Estrogenic responses in estrogen receptor-α deficient mice reveal a distinct estrogen signaling pathway

Estrogens are thought to regulate female reproductive functions by altering gene transcription in target organs primarily via the nuclear estrogen receptor-α (ER-α). By using ER-α “knock-out” (ERKO) mice, we demonstrate herein that a catecholestrogen, 4-hydroxyestradiol-17β (4-OH-E2), and an environmental estrogen, chlordecone (kepone), up-regulate the uterine expression of an estrogen-responsive gene, lactoferrin (LF), independent of ER-α. A primary estrogen, estradiol-17β (E2), did not induce this LF response. An estrogen receptor antagonist, ICI-182,780, or E2 failed to inhibit uterine LF gene expression induced by 4-OH-E2 or kepone in ERKO mice, which suggests that this estrogen signaling pathway is independent of both ER-α and the recently cloned ER-β. 4-OH-E2, but not E2, also stimulated increases in uterine water imbibition and macromolecule uptake in ovariectomized ERKO mice. The results strongly imply the presence of a distinct estrogen-signaling pathway in the mouse uterus that mediates the effects of both physiological and environmental estrogens. This estrogen response pathway will have profound implications for our understanding of the physiology and pathophysiology of female sex steroid hormone actions in target organs.

Rat heart: A site of oxytocin production and action

We report here that the rat heart is a site of oxytocin (OT) synthesis and release. Oxytocin was detected in all four chambers of the heart. The highest OT concentration was in the right atrium (2128 ± 114 pg/mg protein), which was 19-fold higher than in rat uterus but 3.3-fold lower than in the hypothalamus. OT concentrations were significantly greater in the right and left atria than in the corresponding ventricles. Furthermore, OT was released into the effluent of isolated, perfused rat heart (34.5 ± 4.7 pg/min) and into the medium of cultured atrial myocytes. Reverse-phase HPLC purification of the heart extracts and heart perfusates revealed a main peak identical with the retention time of synthetic OT. Southern blots of reverse transcription–PCR products from rat heart revealed gene expression of specific OT mRNA. OT immunostaining likewise was found in atrial myocytes and fibroblasts, and the intensity of positive stains from OT receptors paralleled the atrial natriuretic peptide stores. Our findings suggest that heart OT is structurally identical, and therefore derived from, the same gene as the OT that is primarily found in the hypothalamus. Thus, the heart synthesizes and processes a biologically active form of OT. The presence of OT and OT receptor in all of the heart’s chambers suggests an autocrine and/or paracrine role for the peptide. Our finding of abundant OT receptor in atrial myocytes supports our hypothesis that OT, directly and/or via atrial natriuretic peptide release, can regulate the force of cardiac contraction.

Bok is a pro-apoptotic Bcl-2 protein with restricted expression in reproductive tissues and heterodimerizes with selective anti-apoptotic Bcl-2 family members

In the intracellular death program, hetero- and homodimerization of different anti- and pro-apoptotic Bcl-2-related proteins are critical in the determination of cell fate. From a rat ovarian fusion cDNA library, we isolated a new pro-apoptotic Bcl-2 gene, Bcl-2-related ovarian killer (Bok). Bok had conserved Bcl-2 homology (BH) domains 1, 2, and 3 and a C-terminal transmembrane region present in other Bcl-2 proteins, but lacked the BH4 domain found only in anti-apoptotic Bcl-2 proteins. In the yeast two-hybrid system, Bok interacted strongly with some (Mcl-1, BHRF1, and Bfl-1) but not other (Bcl-2, Bcl-xL, and Bcl-w) anti-apoptotic members. This finding is in direct contrast to the ability of other pro-apoptotic members (Bax, Bak, and Bik) to interact with all of the anti-apoptotic proteins. In addition, negligible interaction was found between Bok and different pro-apoptotic members. In mammalian cells, overexpression of Bok induced apoptosis that was blocked by the baculoviral-derived cysteine protease inhibitor P35. Cell killing induced by Bok was also suppressed following coexpression with Mcl-1 and BHRF1 but not with Bcl-2, further indicating that Bok heterodimerized only with selective anti-apoptotic Bcl-2 proteins. Northern blot analysis indicated that Bok was highly expressed in the ovary, testis and uterus. In situ hybridization analysis localized Bok mRNA in granulosa cells, the cell type that underwent apoptosis during follicle atresia. Identification of Bok as a new pro-apoptotic Bcl-2 protein with restricted tissue distribution and heterodimerization properties could facilitate elucidation of apoptosis mechanisms in reproductive tissues undergoing hormone-regulated cyclic cell turnover.

