Mecanismos apoptóticos desencadenados por vitamina D y drogas que deplecionan glutatión en células de cáncer de mama. Apoptotic mechanisms triggered by vitamin D and glutathione depleting drugs in breast cancer cells.

El cáncer de mama es una de las neoplasias más frecuentes de nuestro medio. El calcitriol y sus análogos son una alternativa nueva al uso convencional de antiestrógenos como quimioterapia. Sin embargo, los efectos hipercalcemiantes, secundarios a su aplicación, constituyen una limitación para su uso. Este proyecto está orientado al conocimiento de las bases moleculares antiproliferativas del uso del calcitriol en forma conjunta con drogas que deplecionan glutatión (GSH) tales como menadiona (MEN) y DL-butionina-S,R-sulfoximina (BSO). La hipótesis que se sostiene es que MEN y BSO, al disminuir el contenido de GSH, generan estrés oxidativo el cual puede potenciar el efecto antineoplásico del calcitriol, permitiendo lograr un mayor efecto antiproliferativo con dosis menores del secoesteroide, evitándose los efectos hipercalcemiantes. El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos moleculares de apoptosis desencadenados por calcitriol (D) y/o drogas que deplecionan GSH (MEN o BSO) sobre las células de cáncer de mama MCF-7 en cultivo. Para ello, se tratarán células MCF-7 con concentraciones variables de D (en ausencia y presencia de MEN ó BSO) a diferentes tiempos. Se medirá proliferación celular mediante las técnicas de incorpororación de bromodeoxiuridina y de violeta de cristal. Se analizará el ciclo celular por medio de técnicas de citometría de flujo. Se determinará la participación tanto de la vía intrínseca como de la vía extrínseca de apoptosis. El contenido de GSH y la medición de las actividades del sistema antioxidante se llevará a cabo con técnicas espectrofotométricas. La expresión proteica de diversas caspasas se analizará por Western blots y la expresión génica por transcriptasa reversa-reacción en cadena de la polimerasa. Además, se desarrollarán artificialmente tumores de mama en ratas y se aplicará el tratamiento combinado midiéndose el efecto antitumoral mediante análisis histológicos. Se espera que el tratamiento combinado inhiba la proliferación de las células MCF-7, a través de incremento en la producción de especies reactivas derivadas del oxígeno involucrando la participación de las principales vías apoptóticas, extrínseca e intrínseca. En consecuencia, habría desrregulación de la función mitocondrial. Las defensas antioxidantes podrían estar alteradas. De ocurrir así, el tamaño de los tumores de mama desarrollados experimentalmente y tratados con el tratamiento combinado, estaría disminuido. La importancia de este estudio consiste en la exploración de una nueva estrategia terapéutica para el tratamiento de cáncer de mama.

Búsqueda de nuevos extractos y compuestos obtenidos a partir de plantas del centro de Argentina con acción inhibidora de enzimas asociadas a patologías y a la supervivencia de organismos perjudiciales. Search for new extracts and compounds obtained from plants of central Argentina with inhibitoryactivity on enzymes associated with diseases and survival of harmful organisms.

