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Ver el documento (formato PDF)   Díaz, Emilce Silvina.  "Influencia de las proteínas de la matriz extracelular sobre la morfología y funcionalidad de las células de Leydig de rata adulta"  (2003)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Está ampliamente aceptado que las proteínas de la matriz extracelular (MEC) intervienen en la regulación de la diferenciación, morfogénesis, proliferación y migración celular. La mayor parte de las interacciones célula-MEC están mediadas por las integrinas, las cuales regulan a su vez, la reorganización del citoesqueleto, el transporte intracelular de iones, el metabolismo de los lípidos, la activación de quinasas y la expresión génica. Asimismo, en la última década se ha demostrado que las integrinas ejercen un papel importante en los procesos reproductivos, incluyendo la fertilización, implantación y embriogénesís. En el testículo, la regulación de distintos procesos como el desarrollo, la diferenciación y la esteroidogénesis de las células de Leydig, depende de la acción concertada de las hormonas gonadotróficas y de una gran variedad de factores locales producidos de manera autocrina o paracrina. A pesar de lo mencionado en el párrafo anterior, son pocos los estudios realizados que intentan dilucidar el papel que ejercen las proteínas de la MEC sobre la funcionalidad de las células de Leydig. Estas células están rodeadas por proteínas de la MEC organizadas como una membrana basal continua o discontinua. El objetivo de esta tesis fue estudiar la influencia de las proteínas de la MEC sobre la morfología, la adhesión celular, la expresión de integrinas y la esteroidogénesis de las células de Leydig . Como modelo experimental, se utilizó el cultivo de células de Leydig de rata adulta, utilizando como sustrato, la laminina-l, el colágeno tipo IV y la fibronectina. Nosotros observamos que las células de Leydig cultivadas sobre laminina-l, colágeno tipo IV y fibronectina, presentan un mayor número de prolongaciones cítoplasmáticas que las cultivadas sobre vidrio. Asimismo, demostramos que la adhesión de las células al sustrato es un fenómeno que ocurre rápidamente y que el grado de adhesión a las mismas varía según el sustrato al cual se adhieren. Además, observamos que si bien las integrinas se expresan de manera constitutiva en las células de Leydig, su expresión aumenta en respuesta a la adhesión de las células a las proteínas de la MEC. Con respecto al efecto de las proteínas de la MEC sobre la capacidad esteroidogénica de las células de Leydig, demostramos que el colágeno tipo IV y la fibronectina inhiben la producción de testosterona de las células de Leydig de rata adulta, tanto en condiciones basales como estimuladas con hCG y que este fenómeno no se debe a un efecto citotóxíco. En cambio, la laminina-l utilizada como sustrato, no ejerció un efecto modulador sobre la producción de testosterona. En relación al mecanismo de la esteroidogénesis, demostramos que el efecto inhibitorio del colágeno tipo IV y la fibronectina ocurre en un paso posterior a la producción de AMPc y anterior a la entrada del colesterol a la membrana mitocondrial interna. Por otra parte, demostramos que el colágeno tipo IV es capaz de modular la expresión de la proteína StAR, involucrada en el transporte del colesterol a la membrana mitocondrial interna. Teniendo en cuenta estos resultados, se decidió analizar alguna de las vías de señalización intracelular activadas por el colágeno IV, capaces de regular negativamente la esteroidogénesis de las células de Leydig. Demostramos que la modulación negativa del colágeno tipo IV sobre la esteroidogénesis de las células de Leydig de rata está mediada por la activación de tirosina quinasas. En particular, detectamos que la interacción del colágeno tipo IV con las integrinas de la subfamilia β1, activa la cascada de Ras/MEK/ERK, siendo estas las responsables de la modulación negativa del colágeno tipo IV sobre la esteroidogénesis. Asimismo demostramos que las proteínas ERK 1-2 están involucradas en las adhesiones focales inducidas por la interacción de las integrinas de las células de Leydig con las proteínas de la MEC. Las integrinas tienen la capacidad de activar la vía de señalización de las MAPK a través de distintos mecanismos. Uno de ellos, ocurre a través de la activación de las proteínas Ras, pudiendo ser dependiente o no de la proteína FAK. Nosotros demostramos que en las células de Leydig de rata, la activación de la cascada de las MEK, inducida por el colágeno tipo IV, se desencadena fundamentalmente, a través de un mecanismo FAK independiente. La activación de las proteínas ERK l-2 independiente de FAK, podría estar mediada por una proteína denominada caveolina-1. Nosotros identificamos la proteína caveolina-1 en las células de Leydig y detectamos que su fosforilación es modulada por la interacción del colágeno tipo IV con las integrinas de la subfamilia β1. Por otro lado, observamos que la expresión de la proteína StAR (“steroidogenic acute regulatory”) no solo es modulada por la vía de señalización del receptor de LH/hCG, sino que en su regulación participan las MAPK, en particular las MEK 1-2. Asimismo, demostramos que si bien el colágeno tipo IV, a través de las integrinas, es el principal responsable de la activación de las proteínas ERK 1-2, PKA también interviene en la fosforilación de las mismas, siendo capaz de modular la cascada de señalización de las MAPK en las células de Leydig de rata estimuladas con hCG. En conclusión, los resultados obtenidos en este trabajo, nos demuestran que las proteínas de la MEC, son capaces de modular la adhesión, la diferenciación celular y la expresión de integrinas. El colágeno tipo IV, a través de la interacción con las integrinas de la subfamilia β1 y mediante un mecanismo FAK independiente, activa a las proteínas ERK 1-2, las cuales regulan negativamente la expresión de la proteína StAR, inhibiendo la producción de testosterona. Además, observamos que el estímulo de LH/hCG al aumentar la producción de AMPc, activa a la PKA, la cual interacciona con la cascada de señalización de las MAPK, ejerciendo una regulación dual sobre la esteroidogénesis en las células de Leydig de rata adulta Los resultados presentados en esta tesis contribuyen a ampliar los conocimientos sobre la influencia que las proteínas de la matriz extracelular ejercen sobre la morfología y diferenciación de las células de Leydig. Demuestran además, que el colágeno tipo IV, es capaz de modular, in vitro, la esteroidogénesis de las células de Leydig de la rata adulta.