Prostacyclin-mediated activation of peroxisome proliferator-activated receptor δ in colorectal cancer

There is evidence from both genetic and pharmacologic studies to suggest that the cyclooxygenase-2 (COX-2) enzyme plays a causal role in the development of colorectal cancer. However, little is known about the identity or role of the eicosanoid receptor pathways activated by COX-derived prostaglandins (PG). We previously have reported that COX-2-derived prostacyclin promotes embryo implantation in the mouse uterus via activation of the nuclear hormone receptor peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) δ. In light of the recent finding that PPARδ is a target of β-catenin transactivation, it is important to determine whether this signaling pathway is operative during the development of colorectal cancer. Analysis of PPARδ mRNA in matched normal and tumor samples revealed that expression of PPARδ, similar to COX-2, is up-regulated in colorectal carcinomas. In situ hybridization studies demonstrate that PPARδ is expressed in normal colon and localized to the epithelial cells at the very tips of the mucosal glands. In contrast, expression of PPARδ mRNA in colorectal tumors was more widespread with increased levels in transformed epithelial cells. Analysis of PPARδ and COX-2 mRNA in serial sections suggested they were colocalized to the same region within a tumor. Finally, transient transfection assays established that endogenously synthesized prostacyclin (PGI2) could serve as a ligand for PPARδ. In addition, the stable PGI2 analog, carbaprostacyclin, and a synthetic PPARδ agonist induced transactivation of endogenous PPARδ in human colon carcinoma cells. We conclude from these observations that PPARδ, similar to COX-2, is aberrantly expressed in colorectal tumors and that endogenous PPARδ is transcriptionally responsive to PGI2. However, the functional consequence of PPARδ activation in colon carcinogenesis still needs to be determined.

Molecular determinants of tissue selectivity in estrogen receptor modulators

Interaction of the estrogen receptor/ligand complex with a DNA estrogen response element is known to regulate gene transcription. In turn, specific conformations of the receptor-ligand complex have been postulated to influence unique subsets of estrogen-responsive genes resulting in differential modulation and, ultimately, tissue-selective outcomes. The estrogen receptor ligands raloxifene and tamoxifen have demonstrated such tissue-specific estrogen agonist/antagonist effects. Both agents antagonize the effects of estrogen on mammary tissue while mimicking the actions of estrogen on bone. However, tamoxifen induces significant stimulation of uterine tissue whereas raloxifene does not. We postulate that structural differences between raloxifene and tamoxifen may influence the conformations of their respective receptor/ligand complexes, thereby affecting which estrogen-responsive genes are modulated in various tissues. These structural differences are 4-fold: (A) the presence of phenolic hydroxyls, (B) different substituents on the basic amine, (C) incorporation of the stilbene moiety into a cyclic benzothiophene framework, and (D) the imposition of a carbonyl “hinge” between the basic amine-containing side chain and the olefin. A series of raloxifene analogs that separately exemplify each of these differences have been prepared and evaluated in a series of in vitro and in vivo assays. This strategy has resulted in the development of a pharmacophore model that attributes the differences in effects on the uterus between raloxifene and tamoxifen to a low-energy conformational preference imparting an orthogonal orientation of the basic side chain with respect to the stilbene plane. This three-dimensional array is dictated by a single carbon atom in the hinge region of raloxifene. These data indicate that differences in tissue selective actions among benzothiophene and triarylethylene estrogen receptor modulators can be ascribed to discrete ligand conformations.

