Fisiología ovárica y regulación del ciclo menstrual Profesor Titular: Dr. Héctor Godoy Morales Profesor Adjunto: Dr. Alfredo Ulloa Aguirre Presenta: Dr. Horacio Javier Alvarado Delgado R1BR Fisiología ovárica y regulación del ciclo menstrual

Introducción La principal función del sistema reproductor es producir el ovulo para la fertilización y dar las condiciones apropiadas para la implantación, crecimiento fetal, desarrollo y nacimiento

Introducción Cambios en estructura Folículo Hormonas esteroideas Determina potencial reproductivo Células interactúan entre si Hormonas esteroideas Hormonas esteroideas Programan respuesta hipofisiaria Maduración folicular Inicia aumento de LH Mantener cuerpo lúteo

Morfogénesis de las células germinales y del ovario Células germinales primordiales Epiblasto proximal 3 Endodermo saco vitelino 4 Migración y proliferación 6 Cresta genital

Morfogénesis de las células germinales y del ovario Oogonia Impronta genética Borrado de huellas Ambas se borran Materna se restablece

Morfogénesis de las células germinales y del ovario

Folículo Primordial 30-60 micras Oocito primario en diploteno tardío Capa simple plana granulosa No influenciados por gonadotropinas

Folículo primario > 60 micras Oocito primario Capa simple cuboidal

Folículo Secundario < 120 micras Oocito primario Capas cuboideas ( < 600 células granulosa

Folículo Antral Oocito rodeado de zona pelucida Muchas capas células granulosa Fluido folicular se empieza a almacenar Antro Teca interna visible

Folículo de Graaf Ooocito Líquido folicular Zona pelucida Granulosa Líquido folicular Teca interna y granulosa bien definida

Genes involucrados en el desarrollo del folículo y del ovario

Células de la Granulosa Origen Mesotelio epitelial del ovario Rete Ovarii Oligoclonal 3 a 5 dan origen a las demás No recibe riego sanguíneo propio

Uniones Gap

Actividad esteroidogenica

Heterogenicidad fenotipica

Células de la Teca

Ciclo de vida folicular

Inicio del ciclo folicular Crecimiento inicia 5 – 6° mes de vida intrauterina hasta menopausia Cambios morfológicos y funcionales

Factores que inician el crecimiento folicular Factores intraovaricos regulan las fases tempranas del crecimiento folicular Proteínas de origen somático Activina A Foxo 3 FGF Ligando kit

Factores que inician el crecimiento folicular Factores intraovaricos regulan las fases tempranas del crecimiento folicular Proteínas de origen ovárico GDF – 9 BMP – 15 Proteína de origen en células de la granulosa Substancia inhibidora mülleriana

Factores que inician el crecimiento folicular La FSH NO se requiere para el inicio del crecimiento folicular

Formación de folículos antrales El antro y el líquido antral Facilita el proceso de la ovulación Intercambio de nutrientes y extracción de desechos en el compartimiento avascular Ambiente único para completar el crecimiento y maduración del oocito

Formación de folículos antrales Formación de antro Flujo de agua Aquaporinas 7, 8 y 9 Expansión acelerada causa el dolor pélvico a medio ciclo (Mittelschmerz) Ciclina D2

Reclutamiento, Selección y Dominancia Folículo se separa del resto del pool para iniciar su crecimiento Reclutamiento Inicial Compromiso de una cohorte de folículos antrales para iniciar su crecimiento Reclutamiento cíclico Obigación de los folículos para iniciar su crecimiento

Reclutamiento, Selección y Dominancia Proceso de maduración folicular en la que la cohorte se reduce a un número apropiado de especies para cumplir la cuota ovulatoria Tamaño y alto índice de mitosis en células de la granulosa FSH en líquido folicular Estradiol No garantiza la ovulación

Reclutamiento, Selección y Dominancia Status del folículo destinado a la ovulación y su rol destinado en la regulación del tamaño de la cuota ovulatoria. 7 días después de la desaparición del cuerpo lúteo del ciclo previo

Características endocrinas de los folículos en camino a la Dominancia

Maduración del Oocito Mantenimiento del arresto meiótico Mecanismo de detención en diploteno tardío y continuación de meiosis aun es un misterio. Maduración controlada por AMPc ovárico ?

