Rafael Rodríguez defiende su Tesis

El pasado 10 de septiembre, Rafael Rodríguez Pablos defendió su Tesis Doctoral (mediante el sistema on-line debido a las limitaciones impuestas por la pandemia que nos afecta). El título de su trabajo es: Estudio del control ambiental, hormonal y molecular de la pubertad anticipada de la lubina aplicando ventanas de corta duración de luz continua y desarrollando marcadores genéticos asociados a la pubertad, y ha sido realizado en el Instituto de Acuicultura de Torre la Sal (CSIC, Castellón) bajo la dirección de los Drs. Manuel Carrillo y Alicia Felip.

El Dr. Evaristo Mañanós (IATS, CSIC) fue el Presidente del tribunal, el Dr. Neil Duncan (IRTA, Tarragona) actuó como Vocal, y la Dra. Luz Pérez hizo las funciones de Secretaria. Yo he sido el tutor académico de Rafael durante estos años de su doctorado.

El trabajo de Rafael mereció una nota de Sobresaliente Cum laude. Ole Rafa!.

El resumen de la tesis es el siguiente:

La lubina (Dicentrachus labrax L.) es una de las principales especies marinas de la acuicultura europea. En España, después de la dorada (Sparus aurata L.), es el segundo pez marino más cultivado. Sin embargo, a pesar de que su engorde se viene realizando desde hace décadas, en la actualidad existen todavía problemas reproductivos asociados a su producción. Durante el primer año de vida de esta especie, un alto porcentaje de los machos de lubina maduran prematuramente, lo que trae consigo una disminución de su crecimiento somático durante su segundo año de vida antes de su comercialización. Esta circunstancia implica que los machos precoces tienen que ser mantenidos por mucho más tiempo en las instalaciones acuícolas hasta que alcanzan su talla comercial, lo que supone una mayor inversión en alimentación y, en consecuencia, una disminución de la rentabilidad de las empresas acuícolas. Una forma de mitigar la pubertad prematura de la lubina es mediante la aplicación de regímenes de luz continua (LL). Hay constancia que la aplicación de LL durante 12 meses es efectiva para reducir la precocidad en machos juveniles de lubina durante su primer año de vida. Asimismo, existen también estudios que han permitido acotar el tiempo, entre cuatro y seis meses de duración, durante el cual la aplicación de luz continua ha sido efectiva para reducir el porcentaje de precocidad en machos prepúberes, y que han sugerido la existencia de un periodo fotosensible que en el caso de la lubina está comprendido entre agosto y octubre. No obstante, este tipo de estrategia no siempre resulta de fácil implementación en los lugares de cría y, además, puede provocar una condición de estrés permanente en los peces en aquellos casos en los que la aplicación de dichos tratamientos es prolongada lo que puede hacerles más vulnerables a enfermedades. Por lo tanto, se hace necesario encontrar periodos fotosensibles en los cuales se puedan aplicar terapias de luz continua de duración más corta e igual de efectivas para reducir la maduración sexual de los peces bajo condiciones de cultivo y que tengan un menor impacto en el bienestar de los animales. Por otro lado, desde un punto de vista endocrino y fisiológico, se necesita también profundizar en el conocimiento sobre cuál es el efecto de la luz continua sobre el eje endocrino que regula el proceso de maduración sexual en esta especie. Esto permitiría tener información básica sobre el control del proceso y de esta forma poder considerar nuevas estrategias enfocadas al manejo reproductivo de peces. Por todo ello, en la presente tesis se evaluaron distintos intervalos de tiempo, desde agosto a noviembre, a lo largo del primer año de vida de la lubina en los que los