Dual control of LIF expression and LIF receptor function regulate Stat3 activation at the onset of uterine receptivity and embryo implantation

Leukemia inhibitory factor (LIF) expression in the uterus is essential for embryo implantation in mice. Here we describe the spatial and temporal regulation of LIF signaling in vivo by using tissues isolated from uteri on different days over the implantation period. During this time, LIF receptors are expressed predominantly in the luminal epithelium (LE) of the uterus. Isolated epithelium responds to LIF by phosphorylation and nuclear translocation of signal transducer and activator of transcription (Stat) 3, but not by an increase in mitogen-activated protein kinase levels. The related cytokines Il-6, ciliary neurotrophic factor, as well as epidermal growth factor, do not activate Stat3, although epidermal growth factor stimulates mitogen-activated protein kinase. In vivo Stat3 activation is induced by LIF alone, resulting in the localization of Stat3 specifically to the nuclei of the LE coinciding with the onset of uterine receptivity. The responsiveness of the LE to LIF is regulated temporally, with Stat activation being restricted to day 4 of pregnancy despite the presence of constant levels of LIF receptor throughout the preimplantation period. Uterine receptivity is therefore under dual control and is regulated by both the onset of LIF expression in the endometrial glands and the release from inhibition of receptor function in the LE.

Physiological coupling of growth factor and steroid receptor signaling pathways: estrogen receptor knockout mice lack estrogen-like response to epidermal growth factor.

Past studies have shown that epidermal growth factor (EGF) is able to mimic the uterotropic effects of estrogen in the rodent. These studies have suggested a "cross-talk" model in which EGF receptor (EGF-R) signaling results in activation of nuclear estrogen receptor (ER) and its target genes in an estrogen-independent manner. Furthermore, in vitro studies have indicated the requirement for ER in this mechanism. To verify the requirement for ER in an in vivo system, EGF effects were studied in the uteri of ER knockout (ERKO) mice, which lack functional ER. The EGF-R levels, autophosphorylation, and c-fos induction were observed at equivalent levels in both genotypes indicating that removal of ER did not disrupt the EGF responses. Induction of DNA synthesis and the progesterone receptor gene in the uterus were measured after EGF treatment of both ERKO and wild-type animals. Wild-type mice showed increases of 4.3-fold in DNA synthesis, as well as an increase in PR mRNA after EGF treatment. However, these responses were absent in ERKO mice, confirming that the estrogen-like effects of EGF in the mouse uterus do indeed require the ER. These data conclusively demonstrate the coupling of EGF and ER signaling pathways in the rodent reproductive tract.

Phenotypic and physiologic characterization of transgenic mice expressing interleukin 4 in the lung: lymphocytic and eosinophilic inflammation without airway hyperreactivity.

To investigate the contribution of interleukin-4 (IL-4) to airway inflammation in vivo and to explore directly its relationship to airway reactivity, we created transgenic mice in which the murine cDNA for IL-4 was regulated by the rat Clara cell 10 protein promoter. Expression was detected only in the lung and not in thymus, heart, liver, spleen, kidney, or uterus. The expression of IL-4 elicited hypertrophy of epithelial cells of the trachea, bronchi, and bronchioles. Hypertrophy is due, at least in part, to the accumulation of mucus glycoprotein. Histologic examination of parenchyma revealed multinucleated macrophages and occasional islands of cells consisting largely of eosinophils or lymphocytes. Analysis of lung lavage fluid revealed the presence of a leukocytic infiltrate consisting of lymphocytes, neutrophils and eosinophils. Mice expressing IL-4 had greater baseline airway resistance but did not demonstrate hyperreactivity to methacholine. Thus, the expression of IL-4 selectively within the lung elicits an inflammatory response characterized by epithelial cell hypertrophy, and the accumulation of macrophages, lymphocytes, eosinophils, and neutrophils without resulting in an alteration in airway reactivity to inhaled methacholine.