La inhibición en la actividad de ciertas enzimas esenciales puede generar disturbios en la fisiología de algunos organismos como insectos, plantas y microorganismos y en muchos casos puede conducir a su muerte. Por otro lado, la inhibición de estas proteínas logra modificar factores implicados en la manifestación de determinadas enfermedades. Entre las enzimas que muestran estas características podemos mencionar a tirosinasa, p-hidroxifenilpiruvato dioxigenasa (HPPD) y acetilcolinesterasa (AChE). Debido a la necesidad de nuevas drogas con acción inhibidora de las mencionadas enzimas,los investigadores están explorando el mundo vegetal con el fin de obtenerlas,ya que se ha comprobado que las plantas son capaces de sintetizar esta clase de moléculas. Plantas nativas de nuestra región presentan esta propiedad. Continuando con la búsqueda de compuestos bioactivos obtenidos de plantas, se propone en este proyecto obtener nuevos agentes naturales altamente efectivos en inhibir las nombradas enzimas a partir de 100 plantas nativas de la región central de Argentina. Los compuestos aislados pueden ser utilizados directamente o servir como modelo para la síntesis de análogos. En primer lugar se determinará la efectividad de los extractos obtenidos a partir de las plantas seleccionadas como inhibidores de HPPD (utilizando el método del enol-borato) con el fin de seleccionar el más potente. A partir de este extracto y de aquellos seleccionados como más potentes en inhibir tirosinasa y AChE se aislarán, mediante aislamiento bioguiado, e identificarán el/los compuesto/s responsables. Este proceso será llevado a cabo por técnicas cromatográficas y espectroscópicas y el seguimiento de actividad se realizará mediante el método de enol-borato, dopacromo y Ellman para HPPD, tirosinasa y AChE,respectivamente. Posterior a determinar el nivel de actividad (IC50) de cada compuesto aislado se estudiará el posible efecto sinergista que pudieran ejercer al combinarlos entre ellos (si más de un compuesto es aislado de una planta) y con compuestos comerciales. Si los resultados muestran que los extractos ensayados y los metabolitos activos presentes en ellos exhiben alta efectividad en inhibir las enzimas, ellos pueden surgir como agentes terapéuticos eficaces para el tratamiento de ciertas enfermedades que las involucran y de esta manera mejorar la calidad de vida de los pacientes afectados. Estos productos pueden dar lugar a las compañías farmaceúticas a producir drogas no convencionales como nuevas alternativas medicinales. Por otro lado estas sustancias pueden derivar en novedosos herbicidas, antimicrobianos o insecticidas.Dado que todas las plantas propuestas crecen fácilmente en Argentina, la producción de estos medicamentos significaría nuevas fuentes laborales para nuestro país. El hecho de poder obtener y posteriormente utilizar estos productos aumenta en forma sustancial el aprovechamiento que podemos darle a nuestra rica flora nativa.

Control de la reproducción en pequeños animales.

La superpoblación felina y canina es un problema grave en la mayoría de los países del mundo ya que tiene connotaciones sociales, medio ambientales y sanitarias (mordeduras y zoonosis) importantes. En nuestro país el control de la reproducción indeseada de los gatos y perros está muy lejos de estar controlada. Los métodos de control de la reproducción con los que se cuenta en la actualidad son quirúrgicos o farmacológicos. Las dos opciones tienen indicaciones y contraindicaciones individuales y poblacionales específicas. Para lograr nuevos métodos de control de la reproducción, por ejemplo inducción y sincronización de celos, contracepción, etc. que se adapten a cada especie y población, es necesario profundizar sobre el conocimiento de la fisiología y patología reproductiva de ambas especies. Para ello se utilizarán distintos métodos como citologías vaginales, determinaciones hormonales en materia fecal e histopatología y determinación de metabolitos en sangre. Además se estudiará el efecto de drogas no esteroideas, agonistas de GnRh ampliamente utilizadas en medicina humana sobre el aparato reproductivo, que se vislumbran como muy prometedoras en su efecto anticonceptivo.

Búsqueda de compuestos obtenidos a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de argentina con acción inhibidora de bacterias, enzimas asociadas a patologías y bombas de resistencia a multidrogas (mdr).