Maduración del Oocito Maduración nuclear

Maduración del Oocito Maduración citoplasmática Posterior a pico de LH Critico para la activación del huevo y desarrollo preimplantatorio del embrión Movimiento de reticulo endoplásmico, mitocondria y gránulos corticales a la corteza ovárica Desaparición del Golgi

Poliadeshion citoplasmática Maduración del Oocito Reclutamiento de RNAm Activador tisular de plasminógeno Mos Receptor de inositol trifosfato tipo I Poliadeshion citoplasmática

Maduración del Oocito Control del ciclo celular del Oocito Ciclinas Ciclinas dependientes de cinasas Factor promotor de maduración Factor cistostático

Ovulación Elevación de estrógeno induce a LH Reanudación de meiosis, ovulación y luteinización Elevación de LH es 36 hrs antes de ruptura folicular Cambios antes de ovulación Supresión de genes en granulosa Perdida de uniones gap Inducción de genes para la ovulación en granulosa

Ovulación

Ovulación Crecimiento de estigma Ruptura de estigma expulsa al huevo y líquido folicular

Ovulación Progesterona Inducción de receptores de progesterona por LH en granulosa Regula los genes de la ovulación Metaloproteinasas COX - 2

Ovulación Prostaglandinas Factores similares a EGF LH induce la enzima COX – 2 E2 Factores similares a EGF LH induce Amphiregulin Epiregulin Expansión del cumulo y maduración ovular Betacelullin

Mecanismos de ruptura folicular Hipótesis Incremento de presión hidrostática Incremento de presión coloidosmótica Formación y ruptura de estigma por enzimas

Mecanismos de ruptura folicular Formación y ruptura de estigma por enzimas Activadores del plasminógeno Metaloproteinasas MMP – 3, 7, 9 y 11 A Desintegrina y Metaloproteinasa y Trombospondin Motifs (ADAMTS) ADAMTS 1: Regula el gen de progesterona Catepsina L Degrada colagenasas I y IV, elastina y fibronectina

Vida de el Cuerpo Lúteo Estadios iniciales de la formación del cuerpo lúteo Folículo roto se reorganiza en cuerpo lúteo Luteinización y formación del cuerpo lúteo Cambios en la expresión genética

Formación de cuerpo lúteo Hemorragia en cavidad ovulatoria Proliferación y penetración de capilares y fibroblastos LDL Factores angiogénicos VEGF FGF

Formación de cuerpo lúteo Cambios morfológicos en células de la granulosa Perdida de actividad mitótica Ciclina D2 Inhibidores de ciclo celular p21cip y p21 kip StAR, P450cc, 3β – hidroxiesteroide deshidrogenasa.

El rol de la LH LH mantiene la función del cuerpo lúteo Progesterona Retiro de LH: desaparición de cuerpo lúteo Niveles de receptores de LH y hCG aumentan durante la fase lútea Progesterona Cuerpo lúteo produce 25 a 50 mg de progesterona diariamente

Luteolisis Regresión del cuerpo lúteo Vida funcional del cuerpo lúteo en un ciclo no fértil es de 14 ± 2 días No embarazo Cuerpo albicans

Luteolisis Perdida de receptores de LH y hCG Regresión estructural Disminuye progesterona Falla en la expresión del gen de StAR Falla a la expresión de enzimas esteroidogénicas Regresión estructural Apoptosis Autofagocitosis

Luteolisis Factores que controlan sobrevivencia y muerte en cuerpo lúteo Bcl2 Bax FAS y ligando FAS PGF2α TNFα

Hormona Folículo Estimulante Requerida para la transición de folículo preantral a antral Elevación de la FSH para iniciar la maduración folicular Promueve la división de las células de la granulosa Incrementa el numero de uniones Gap

Hormona Folículo estimulante Induce a la aromatasa Induce la expresión de citocromo p450 reductasa Incrementa el número de receptores cognitivos de la célula de la granulosa Induce receptores de LH en las células de la granulosa

FSH Receptor siete transmembrana, junto con proteina G Localizado en cromosoma 2p21

Hormona Folículo Estimulante Mutaciones en receptor Hipogonadismo Hipogonadotropico Pobre desarrollo de caracteres sexuales secundarios Niveles altos de FSH y LH Ausencia de FSH, FSH-b, receptor. Ovarios pequeños Desarrollo folicular no llega al estado preantral.