Cloning of a novel receptor expressed in rat prostate and ovary.

We have cloned a novel member of the nuclear receptor superfamily. The cDNA of clone 29 was isolated from a rat prostate cDNA library and it encodes a protein of 485 amino acid residues with a calculated molecular weight of 54.2 kDa. Clone 29 protein is unique in that it is highly homologous to the rat estrogen receptor (ER) protein, particularly in the DNA-binding domain (95%) and in the C-terminal ligand-binding domain (55%). Expression of clone 29 in rat tissues was investigated by in situ hybridization and prominent expression was found in prostate and ovary. In the prostate clone 29 is expressed in the epithelial cells of the secretory alveoli, whereas in the ovary the granuloma cells in primary, secondary, and mature follicles showed expression of clone 29. Saturation ligand-binding analysis of in vitro synthesized clone 29 protein revealed a single binding component for 17beta-estradiol (E2) with high affinity (Kd= 0.6 nM). In ligand-competition experiments the binding affinity decreased in the order E2 > diethylstilbestrol > estriol > estrone > 5alpha-androstane-3beta,17beta-diol >> testosterone = progesterone = corticosterone = 5alpha-androstane-3alpha,17beta-diol. In cotransfection experiments of Chinese hamster ovary cells with a clone 29 expression vector and an estrogen-regulated reporter gene, maximal stimulation (about 3-fold) of reporter gene activity was found during incubation with 10 nM of E2. Neither progesterone, testosterone, dexamethasone, thyroid hormone, all-trans-retinoic acid, nor 5alpha-androstane-3alpha,I7beta-diol could stimulate reporter gene activity, whereas estrone and 5alpha-androstane-3beta,17beta-diol did. We conclude that clone 29 cDNA encodes a novel rat ER, which we suggest be named rat ERbeta to distinguish it from the previously cloned ER (ERalpha) from rat uterus.

The preimplantation mouse embryo is a target for cannabinoid ligand-receptor signaling.

Using a reverse transcription-coupled PCR, we demonstrated that both brain and spleen type cannabinoid receptor (CB1-R and CB2-R, respectively) mRNAs are expressed in the preimplantation mouse embryo. The CB1-R mRNA expression was coincident with the activation of the embryonic genome late in the two-cell stage, whereas the CB2-R mRNA was present from the one-cell through the blastocyst stages. The major psychoactive component of marijuana (-)-delta-9-tetrahydrocannabinol [(-)-THC] inhibited forskolin-stimulated cAMP generation in the blastocyst, and this inhibition was prevented by pertussis toxin. However, the inactive cannabinoid cannabidiol (CBD) failed to influence this response. These results suggest that cannabinoid receptors in the embryo are coupled to inhibitory guanine nucleotide binding proteins. Further, the oviduct and uterus exhibited the enzymatic capacity to synthesize the putative endogenous cannabinoid ligand arachidonylethanolamide (anandamide). Synthetic and natural cannabinoid agonists [WIN 55,212-2, CP 55,940, (-)-THC, and anandamide], but not CBD or arachidonic acid, arrested the development of two-cell embryos primarily between the four-cell and eight-cell stages in vitro in a dose-dependent manner. Anandamide also interfered with the development of eight-cell embryos to blastocysts in culture. The autoradiographic studies readily detected binding of [3H]anandamide in embryos at all stages of development. Positive signals were present in one-cell embryos and all blastomeres of two-cell through four-cell embryos. However, most of the binding sites in eight-cell embryos and morulae were present in the outer cells. In the blastocyst, these signals were primarily localized in the mural trophectoderm with low levels of signals in the polar trophectoderm, while little or no signals were noted in inner cell mass cells.These results establish that the preimplantation mouse embryo is a target for cannabinoid ligands. Consequently, many of the adverse effects of cannabinoids observed during pregnancy could be mediated via these cannabinoid receptors. Although the physiological significance of the cannabinoid ligand-receptor signaling in normal preimplantation embryo development is not yet clear, the regulation of embryonic cAMP and/or Ca2+ levels via this signaling pathway may be important for normal embryonic development and/or implantation.