Abstract:
It is well known that extracellular matrix (ECM) proteins are involved in the regulation of the differentiation, morphogenesis, proliferation and migration of cells. Most cell-ECM interactions are mediated by integrins, which in turn regulate the reorganization of the cytoskeleton, intracellular transport of ions, lipid metabolism, activation of kinases and genic expression. In the last decade, integrins have also been shown to have an important role in reproductive processes including fertilization, implantation and embryogenesis. In the testis, the regulation of different processes as the development, differentiation and steroidogenesis of Leydig cells depends on the concerted action of gonadotrophic hormones and a large variety of local factors produced in an autocrine or paracrine way. In spite of the information in the paragraph above, few studies have attempted to elucidate the role of ECM proteins in the functioning of Leydig cells. These cells are surrounded by ECM proteins organized as a continuous or discontinuous basement membrane. The objective of this thesis was to study the influence of ECM proteins on the morphology, cell adhesion, integrin expression and steroidogenesis of Leydig cells. The experimental model used was the culture of adult rat Leydig cells, using laminin-1 , type IV collagen and fibronectin as substrates. We observed that the Leydig cells cultured on laminin-1, type IV collagen and fibronectin present a larger number of cytoplasmic processes than those cultured on glass. We also demonstrated that the cells adhesion to the substrate occurs rapidly and that their degree of adhesion varies depending on the substrate to which they adhere. We also observed that, although integrins are constitutively expressed in Leydig cells, their expression increases in response to the adhesion of the cells to ECM proteins. In relation to the effect of ECM proteins on steroidogenesis, we demonstrated that type IV collagen and fibronectin inhibit the production of testosterone of the Leydig cells of adult rat, both in basal conditions and when stimulated with hCG, and that this phenomenon does not result from a cytotoxic effect. On the other hand, laminin-1 used as substrate had no modulatory effect on testosterone production. With respect to the mechanism of steroidogenesis, we demonstrated that the inhibitory effect of type IV collagen and fibronectin occurs after AMPc production step and before the entry of cholesterol into the internal mitochondrial membrane. We also demonstrated that type IV collagen is able to modulate the expression of the StAR (steroidogenic acute regulatory) protein, involved in the transport of cholesterol to the internal mitochondrial membrane. In view of these results, we decided to analyze some of the intracellular signal pathways, activated by collagen IV and able to negatively regulate the steroidogenesis of Leydig cells. We demonstrated that the negative modulation of type IV collagen on the steroidogenesis of rat Leydig cells is mediated by the activation of tirosine kinases. In particular, we found that the interaction of type IV collagen with β1 subfamily integrins activates the Ras/MEK/ERK cascade, these being responsible for the negative modulation of type IV collagen in steroidogenesis. We also demonstrated that ERK 1-2 proteins are involved in the focal adhesions induced by interaction between Leydig cell integrins and ECM proteins. Integrins have the capacity to activate the MAPK signal pathway through different mechanisms. One of these occurs through the activation of Ras proteins, and may or may not depend on the FAK protein. We demonstrated that in rat Leydig cells, the activation of the MEK cascade induced by type IV collagen is triggered basically through an independent FAK mechanism. The activation of the ERK 1-2 proteins independent of FAK could be mediated by a protein: caveolin-l. We identified the caveolin-l protein in the Leydig cells and found that its phosphorilation is modulated by the interaction of type IV collagen with β1 subfamily integrins. We also observed that the expression of the StAR protein is not only modulated by the signal pathway of the LH/hCG receptor, but that the MAPK participate in its regulation, particularly MEK 1-2. We also demonstrated that although type IV collagen, through the integrins, is the main factor in the activation of ERK 1-2 proteins, PKA also intervenes in their fosforilation and is able to modulate the MAPK signal cascade in rat Leydig cells stimulated with hCG. In conclusion, the results of this work demonstrate that ECM proteins are able to modulate adhesion, cell differentiation and integrin expression. Type IV collagen, through interaction with β1 subfamily integrins and by an independent FAK mechanism, activates the ERK 1-2 proteins that negatively regulate expression of the StAR protein, inhibiting testerosterone production. We also observed that LH/hCG stimulation, by increasing AMPc production, activates PKA; interacting with the MPAK signal cascade, exerting dual regulation on the steroidogenesis of adult rat Leydig cells. The results presented in this thesis contribute knowledge of the influence of extracellular matrix proteins on the morphology and differentiation of Leydig cells. They also show that type IV collagen is capable of modulating, in vitro, the steroidogenesis of adult rat Leydig cells.

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Registro:
Título : Influencia de las proteínas de la matriz extracelular sobre la morfología y funcionalidad de las células de Leydig de rata adulta    
Autor : Díaz, Emilce Silvina
Director : Denduchis, Berta
Año : 2003
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Facultad de Medicina. Centro de Investigaciones en Reproducción
Grado obtenido : Doctor en Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_3555_Diaz
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Reproducción
Biología / Biología Molecular y Celular
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