Hormona Luteinizante Estimula esteroidogenesis en células de la teca LH toma el control de las funciones de FSH en las etapas terminales de la maduración folicular. Inicia la activación de la meiosis y la ovulación. Luteinización de las células de la granulosa y de la teca.

Hormona Luteinizante Receptor de LH Receptor de proteina G, 7 transmembrana Codificado por el cromosoma 2p21 Señal primaria por AMPc

Hormona Luteinizante Mujeres con mutaciones homocigoticas del gen del receptor de LH Caracteres primarios y secundarios normales Amenorrea Niveles circulantes elevados de FSH y LH Ovario con foliculos en desarrollo

Esteroidogenesis La capacidad esteroidogenesis de los ovarios se hace evidente hasta la pubertad. En etapa fetal se puede detectar actividad de la 17a hidroxilasa, 17-20 desmolasa.

Biosíntesis de Estrógenos Cooperación entre las células de la granulosa y de la teca adyacentes. Los andrógenos producen el substrato para la aromatasa La FSH estimula la producción de estrógenos.

Biosíntesis de Andrógenos Las células de la teca es donde se producen principalmente los andrógenos. Expresión de StAR, P450scc, P450c17 y el tipo 2 3b-hidroxiesteroide deshidrogenasa. Todo este proceso es regulado por la LH

Biosíntesis de Progesterona Producida tanto por las células de la granulosa y de la teca. Producción de progesterona después del pico de LH

Inhibina Miembro de la superfamilia TGF-b. Glicoproteina heterodimerica de 32 kDa 2 subunidades, a y b, enlazadas por puentes disulfuro. Subunidad a común Subunidad b x bA Inhibina A bB Inhibina B

Inhibina Producido por todos los tejidos, pero principalmente por el ovario y en el ovario por las células de la granulosa Su principal función es inhibir la producción de FSH hipofisiaria. Ambos tipos de Inhibina tienen funciones biológicas similares, pero con diferencia en su síntesis.

Relaxina Producida por las celulas luteas largas del cuerpo lúteo Facilita la desidualización del endometrio Suprime la actividad contráctil del miometrio Niveles mas altos en el primer trimestre del embarazo.

Reguladores Intraovaricos Hormonas esteroideas, factores de crecimiento, citocinas las cuales son producidas por las células ováricas, endoteliales, macrófagos y leucocitos Actúan modulando el crecimiento y la función de los compartimientos ováricos, y amplificando o atenuando la acción de las gonadotropinas.

Factor 9 del desarrollo del crecimiento (GDF-9) Miembro de la superfamilia de la TGF-b. Expresado por los oocitos, y por las células de la granulosa primarias. Se ha implicado a GDF-9 en la organización y proliferación de la teca, en el crecimiento de los folículos primarios. Estimula la diferenciación de la células de la granulosa, induce a receptores de LH y esteroidogénesis.

GDF-9 En el cumulus promueve la expresión de genes que codifican para proteínas de la matriz extracelular de proteoglicanos del cummulus oofurus y el líquido folicular. En las células de la teca inhibe la luteinización y la esteroidogénesis.

Proteína morfogenetica de hueso 15 (BMP-15) In vitro BMP-15 estimula la mitosis de las células de la granulosa. BMP-15 con el ligando kit, ciclo de retroalimentación negativa. En presencia de oocitos ambos estimulan la mitosis en las células de la granulosa.

Rol de los percursores del colesterol Inducen a los oocitos a reasumir la meiosis. Substancia activadora de meiosis del liquido folicular (FF-MAS). T-MAS

Rol de los estrógenos Receptor a y b son expresados en la superficie de las células de la granulosa, células de la teca y células de la teca luteinizadas. Los niveles altos de estrógeno se encuentran asociados con la maduración folicular normal. El significado fisiológico del estrógeno en la maduración folicular aun no esta clara.