Extrapituitary expression of the rat V1b vasopressin receptor gene.

[Arg8]vasopressin (AVP) stimulates adrenocorticotropic hormone release from the anterior pituitary by acting on the V1b AVP receptor. This receptor can be distinguished from the vascular/hepatic V1a and renal V2 AVP receptors by its differential binding affinities for structural analogous of AVP. Recent studies have shown that the cloned V1a and V2 receptors are structurally related. We have isolated a clone encoding the V1b receptor from a rat pituitary cDNA library using polymerase chain reaction (PCR)-based methodology. The rat V1b receptor is a protein of 421 amino acids that has 37-50% identity with the V1a and V2 receptors. Homology is particularly high in the seven putative membrane-spanning domains of these guanine nucleotide-binding protein-coupled receptors. Expression of the recombinant receptor in mammalian cells shows the same binding specificity for AVP agonists and antagonists as the rat pituitary V1b receptor. AVP-stimulated phosphotidylinositol hydrolysis and intracellular Ca2+ mobilization in Chinese hamster ovary or COS-7 cells expressing the cloned receptor suggest second messenger signaling through phospholipase C. RNA blot analysis, reverse transcription PCR, and in situ hybridization studies reveal that V1b receptor mRNA is expressed in the majority of pituitary corticotropes as well as in multiple brain regions and a number of peripheral tissues, including kidney, thymus, heart, lung, spleen, uterus, and breast. Thus, the V1b receptor must mediate some of the diverse biological effects of AVP in the pituitary as well as other organs.

Estrogen regulates the expression of several different estrogen receptor mRNA isoforms in rat pituitary.

A 5.2-kb mRNA band that contains estrogen receptor (ER) sequence and exhibits sex- and tissue-specific expression has been identified in rat pituitary via Northern analysis; this band is composed of at least two distinctive ER mRNA isoforms. This mRNA is expressed in high levels in female pituitary but is absent in male pituitary and uterus, whereas the mRNA encoding the full-length receptor (6.2 kb) is expressed in all the aforementioned tissues. Estradiol treatment potently induces the expression of the 5.2-kb band in the male pituitary. Oligonucleotide hybridization and ribonuclease-protection experiments indicate that the pituitary ER variant is missing exons 1-4. Two corresponding cDNA clones, truncated estrogen receptor product 1 and 2 (TERP-1 and TERP-2), were isolated by using the anchored PCR. Both sequences contain a 31-bp segment of specific sequence upstream of exon 5; TERP-2, however, contains an additional 66 bp of specific sequence between the 31-bp segment and exon 5. On Northern analysis, probes complementary to the 31-bp segment of specific sequence hybridize only to the 5.2-kb band. Immunoblotting identified several proteins in rat pituitary that could represent the translation products of these or related transcripts. In summary, several ER isoforms have been identified that exhibit both tissue-specific expression and marked estrogen regulation and differ from full-length receptor by virtue of sequence upstream of the exon 4/5 boundary. Physiologically, the putative proteins encoded by these or similar isoforms might be important modulators of the tissue- and promoter-specific effects of estradiol.