Las infecciones bacterianas están en franco aumento por diversas razones, en especial por la aparición de resistencia a los antibióticos comerciales. Por otro lado, los inhibidores de acetilcolinesterasa, los cuales son utilizados para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, presentan inconvenientes asociados a su toxicidad. Los inhibidores de tirosinasa son utilizados como agentes terapeúticos, cosméticos y como aditivos alimentarios, por lo que su búsqueda es de alta relevancia. El cáncer es una patología que se cobra numerosas vidas anualmente. Se han caracterizado tres subfamilias de proteínas MAPK en los vertebrados cuya desrregulación implica la aparición de numerosos tipos de cáncer: JNK, el grupo de las quinasas p38 y las proteínas ERK. Una activación y/o inhibición combinada de estas tres vías conduciría a encontrar nuevos agentes terapéuticos para el control de determinados tipos de tumores. En otro aspecto relacionado al cáncer y sus terapias, muchas drogas antitumorales convencionales corren el riesgo de perder protagonismo debido a su deteriorada eficacia. Esto se atribuye fundamentalmente al hecho de que las células cancerígenas han desarrollado resistencia contra ellas debido a la sobre-expresión de bombas de resistencia a multidrogas (MDR). La inhibición de estas bombas se traduce en un aumento de la eficacia de las quimioterapias. Las plantas son capaces de sintetizar compuestos con diferentes bioactividades los cuales pueden ser aprovechados por el hombre para la obtención de nuevos agentes terapeúticos. Es nuestro objetivo encontrar nuevas sustancias obtenidas a partir de plantas nativas y naturalizadas del centro de Argentina efectivas para inhibir bacterias, enzimas asociadas a patologías y MDR. Estos productos pueden llevar a nuevos medicamentos fitoterápicos o a novedosos líderes para la síntesis de análogos.

Búsqueda de nuevos extractos y sus principios activos obtenidos a partir de plantas nativas del centro de Argentina con actividad medicinal.

El uso de plantas para tratar diferentes patologías es tan ancestral como la humanidad misma y es un fuerte argumento para el sostenimiento y avance de la fitomedicina. Actualmente, se estima que un 25% del total de las drogas utilizadas en la clínica corresponden a principios activos aislados de plantas superiores y a drogas semi-sintéticas obtenidas a partir de estos precursores naturales. Sin embargo, a pesar de contar con un importante número de estas entidades farmacológicas al cual se le suman las moléculas sintéticas, aún no se dispone de medicamentos que satisfagan las actuales demandas de la terapéutica relacionadas a lograr simultáneamente efectividad, selectividad y mínimo impacto en el desarrollo de resistencia. Esta ausencia se torna crítica en lo que respecta al tratamiento de ciertas enfermedades. El hecho de que menos del 20% de las plantas existentes hayan sido investigadas con profundidad y que la cantidad real de metabolitos presentes en estas exceda las 100.000 estructuras, incentiva la búsqueda de sustancias con las características terapéuticas arriba mencionadas a partir de los vegetales, en especial, de aquellas derivadas de especies de nuestra región. En este contexto, el objetivo general del proyecto es encontrar fármacos a partir de metabolitos obtenidos en nuestro laboratorio de plantas pertenecientes a la flora nativa y naturalizada de la región central de Argentina. En particular, los trabajos apuntarán a determinar la capacidad de extractos y de los compuestos aislados a partir de ellos para inhibir enzimas asociadas a patologías como acetilcolinesterasa y tirosinasa, bacterias patógenas y bombas de resistencia a multidrogas (MDR), así como regular procesos intracelulares involucrados en proliferación y muerte celular como por ejemplo la vía de las MAPKs (mitogen-activated protein kinases). Es importante subrayar, que las sustancias encontradas podrán surgir en el futuro como drogas alternativas per se o como líderes para la síntesis o semi-síntesis de análogos a los fines de ser utilizadas en los tratamientos clínicos o veterinarios. Estos tópicos son de alta prioridad en el campo de la investigación, lo cual se desprende no sólo por el importante número de publicaciones relacionadas, sino también por la urgente necesidad de nuevos fármacos.