Estrógenos Sitio de producción en las células de la granulosa Se requiere de LH, FSH y de las células de la granulosa y de la teca para su producción Mujer premenopausica 17 β estradiol

Estrógenos Concentraciones Fase Folicular: 100 pg/mL Ovulación: 600 pg/mL Embarazo: 20,000 pg/mL Post menopausia: 5 – 20 pg/mL

Estrógenos 2 – 3% Libre Globulina fijadora de hormonas sexuales Albumina Tejidos Periféricos Hígado Metabolismo por sulfacion o glucoronización Excreción por orina

Estrógenos

Estrógenos Mitosis en células de la granulosa Proliferación endometrio, Angiogenesis. Expresión de receptores de oxitocina

Rol de los Andrógenos Producen substratos para la producción de estrógenos. Acción foliculotrofica (monos rhesus) Atresia folicular (en ratones) Tienen efectos tanto positivos como negativos sobre el crecimiento folicular, dependiendo de los receptores.

Rol de la progesterona La producción de progesterona por el folículo preovulatorio, indispensable para la ovulación. Regula la función del cuerpo lúteo El receptor de progesterona antagoniza la esteroidogénesis en las células lúteas.

Progesterona Producida por las células de la teca y de la granulosa Principal en fase lútea Cuerpo lúteo bajo estimulación de LH 80% fija en albúmina Tracto reproductivo y eje hipotálamo – hipófisis

Progesterona Efectos mediados por receptor Regulación de la transcripción de genes de dos receptores PRA y PRB Provienen de un solo gen La expresión de sus genes son regulados por el estrógeno y regulación a la baja por la progesterona

Progesterona Efectos fisiológicos En embarazo temprano Diferenciación del estroma Estimula secreción glandular Cambio de patrones de proteínas secretadas por las células endometriales Modula la proliferación cíclica durante el ciclo menstrual

Progesterona Efectos fisiológicos Promoción y mantenimiento de la implantación Prepara el endometrio para la implantación Estimula la síntesis de enzimas responsables de la lisis de zona pelúcida Mantiene la implantación bajo efectos en el útero materno y en el blastocisto

Progesterona Efectos en contractilidad uterina Induce un estado de quiesencia en el miometrio Previene el impulso eléctrico entre células de miometrio Disminuye el calcio extracelular Bloquea los receptores Eα Disminuye síntesis de prostaglandinas Mantiene los niveles de relaxina

Progesterona Efectos en la lactación Estimula el desarrollo lobular – alveolar Suprime la síntesis de proteínas de la leche antes del parto

Progesterona Efectos antiestrogénicos Antagoniza la inducción de la respuesta de los genes de estrógeno Por la regulación a la baja del receptor nuclear y citoplasmático

Factor de crecimiento similar a la insulina Miembros de una familia de factores de crecimiento de polipéptidos de cadena simple, de bajo peso molecular, teniendo similaridad estructural y funcional con la insulina. IGF-1 y IGF-2 están presentes en el líquido folicular. Estimulan la síntesis de DNA, la proliferación de las células de la granulosa, y la secreción de estradiol por las células de la granulosa

Factor de crecimiento similar a la insulina Estimulan la secreción de progesterona, con incremento en la expresión de StAR. La acción de IGF es modulada por 6 proteínas de fijación (IGFBP).

Superfamilia del factor b del crecimiento transformante (TGF-b) Abarca polipeptidos de 25 kDa, compuestos por 2 cadenas homodimericas. Isoformas: TGF-b1, TGF-b2, TGF-b3, TGFb, con 80% de homología. TGF-b1 se encuentra en las células de la granulosa y de la teca. TGF-b2 en las células de la teca y lúteas Ambas modulan la producción de inhibina y activina.

Activina Compuesta por dímeros de las subunidades b de la inhibina. Estimula la producción de la FSH en hipófisis. Su acción depende del estadio de la maduración folicular y de la función de las células de la granulosa.

Folistatina Aislada del liquido folicular porcino Suprime la actividad de la FSH Fija a la activina y suprime su actividad Producida por los folículos antrales pequeños y preovulatorios

Substancia Inhibidora Mulleriana (MIS) Glicoproteina dimérica miembro de la superfamilia de la TGF-b. Induce la degeneración de los conductos mullerianos en el feto masculino. Producida por las células de la granulosa.

