como el cáncer requiere de potentes fármacos que, en ocasiones, producen efectos no deseados. Ciclofosfamida (CP) es una droga anticancerígena alquilante que, entre otras cosas, provoca como efecto secundario infertilidad. El objetivo de la presente investigación fue revertir dicho efecto negativo, mediante terapia celular, utilizando células de la MCI al diferenciarse in vivo en células madre germinales (CMG). Se utilizaron blastocistos de ratones albinos Swiss Rockefeller obtenidos a las 90 h post cópula. La MCI fue aislada mediante inmunocirugía y luego trasplantada a los túbulos seminíferos de ratones receptores C57BL, a los que previamente se les disminuyó drásticamente la línea germinal con CP (220mg/kg pc). Los animales receptores fueron mantenidos por 35 días en un bioterio en condición estándar; luego los animales fueron sacrificados por dislocación cervical, se extrajeron los testículos para evidenciar la colonización y diferenciación de la MCI mediante cortes histológicos seriados. La evaluación comprobó colonización intraluminal y presencia de minitúbulos (2%) en el 62.5% de los receptores transplantados. Se demostró que las células de la MCI tienen la capacidad de colonizar túbulos seminíferos de ratones adultos de diferentes cepas. Palabras claves: Colonización intraluminal, Masa Celular interna, Células Madre Pluripotentes, Células Madre Germinales, Minitúbulos. / Cellular therapy with embryonic or pluripotent stem cells used by regenerative medicine is a newly implemented protocol. These cells are derived from the blastocyst stage inner cell mass (ICM) and are capable of differentiating into all the body cell lineages. On the other hand, chronic diseases treatment such as cancer requires powerful drugs that sometimes cause unwanted effects. Cyclophosphamide (CP) is an alkylating anticancer drug that, among other things, causes infertility as a side effect. The aim of this research was reverse this negative effect by cell therapy using ICM to differentiate in vivo to germ stem cell (GSC). Swiss Rockefeller albino mice blastocyst stage embryos obtained 90 hours post coitus were used. The MCI was isolated by immunosurgery and then transplanted to the seminiferous tubules of recipient mice C57BL, which were previously germ line decreased drastically with CP (220mg/kg pc). The recipient animals were kept for 35 days in standard animal room conditions, after the animals were sacrificated by cervical dislocation; testes were removed to show the ICM colonization and differentiation by serial histological sections. The evaluation found the intraluminal colonization and presence of minitubules (2%) in the transplant recipients (62.5%). It is shown that the ICM cells have the ability to colonize seminiferous tubules of adult mice of different strains. Key words: Intraluminal Colonization, Inner Cell Mass, Pluripotent Stem Cells, Germ Stem Cells, Minitúbules.

Compara el porcentaje y calidad postdescongelamiento de células madre espermatogoniales (SSC) de alpaca proliferadas y no proliferadas in vitro. Para ello se emplearon biopsias testiculares de 22 animales provenientes del camal municipal de Huancavelica (aproximadamente 22 horas post mortem). Los parámetros espermáticos iniciales (movilidad y concentración) fueron evaluados en cada muestra a partir de espermatozoides epididimarios. Se obtuvieron suspensiones de células testiculares mediante digestiones enzimáticas y se evaluó la concentración y vitalidad de las células, luego, las células testiculares fueron cultivadas in vitro (FP), criopreservadas mediante un protocolo termocontrolado lento, descongeladas y proliferadas (CP), o proliferadas y luego criopreservadas (PC). La evaluación de las células fue realizada mediante citometría de flujo con marcadores específicos para SSC (DBA-FITC) y Flow Cellect mitopotential Red Kit para la calidad celular (Potencial mitocondrial activo y apoptosis). El porcentaje de SSC en las muestras PC fue de 6.3% ± 1.2, el cual fue mayor que el porcentaje de SSC en las muestras CP, que fue de solo 1.5% ± 0.3 (p< 0.05). La calidad de las SSC fue mejor preservada en las PC, que mostró un 72.6% de células con potencial mitocondrial activo (PMA), 7.8 % de células apoptóticas (A) y 8.1% de células en apoptosis temprana (EA), mientras que en las CP el porcentaje de PMA fue de 59.7%, y valores de 21.3% de apoptosis y 11.5 de apoptosis temprana, que difieren significativamente de las PC y las FP. Se concluye que el cultivo de células testiculares de alpaca previo a la criopreservación permite conservar un mayor porcentaje (6,3%± 1.2) de SSC que la criopreservación sin cultivo previo (1.5% ± 0.3); asimismo conserva la calidad de las SSC a diferencia de las células criopreservadas sin cultivo. De esta forma, el presente trabajo constituye un primer reporte en el cual las técnicas de cultivo celular y criopreservación permiten el mantenimiento del porcentaje y la calidad de las SSC de alpaca. / Tesis