O Florescimento da cana de açúcar

1 - Análise do Brix Em três das variedades analisadas - F 29-7, Co. 285 e Tuc. 519, - a diferença entre o Brix do caldo das canas florescidas e das canas não florescidas foi estatisticamente insignificante. Apenas em uma variedade - Co. 312 - tivemos um resultado duvidoso. Em F 29-7 nota-se que o erro nas' canas florescidas é maior que nas não florescidas, o que parece indicar uma tendência a maior instabilidade do Brix com o florescimento. A diferença entre os dois erros é, poréxn, de significação duvidosa, embora o valor de P exceda bastante o limite de 5% de probabilidade, sem atingir o de 1%. 2 - Análise dos redutores Houve uma diferença sem significação em F 29-7 e Co. 285. Em Co. 312, porém, o resultado foi duvidoso e em Tuc. 519 foi significante, e em ambas estas variedades as canas não florescidas eram as mais ricas em redutores, o que merece ser salientado. Nota-se que o erro nas canas não florescidas é maior do que nas florescidas, o que indica uma estabilização de percentagem de redutores com o florescimento em F 29-7. A diferença entre os erros é, porém, de significação duvidosa, de sorte que só futuras pesquisas poderão esclarecer essa dúvida. 3 - Análise da pol Neste caso a diferença foi insignificante em F 29-7 e Co. 312 e duvidosa nas outras duas variedades. E nos casos de diferença duvidosa a pol foi maior no caldo das canas florescidas, o que é digno de destaque. O erro foi insignificantemente maior nas canas florescidas do que nas não florescidas. 4 - Análise das cinzas A diferença entre as médias foi insignificante em F 29-7 e Co. 312; foi duvidosa em Tuc. 519 e significante em Co. 285. Nos dois últimos casos a quantidade de cinzas foi maior no caldo das canas não florescidas do que no das florescidas. Nota-se, pelo erro, uma maior variação nas canas não florescidas, mas o teste F dá um resultado duvidoso, que exige novas pesquisas. 5 - Análise da acidez sulfúrica A diferença entre as médias foi insignificante em F 29-7 e Tuc. 519, tendo sido significante nas duas variedades restantes. Nestes dois últimos casos foi o caldo das canas florescidas favorecido com uma acidez menor do que o das não florescidas. O teste F foi absolutamente sem significação, o que significa que a variação é a mesma nas canas florescidas e não florescidas em F 29-7. 6 - Análise de litros de cadlo por quilo de cana A diferença entre as médias foi significante em F 29-7, Co. 285 e Co. 312, sempre com menor quantidade de caldo nas canas n florescidas. Em Tuc. 519 o resultado foi duvidoso, mas como se aproxima bastante do limite de 1% e concorda com os resultados obtidos nas outras variedades e ainda com a observação de medula seca nos gomos terminais das canas florescidas, como já foi dito atrás, esse resultado pode ser tomado como significante. O erro maior nas canas n florescidas e o teste F significante indicam que com o florescimento se estabiliza a relação litros de caldo por quilo de cana. 7 - Análise da fibra Neste caso os resultados foram análogos aos obtidos no caso da relação litros de caldo por quilo' de cana, como era de se esperar. De fato, em F 29-7, Co. 285 e Co. 312 as diferenças foram significantes. Em Tuc. 519 o resultado foi duvidoso, mas as mesmas considerações apresentadas no caso anterior nos levam a considerá-lo significante. Em todas as variedades analisadas as canas florescidas foram sempre mais ricas em fibra. O teste F foi insignificante, c que indica que não há diferença notável entre os erros. 8 - Análise do pêso Esta análise, que só foi feita em F 29-7, nos leva a concluir que o pequeno excesso de peso apresentado pelas canas florescidas n tem a menor significação. Como as nossas observações indicam para as canas florescidas maior comprimento e maior grossura, esse resultado evidencia um murchamente, o que é, aliás, confirmado pela diminuição da relação litros de caldo por quilo dé caria e pelo aumento da quantidade de fibra. Sobre o teste F já salientámos que êle neste caso nos indica que o peso das canas se estabiliza com o florescimento.

Complete hypogonadotropic hypogonadism associated with a novel inactivating mutation of the gonadotropin-releasing hormone receptor.

In this study, we describe a patient with a phenotype of complete hypogonadotropic hypogonadism who presented primary failure of pulsatile GnRH therapy, but responded to exogenous gonadotropin administration. This patient bore a novel point mutation (T for A) at codon 168 of the gene encoding the GnRH receptor (GnRH-R), resulting in a serine to arginine change in the fourth transmembrane domain of the receptor. This novel mutation was present in the homozygous state in the patient, whereas it was in the heterozygous state in both phenotypically normal parents. When introduced into the complementary DNA coding for the GnRH-R, this mutation resulted in the complete loss of the receptor-mediated signaling response to GnRH. In conclusion, we report the first mutation of the GnRH-R gene that can induce a total loss of function of this receptor and is associated with a phenotype of complete hypogonadotropic hypogonadism.