animales se sometieron a LL con la finalidad de identificar un periodo fotosensible de corta duración (i.e. 1 mes) que fuera efectivo para reducir la precocidad de los machos de esta especie. Los resultados obtenidos han permitido localizar dicho periodo en el mes de septiembre, un periodo crítico para el inicio de la espermatogénesis en esta especie. De acuerdo con estos resultados, se diseñó una estrategia experimental en la que teniendo en cuenta este periodo fotolábil, se evaluó el efecto que la luz continua tiene sobre las principales hormonas reproductivas y la expresión génica de ciertos factores que a nivel del eje endocrino cerebro-pituitaria-gónada son claves en el proceso espermatogénico de la lubina. Nuestros resultados demuestran que la luz continua puede alterar el contenido de la GnRH-1 y GnRH-2 a nivel cerebral, así como el patrón y los niveles de expresión del gen fshβ en la pituitaria. Asimismo, se observó un descenso de los niveles plasmáticos de 11-ketotestosterona, estradiol, testosterona y de la hormona estimuladora del folículo (Fsh), además de la expresión génica de los receptores de estrógenos (er), de la hormona anti-mülleriana (amh) y de la proteína reguladora aguda de la esteroidogénesis (stAR) en las gónadas. De acuerdo con los resultados obtenidos, hemos propuesto un mecanismo de control del proceso espermatogénico en la lubina. En este sentido, sugerimos que el estradiol podría potencialmente ser responsable de la renovación de las espermatogonias, mientras que por otro lado la Amh inhibiría su proliferación. Asimismo, nuestros resultados sugieren que la 11-ketotestosterona puede ejercer un efecto inhibitorio sobre la expresión de la amh en etapas tempranas de la espermatogénesis de esta especie. Esta hipótesis podría explicar el hecho que los animales sometidos a LL no desarrollen sus gónadas y por tanto no alcancen la maduración temprana. Los animales bajo LL mantienen niveles de expresión de fshb y niveles plasmáticos bajos de esta hormona, lo que implica una reducción de la síntesis de esteroides a nivel gonadal y por tanto niveles bajos de 11-ketotestosterona y estradiol circulantes. Esta situación desemboca con una baja proliferación de las espermatogonias, un hecho que queda constatado con lo observado en nuestros estudios. Esto es, un número reducido de mitosis a nivel testicular que va asociado con una expresión alta de amh que ejerce un efecto inhibitorio sobre el progreso de la espermatogénesis, al menos, en la lubina. Por otro lado, si bien los regímenes de luz continua son eficaces para mitigar la pubertad prematura en esta especie, el impacto que éstos tienen durante el segundo año de vida de los animales no está documentado. Por este motivo, en este trabajo se analizó también el efecto que tiene la aplicación de la luz continua a lo largo del primer y segundo año de vida de los animales. Los resultados de este último experimento demostraron que si bien la luz continua aplicada durante el primer año de vida puede reducir significativamente la maduración precoz de la lubina, durante el segundo año de vida los animales retrasan su maduración gonadal pero son capaces de alcanzar su capacidad reproductiva. Los efectos a nivel del crecimiento también se han analizado en esta tesis, pero las variaciones observadas con otros estudios realizados previamente, requieren nuevos enfoques experimentales para dilucidar las causas de estas discrepancias. Aunque todavía quedan muchas preguntas por contestar, los resultados de esta tesis son un paso más para poder conseguir nuevas herramientas que nos permitan controlar de manera efectiva la producción de lubina en las instalaciones de engorde.