La terapia celular de células madre pluripotentes o embrionarias utilizada por la medicina regenerativa es un protocolo recientemente aplicado. Estas células, son derivadas de la masa celular interna (MCI) del estadio de blastocisto y son capaces de diferenciarse en todos los linajes celulares del cuerpo. Por otro lado, el tratamiento de enfermedades crónicas como el cáncer requiere de potentes fármacos que, en ocasiones, producen efectos no deseados. Ciclofosfamida (CP) es una droga anticancerígena alquilante que, entre otras cosas, provoca como efecto secundario infertilidad. El objetivo de la presente investigación fue revertir dicho efecto negativo, mediante terapia celular, utilizando células de la MCI al diferenciarse in vivo en células madre germinales (CMG). Se utilizaron blastocistos de ratones albinos Swiss Rockefeller obtenidos a las 90 h post cópula. La MCI fue aislada mediante inmunocirugía y luego trasplantada a los túbulos seminíferos de ratones receptores C57BL, a los que previamente se les disminuyó drásticamente la línea germinal con CP (220mg/kg pc). Los animales receptores fueron mantenidos por 35 días en un bioterio en condición estándar; luego los animales fueron sacrificados por dislocación cervical, se extrajeron los testículos para evidenciar la colonización y diferenciación de la MCI mediante cortes histológicos seriados. La evaluación comprobó colonización intraluminal y presencia de minitúbulos (2%) en el 62.5% de los receptores transplantados. Se demostró que las células de la MCI tienen la capacidad de colonizar túbulos seminíferos de ratones adultos de diferentes cepas. Palabras claves: Colonización intraluminal, Masa Celular interna, Células Madre Pluripotentes, Células Madre Germinales, Minitúbulos. / Cellular therapy with embryonic or pluripotent stem cells used by regenerative medicine is a newly implemented protocol. These cells are derived from the blastocyst stage inner cell mass (ICM) and are capable of differentiating into all the body cell lineages. On the other hand, chronic diseases treatment such as cancer requires powerful drugs that sometimes cause unwanted effects. Cyclophosphamide (CP) is an alkylating anticancer drug that, among other things, causes infertility as a side effect. The aim of this research was reverse this negative effect by cell therapy using ICM to differentiate in vivo to germ stem cell (GSC). Swiss Rockefeller albino mice blastocyst stage embryos obtained 90 hours post coitus were used. The MCI was isolated by immunosurgery and then transplanted to the seminiferous tubules of recipient mice C57BL, which were previously germ line decreased drastically with CP (220mg/kg pc). The recipient animals were kept for 35 days in standard animal room conditions, after the animals were sacrificated by cervical dislocation; testes were removed to show the ICM colonization and differentiation by serial histological sections. The evaluation found the intraluminal colonization and presence of minitubules (2%) in the transplant recipients (62.5%). It is shown that the ICM cells have the ability to colonize seminiferous tubules of adult mice of different strains. Key words: Intraluminal Colonization, Inner Cell Mass, Pluripotent Stem Cells, Germ Stem Cells, Minitúbules.

Las poliaminas regulan procesos de crecimiento y diferenciación celular, y su desregulación está relacionada con diferentes patologías incluyendo el cáncer. Las antizimas (AZs) de ornitina descarboxilasa (ODC) inhiben tanto su biosíntesis, como su captación, regulando los niveles intracelulares de poliaminas. En esta tesis se ha caracterizado una nueva proteína inhibidora de antizimas (AZIN2) que posee alta homología con ODC y el inhibidor de antizimas previamente conocido (AZIN1). Esta nueva proteína está desprovista de actividad enzimática, pero es capaz de revertir la acción que las tres antizimas conocidas ejercen sobre la actividad ODC y la captación de poliaminas. A diferencia de sus proteínas homólogas, AZIN2 se localiza subcelularmente en el ERGIC, y se expresa específicamente en cerebro y testículo, pero de forma muy abundante en espermátidas y espermatozoides, al igual que AZ3, indicando que estas dos proteínas juegan un importante papel regulando los niveles de poliaminas durante la espermiogénesis. / Polyamines regulate cell growth and differentiation, and the alteration of their homeostasis is related to different diseases, including cancer. Ornithine decarboxylase (ODC) antizymes (AZs) regulate polyamine levels by inhibiting both their biosynthesis and the cellular uptake. In this work, a new ODC paralogue has been characterized as a novel antizyme inhibitor protein that has been named AZIN2. This protein lacks decarboxylating activity, but it is able to reverse the action of any of the three antizymes on ODC activity and polyamine uptake. Unlike its homologue proteins ODC and AZIN1, AZIN2 is located in the ERGIC, and it is specifically expressed in brain and testes. The abundant expression in spermatids and spermatozoa, concomitantly with AZ3, suggests that both proteins may play an important role in regulating polyamine levels during spermiogenesis