Effect of vaccination against gonadotrophin-releasing hormone, using Improvac®, on growth performance, body composition, behaviour and acute phase proteins

The objective of this study was to evaluate the effect of vaccination against GnRH on performance traits, pig behaviour and acute phase proteins. A total of 120 pigs (36 non-castrated males, NCM; 36 males to be vaccinated, IM; 24 castratedmales, CM; and 24 females, FE)were controlled in groups of 12 in pens with feeding stations allowing the recording of individual feed intake. The two vaccinations (Improvac®) were applied at a mean age of 77 and 146 days. All pigswere individually weighed every 3 weeks from the mean ages of 74 to 176 days and backfat thickness (BT) and loinmuscle depth (LD) were also recorded ultrasonically. Twelve group-housed pigs for each treatment were video recorded during 2 consecutive days at weeks 9, 11, 20, 21, 23 and 25 of age to score the number of inactive or active pigs in each treatment group by scan sampling. Aggressive behaviour by the feeder and away from the feeder, and mounting behaviour was also scored by focal sampling. Blood samples from 12 NCM, 12 CM and 12 IM were taken to determine the concentration of circulating acute phase protein Pig-MAP atweeks 1, 2, 4, 11, 13, 21 and 25 of age. After slaughter, the number of skin lesions on the left half carcasswas scored. IMpresented overall a higher growth rate and daily feed intake compared to NCM (Pb0.05),whereas their feed conversion ratios did not differ significantly. In comparison with CM, IM presented a better feed conversion ratio (Pb0.05), since their overall dailyweight gaindid not differ significantly, butIM ate less. Final leanmeat percentage of IM and CM was lower compared to that of NCM (Pb0.05). Activity, mounting and aggressive behaviour of NCM was higher than in IM, CM and FE after the second vaccination. Pig-MAP concentrationswere significantly elevated just after surgical castrationand after bothadministrations of the vaccine (Pb0.05), but concentrations subsequently decreased throughout time. Skin lesions of NCM were significantly higher compared to that of IM and FE (Pb0.05). The effects of vaccination were especially remarkable after the second dose, when the higher feed intake and lower activity of IM compared to NCMmight result in higher final body weight and more fat. Results from this study indicate that some welfare aspects such as a reduced aggression and mounting behaviour may be improved by vaccination against GnRH, together with productive benefits like adequate feed conversion ratio and daily weight gain.

In vitro neuroendocrine effects of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) in the AhR-expressing hypothalamic rat GnV-3 cell line.

The aryl hydrocarbon receptor (AhR) is involved in a wide variety of biological and toxicological responses, including neuroendocrine signaling. Due to the complexity of neuroendocrine pathways in e.g. the hypothalamus and pituitary, there are limited in vitro models available despite the strong demand for such systems to study and predict neuroendocrine effects of chemicals. In this study, the applicability of the AhR-expressing rat hypothalamic GnV-3 cell line was investigated as a novel model to screen for neuroendocrine effects of AhR ligands using 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) as reference compound. The qRT-PCR analyses demonstrated the presence of several sets of neurotransmitter receptors in the GnV-3 cells. TCDD (10nM) altered neurotransmitter signaling by up-regulation of glutamate (Grik2), gamma-amino butyric acid (Gabra2) and serotonin (Ht2C) receptor mRNA levels. However, no significant changes in basal and serotonin-evoked intracellular Ca(2+) concentration ([Ca(2+)]i) or serotonin release were observed. On the other hand, TCDD de-regulated period circadian protein homolog 1 (Per1) and gonadotropin releasing hormone (Gnrh) mRNA levels within a 24-h time period. Both Per1 and Gnrh genes displayed a similar mRNA expression pattern in GnV-3 cells. Moreover, the involvement of AhR in TCDD-induced alteration of Neuropeptide Y (Npy) gene expression was found and confirmed by using siRNA targeted against Ahr in GnV-3 cells. Overall, the combined results demonstrate that GnV-3 cells may be a suitable model to predict some mechanisms of action and effects of AhR ligands in the hypothalamus.