Lucía Soletto defiende su Tesis

Lucía Soletto Esteban defendió su Tesis Doctoral el 18 de septiembre (mediante el sistema on-line debido a las limitaciones impuestas por la pandemia que nos afecta). El título de su trabajo es: Estudios de estructura-actividad de la interacción entre el receptor de melanocortinas tipo 4 (MC4R) y las proteínas accesorias de los receptores de melanocortinas (MRAPs) e implicación de las melanocortinas en la regulación de los ritmos circadianos de actividad, y ha sido realizado en el Instituto de Acuicultura de Torre la Sal (CSIC, Castellón) bajo la dirección del Dr. José Miguel Cerdá Reverter, y constituye una continuación de las líneas de investigación que su grupo de investigación desarrolla hace años.

El Dr. Gonzalo Martínez Rodríguez (ICMAN, CSIC) fue el Presidente del tribunal, el Dr. Ferrán Martínez García (UJI Castellón) actuó como Vocal, y yo hice las funciones de Secretario. La tutora académica de Lucía en la UPV ha sido la Dra. Luz Pérez.

El trabajo de Lucía mereció una nota de Sobresaliente Cum laude. Enhorabuena Lucía!.

El resumen de la tesis es el siguiente:

El sistema de melanocortinas es un sistema hormonal crítico en la respuesta al estrés y el control del balance energético. Sus péptidos agonistas, las hormonas estimuladoras de los melanocitos (MSHs) y la hormona adrenocorticotropa (ACTH) están codificados en un precursor común denominado proopiomelanocortina (POMC). Sus efectos se medían a través de 5 receptores (MCRs) que exhiben farmacologías y dominios de expresión particulares. Los efectos de los agonistas son contrarrestados por la acción de dos antagonistas endógenos, la proteína de señalización agutí (ASIP) y la proteína relacionada con agutí (AGRP), que pueden actuar como agonistas inversos de los receptores activados constitutivamente. Para aumentar la complejidad del sistema hormonal existen dos proteínas accesorias de los receptores de melanocortinas (MRAPs) que interaccionan físicamente con los receptores para permitir (MC2R) o modular (MC1R, MC3R, MC4R, MC5R) la expresión funcional de los mismos. La MRAP1 es imprescindible para la migración a la membrana plasmática del MC2R mientras que la MRAP2 interactúa con el resto de receptores para modular su actividad.

Experimentos anteriores demostraron que, en el pez cebra, uno de los dos parálogos de MRAP2 (MRAP2a) es capaz de interactuar con el MC4R, un receptor canónico de la MSH, transformándolo en un receptor de ACTH. Los experimentos recogidos en esta tesis doctoral demuestran que esta función se ha conservado evolutivamente y esta conservación evolutiva sugiere la existencia de un rol fisiológico para la interacción MRAP2-MC4R. Este rol puede estar relacionado con la trasmisión de información desde el eje hipotálamo-hipófisis-interrenal, que regula la respuesta al estrés hacia los sistemas centrales que controlan el balance energético. Además, proponemos que dicha interacción oferta un mecanismo molecular potencial para la explicación de los beneficios de la terapia con ACTH en el síndrome de espasmos infantiles.

Nuestro segundo objetivo fue caracterizar molecularmente la interacción entre ambas proteínas (MRAP2 y MC4R) utilizando una estrategia de receptores quiméricos. Experimentos previos en nuestro laboratorio habían demostrado que la interacción MRAP2a-MC1R no provocaban una alteración farmacológica del receptor. Por tanto, nuestra estrategia fue sustituir diferentes dominios del MC4R por aquellos homólogos del MC1R esperando una pérdida de función, es decir una pérdida de la sensibilidad a ACTH inducida por la MRPA2a en el receptor quimérico. Una vez detectados estos dominios fundamentales optamos por la estrategia contraria, es decir, la substitución de dominios del MC1R por aquellos homólogos del MC4R esperando una ganancia de función. Los resultados demuestran que la substitución conjunta de los dominios transmembranales (TM) 3, 5 y 7 conjuntamente con el segundo y tercer giros extracelulares (ECL) del MC4R sobre el MC1R confiere sensibilidad a ACTH al receptor quimérico. Basándonos en los modelos estructurales de la interacción de diversos agonistas con el MC4R, nuestros resultados otorgan luz sobre la relación funcional entre la MRPA2a y el MC4R y permiten inferir modelos de interacción especulativos.

Resultados transcriptómicos previos del grupo de investigación habían sugerido la participación del sistema de melanocortinas en la regulación del reloj circadiano, por tanto, nuestro siguiente objetivo fue demostrar esta interrelación. Para ello utilizamos el paradigma de la actividad locomotora circadiana habitualmente utilizada para el estudio de los ritmos circadianos. En primer lugar, y para poner a punto el sistema de registro de la actividad, estudiamos las diferencias de actividad locomotora entre grupos aislados de machos y hembras mostrando que bajo estas condiciones de aislamiento los ritmos de actividad locomotora son dependientes del sexo, además también demostramos que la administración oral de esteroides opuestos al sexo fenotípico, es decir estradiol en machos y 11-ceto-androstenediona (como precursor de la 11-cetotestosterona) en hembras, revertía parcialmente los efectos del sexo sobre el perfil locomotor. Finalmente quisimos estudiar la posible interacción del sistema de melanocortinas y la regulación del reloj circadiano demostrando que la sobreexpresión de antagonistas endógenos en modelos de transgénesis en el pez cebra modifica el patrón de actividad de los animales. Los animales transgénicos exhiben una mayor actividad significativa especialmente durante el periodo nocturno. Estos datos concuerdan con datos ya publicados por nuestro grupo de investigación donde se demuestra la ausencia de diferencias significativas en los niveles de melatonina entre el día y la noche en animales transgénicos.