Envejecimiento Ovárico Se predice que para los 50 años cada ovario contiene de 2500 a 4000 folículos. La depleccion folicular se acelera en el ultimo decenio de vida reproductiva

Envejecimiento Ovárico Peso menor de 10gr Disminución del volumen y incremento en fibrosis del estroma Reducción en la red vascular Cambios en epitelio de superficie. Incremento en células necróticas y apoptóicas

Mecanismos de envejecimiento ovárico Combinación de factores genéticos, insultos secundarios al metabolismo y a factores ambientales. Los genes involucrados: receptor a de estrógeno, superóxido dismutasa-1 y genes de apolipoproteína E. El envejecimiento del oocito esta asociado a una no disyunción meiótica incrementada

Mecanismos de envejecimiento ovárico Delecciones en el genoma mitocondrial. Daño en la actividad oxidativa de la mitocondria. Hay acomulación de esas delecciónes Delección común en el delta mtDNA 4977 Estrés oxidativo

Ciclo menstrual

Introducción Útero órgano esencial para la supervivencia de las especies. Endometrio tejido dinámico Prolifera, se diferencia, se cae Respuestas endocrinas y paracrinas Sangrado menstrual es manifestación de la función ovárica

Ciclo Menstural

Ciclo Menstrual Tres fases Preovulatoria Postovulatoria Menstural Estrógeno Postovulatoria Progesterona Menstural Retiro de Progesterona

Ciclo Menstrual Fase secretora Temprana Media Tardía E y P P: Regula la fase Erα: regula glándulas y estroma Tardía Retiro de Progesterona

Ciclo menstrual Volumen que ocupan celulas glandulares Reacción decidual Secreción luminal Pseudoestratificación Mitosis

Ciclo Menstrual Membrana Basal Colágena T4 Glucosaminoglucanos

Ciclo menstrual Población de leucocitos endometriales Células B Células T Células Mast Macrófagos Neutrófilos NKu

Ciclo Menstrual Expresión de esteroides endometriales PR, ER, GR, AR PRA, PRB Derivan de un solo gen Función por reguladores transcripcionales Diferenciación ERα y ERβ Derivan de genes diferentes Acciones mediadas vía segundo mensajero Proliferación endometrial

Ciclo Menstrual Receptores nucleares misma estructura y dominios funcionales A/B, C, D, E y F A/B En región N – terminal Contiene dominio de transactivación (AF1)

Ciclo Menstrual C Contiene el dominio de fijación a DNA mas conservado Especificidad a hormonas D Dominio de fijación a DNAen bisagra

Ciclo Menstural E Región de dimerización y dos dominios de transcripción (AF-2 y AF-2ª)

Progesterona y sus receptores Progesterona esencial para la transformación del endometrio para la implantación Mecanismos moleculares pobremente entendidos Dos isoformas de receptores PRA 164 aminoacidos PRB

Estrógeno y sus receptores Dos subtipos ERα Núcleo glándulas epiteliales. Disminuye en fase secretora tardía ERβ Función aun no compeltamente dilucidada

Retiro de Progesterona y Mecanismos de Menstruación Acción de progesterona en endometrio Fase secretoria media Expresión de DKK – I Inhibidor de la señal de WNT WNT3 COX 2 PGE2 Inhibe Receptor de Lipoproteinas de baja densidad Frizzled HOX -10 (implantación)

Retiro de Progesterona y Mecanismos de Menstruación Acción de progesterona en endometrio Glicodelina Morfógeno epitelial Calcitonina 15 – hidroxiprostaglandina deshidrogenasa Prolactina

Retiro de Progesterona y Mecanismos de Menstruación Cambios deciduales previos a la mensturación Decidualización Prepara a el endometrio para la implantación Incremento de componentes de matriz Colágeno Fibronectina Laminina

Retiro de progesterona y Mecanismos de Menstruación Fisiología del retiro de progesterona Previene la implantación y convierte a un útero refractario en un órgano con respuesta a esteroides Inicia una serie de eventos a nivel molecular y celular que termina con la menstruación

Retiro de progesterona y Mecanismos de Menstruación Fisiología del retiro de progesterona Regula Mediadiores Inflamatorios Quimioleucinas α – quimioleucina CXCL8 β – quimioleucina CCL – 2 COX – 2 Prostaglandinas PGF2a

Retiro de Progesterona y Mecanismos de Menstruación Disminuye expresión de receptores de PR Vasoconstricción Cambios en citocinas Activación de mecanismos liticos Cascada de activación de pro – MMP MMP 1 y MMP 3 Enzimas

Retiro de progesterona y Mecanismos de Menstruación