Gonadotropin-releasing hormone secretion from hypothalamic neurons: stimulation by insulin and potentiation by leptin.

Insulin and leptin are peripheral metabolic factors signaling the body needs in energy to the central nervous system. Because energy homeostasis and reproductive function are closely related phenomena, we investigated the respective roles played by insulin and leptin in the hypothalamic control of GnRH secretion. We observed that increasing circulating insulin levels, by performing hyperinsulinemic clamp studies in male mice, was associated with a significant rise in LH secretion. This effect of insulin is likely mediated at the hypothalamic level, because it was also found to stimulate the secretion and the expression of GnRH by hypothalamic neurons in culture. Leptin was found to potentiate the effect of insulin on GnRH secretion in vitro but was devoid of any effect on its own. These data represent the first evidence of direct insulin sensing by hypothalamic neurons involved in activating the neuroendocrine gonadotrope axis. They also demonstrate that these neurons can integrate different hormonal signals to modulate net hypothalamic GnRH output. We propose that such integration is an essential mechanism for the adaptation of reproductive function to changes in the metabolic status of an individual.

Role of fibroblast growth factor (FGF) signaling in the neuroendocrine control of human reproduction.

Fibroblast growth factor (FGF) signaling is critical for a broad range of developmental processes. In 2003, Fibroblast growth factor receptor 1 (FGFR1) was discovered as a novel locus causing both forms of isolate GnRH Deficiency, Kallmann syndrome [KS with anosmia] and normosmic idiopathic hypogonadotropic hypogonadism [nIHH] eventually accounting for approximately 10% of gonadotropin-releasing hormone (GnRH) deficiency cases. Such cases are characterized by a broad spectrum of reproductive phenotypes from severe congenital forms of GnRH deficiency to reversal of HH. Additionally, the variable expressivity of both reproductive and non-reproductive phenotypes among patients and family members harboring the identical FGFR1 mutations has pointed to a more complex, oligogenic model for GnRH deficiency. Further, reversal of HH in patients carrying FGFR1 mutations suggests potential gene-environment interactions in human GnRH deficiency disorders.

Mutation screening of SEMA3A and SEMA7A in patients with congenital hypogonadotropic hypogonadism.

Background:Congenital hypogonadotropic hypogonadism (HH), a rare disorder characterized by absent, partial, or delayed puberty, can be caused by the lack or deficient number of hypothalamic gonadotropin-releasing hormone (GnRH) neurons. SEMA3A was recently implicated in the etiology of the disorder, and Sema7A-deficient mice have a reduced number of GnRH neurons in their brains.Methods:SEMA3A and SEMA7A were screened by Sanger sequencing in altogether 50 Finnish HH patients (34 with Kallmann syndrome (KS; HH with hyposmia/anosmia) and 16 with normosmic HH (nHH)). In 20 patients, mutation(s) had already been found in genes known to be implicated in congenital HH.Results:Three heterozygous variants (c.458A>G (p.Asn153Ser), c.1253A>G (p.Asn418Ser), and c.1303G>A (p.Val435Ile)) were found in SEMA3A in three KS patients, two of which also had a mutation in FGFR1. Two rare heterozygous variants (c.442C>T (p.Arg148Trp) and c.1421G>A (p.Arg474Gln)) in SEMA7A were found in one male nHH patient with a previously identified KISS1R nonsense variant and one male KS patient with a previously identified mutation in KAL1, respectively.Conclusion:Our results suggest that heterozygous missense variants in SEMA3A and SEMA7A may modify the phenotype of KS but most likely are not alone sufficient to cause the disorder.

Endometriosis: alternative methods of medical treatment.

Endometriosis is an inflammatory estrogen-dependent disease defined by the presence of endometrial glands and stroma at extrauterine sites. The main purpose of endometriosis management is alleviating pain associated to the disease. This can be achieved surgically or medically, although in most women a combination of both treatments is required. Long-term medical treatment is usually needed in most women. Unfortunately, in most cases, pain symptoms recur between 6 months and 12 months once treatment is stopped. The authors conducted a literature search for English original articles, related to new medical treatments of endometriosis in humans, including articles published in PubMed, Medline, and the Cochrane Library. Keywords included "endometriosis" matched with "medical treatment", "new treatment", "GnRH antagonists", "Aromatase inhibitors", "selective progesterone receptor modulators", "anti-TNF α", and "anti-angiogenic factors". Hormonal treatments currently available are effective in the relief of pain associated to endometriosis. Among new hormonal drugs, association to aromatase inhibitors could be effective in the treatment of women who do not respond to conventional therapies. GnRH antagonists are expected to be as effective as GnRH agonists, but with easier administration (oral). There is a need to find effective treatments that do not block the ovarian function. For this purpose, antiangiogenic factors could be important components of endometriosis therapy in the future. Upcoming researches and controlled clinical trials should focus on these drugs.

An ancient founder mutation in PROKR2 impairs human reproduction.

Congenital gonadotropin-releasing hormone (GnRH) deficiency manifests as absent or incomplete sexual maturation and infertility. Although the disease exhibits marked locus and allelic heterogeneity, with the causal mutations being both rare and private, one causal mutation in the prokineticin receptor, PROKR2 L173R, appears unusually prevalent among GnRH-deficient patients of diverse geographic and ethnic origins. To track the genetic ancestry of PROKR2 L173R, haplotype mapping was performed in 22 unrelated patients with GnRH deficiency carrying L173R and their 30 first-degree relatives. The mutation's age was estimated using a haplotype-decay model. Thirteen subjects were informative and in all of them the mutation was present on the same ~123 kb haplotype whose population frequency is ≤10%. Thus, PROKR2 L173R represents a founder mutation whose age is estimated at approximately 9000 years. Inheritance of PROKR2 L173R-associated GnRH deficiency was complex with highly variable penetrance among carriers, influenced by additional mutations in the other PROKR2 allele (recessive inheritance) or another gene (digenicity). The paradoxical identification of an ancient founder mutation that impairs reproduction has intriguing implications for the inheritance mechanisms of PROKR2 L173R-associated GnRH deficiency and for the relevant processes of evolutionary selection, including potential selective advantages of mutation carriers in genes affecting reproduction.

The role of the prokineticin 2 pathway in human reproduction: evidence from the study of human and murine gene mutations.

A widely dispersed network of hypothalamic GnRH neurons controls the reproductive axis in mammals. Genetic investigation of the human disease model of isolated GnRH deficiency has revealed several key genes crucial for GnRH neuronal ontogeny and GnRH secretion. Among these genes, prokineticin 2 (PROK2), and PROK2 receptor (PROKR2) have recently emerged as critical regulators of reproduction in both mice and humans. Both prok2- and prokr2-deficient mice recapitulate the human Kallmann syndrome phenotype. Additionally, PROK2 and PROKR2 mutations are seen in humans with Kallmann syndrome, thus implicating this pathway in GnRH neuronal migration. However, PROK2/PROKR2 mutations are also seen in normosmic GnRH deficiency, suggesting a role for the prokineticin signaling system in GnRH biology that is beyond neuronal migration. This observation is particularly surprising because mature GnRH neurons do not express PROKR2. Moreover, mutations in both PROK2 and PROKR2 are predominantly detected in the heterozygous state with incomplete penetrance or variable expressivity frequently seen within and across pedigrees. In some of these pedigrees, a "second hit" or oligogenicity has been documented. Besides reproduction, a pleiotropic physiological role for PROK2 is now recognized, including regulation of pain perception, circadian rhythms, hematopoiesis, and immune response. Therefore, further detailed clinical studies of patients with PROK2/PROKR2 mutations will help to map the broader biological role of the PROK2/PROKR2 pathway and identify other interacting genes/proteins that mediate its molecular effects in humans.