Endometrial response toward bovine herpesvirus 4 infection

Metriti ed endometriti sono le patologie maggiormente responsabili delle perdite economiche negli allevamenti bovini da latte, specialmente nel periodo successivo al parto. Mentre le metriti coinvolgono e si sviluppano in tutto l’utero e sono caratterizzate dalla presenza di sintomi sistemici, le endometriti consistono in una infiammazione che riguarda il solo endometrio, con la presenza di perdite purulente, distruzione della superficie epiteliale, congestione vascolare, edema stromale ed accumulo di linfociti e plasmacellule. Queste patologie, inoltre, possono causare, disfunzione ovarica, con conseguente infertilità e riduzione sia dell’efficienza riproduttiva della vacca sia della produzione stessa di latte. Nonostante queste malattie siano, nella maggior parte dei casi, correlate all’instaurarsi di infezioni batteriche, che possono subentrare nell’utero direttamente durante il parto, il ruolo di alcuni virus nello sviluppo di queste patologie è stato recentemente approfondito e la correlazione tra l’ Herpesvirus Bovino 4 e l’insorgere di metriti ed endometriti è stata dimostrata. L’ Herpesvirus Bovino 4 (BoHV-4) è un gamma-herpesvirus ed il suo genoma è costituito da una molecola lineare di DNA a doppio filamento con una struttura genomica di tipo B, caratterizzata dalla presenza di un’unica lunga sequenza centrale (LUR) fiancheggiata da multiple sequenze poli-ripetute (prDNA). BoHV-4 è stato isolato sia da animali sani sia da animali con differenti patologie, tra cui malattie oculari e respiratorie, ma soprattutto da casi di metriti, endometriti, vaginiti o aborti. Generalmente, il ruolo svolto dal virus in questo tipo di patologie è associato alla compresenza di altri tipi di patogeni, che possono essere virus, come nel caso del Virus Della Diarrea Virale Bovina (BVDV), o più frequentemente batteri. Usualmente, l’iniziale difesa dell’endometrio bovino nei confronti dei microbi si fonda sul sistema immunitario innato e l’attivazione di specifici recettori cellulari determina la sintesi e la produzione di citochine e chemochine pro infiammatorie, che possono essere in grado di modulare la replicazione di BoHV-4. Il genoma di BoHV-4 possiede due principali trascritti per i geni Immediate Early (IE), trai quali ORF50/IE2 è il più importante ed il suo prodotto, Rta/ORF50, è fortemente conservato tra tutti gli Herpesvirus. Esso è responsabile della diretta trans-attivazione di numerosi geni virali e cellulari e può essere modulato da differenti stimoli extracellulari. Precedentemente è stato dimostrato come il TNF-, prodotto dalle cellule stromali e dai macrofagi all’interno dell’endometrio, in conseguenza ad infezione batterica, sia in grado di aumentare la replicazione di BoHV-4 attraverso l’attivazione del pathway di NFkB e direttamente agendo sul promotore di IE2. Per queste ragioni, è risultato di forte interesse investigare quali potessero essere, invece, i fattori limitanti la replicazione di BoHV-4. In questo lavoro è stata studiata la relazione tra cellule endometriali stromali bovine infettate con l’Herpesvirus Bovino 4 e l’interferon gamma (IFN-) ed è stata dimostrata la capacità di questa molecola di restringere la replicazione di BoHV-4 in maniera IDO1 indipendente ed IE2 dipendente. Inoltre, la presenza di alcuni elementi in grado di interagire con l’ IFN-γ, all’interno del promotore di IE2 di BoHV-4, ha confermato questa ipotesi. Basandoci su questi dati, abbiamo potuto supporre l’esistenza di uno stretto vincolo tra l’attivazione dell’asse dell’interferon gamma e la ridotta replicazione di BoHV-4, andando a porre le basi per una nuova efficiente cura e prevenzione per le patologie uterine. Poiché il meccanismo corretto attraverso il quale BoHV-4 infetta l’endometrio bovino non è ancora ben compreso, è stato interessante approfondire in maniera più accurata l’interazione presente tra il virus ed il substrato endometriale, analizzando le differenze esistenti tra cellule infettate e non, in termini di espressione genica. Basandoci su dati preliminari ottenuti attraverso analisi con RNA sequencing (RNAseq), abbiamo visto come numerosi geni risultino over-espressi in seguito ad infezione con BoHV-4 e come, tra questi, la Metalloproteasi 1 sia uno dei più interessanti, a causa delle sue possibili implicazioni nello sviluppo delle patologie dell’endometrio uterino bovino. Successive analisi, effettuate tramite westernblotting e real time PCR, sono state in grado di confermare tale dato, sottolineando l’efficacia di un nuovo approccio sperimentale, basato sul RNAseq, per lo studio dell’insorgenza delle patologie.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione

Caracterização da anemia em cadelas com piometra

A piometra é uma condição mórbida caracterizada pela inflamação do útero com acúmulo de exsudatos, resultante de ações hormonais e geralmente associada à presença de bactérias no lúmen uterino. A anemia é a alteração hematológica mais frequentemente observada em cadelas com piometra e está associada à cronicidade da doença, diminuição da eritropoiese, devido ao efeito toxêmico na medula óssea, diminuição da disponibilidade de ferro ou perda de sangue para o útero. Adicionalmente, o efeito das toxinas bacterianas e os radicais livres gerados pelo metabolismo oxidativo dos neutrófilos podem resultar na modificação da estrutura antigênica da membrana do eritrócito, permitindo a ligação de imunoglobulinas em sua superfície e acelerando a destruição eritrocitária. Essa hipótese pode ser comprovada pela detecção de imunocomplexos na superfície eritrocitária de cadelas com piometra. O diagnóstico de piometra foi estabelecido em 33 cadelas atendidas no Serviço de Obstetrícia/Ginecologia do Hospital Veterinário da Universidade de São Paulo com base na anamnese, exame físico e exames subsidiários (ultrassonografia, hemograma e concentrações séricas de ureia e creatinina). As amostras sanguíneas foram coletadas em dois momentos. A primeira anterior a ovariosalpingohisterectomia (OSH) e a segunda, sete a dez dias após a OSH. A quantificação de hemácias com deposição de imunocomplexos IgG e IgM foi realizada utilizando-se anticorpos anti-IgG e anti-IgM (Bethyl®Laboratories) conjugadas a fluoresceína de isotiocianato (FITC), e a leitura realizada com citômetro de fluxo (FACS Calibur; Becton, Dickinson and Company© 2007 BD), sendo os resultados expressos em percentual de hemácias marcadas. Foram utilizados o Teste de Shapiro-Wilk para a avaliação da distribuição de dados e a comparação entre os grupos controle, pré e pós-OSH foi realizada valendo-se do Teste t ou Teste t pareado e Correlação de Pearson, e do Teste U de Mann-Whitney e Correlação de Spearman, para as variáveis com distribuição normal e não-normal, respectivamente. O valor de alfa estipulado foi de 0,05. Analisando os valores hematológicos de cada um dos cães incluídos no estudo, observa-se que 19 (57,6%) apresentavam anemia normocítica normocrômica não regenerativa no momento pré-OSH e cinco (15,2%) no momento pós-OSH. Em cães do grupo controle foram observadas 0,14 - 0,77% (0,43±0,18%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (0,68±0,29%) para anticorpos anti-IgM FITC. Já nos cães com piometra, foram encontradas 0,14 - 4,19% (0,96±0,86%) de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC e 0,29 - 9,58% (1,37±1,71%) com anticorpos anti-IgM FITC, antecedendo a OSH. No momento pós-OSH observou-se 0,18 - 16,2% (2,77±3,67%) de hemácias marcadas para anticorpos anti-IgG FITC e 0,15 - 19,8% (4,01±4,46%) para anticorpos anti-IgM FITC. O percentual de hemácias marcadas com anticorpos anti-IgG FITC diferiu entre os grupos controle e piometra, pré-OSH (p<0,001) e pós-OSH (p<0,001). Em relação a anticorpos anti-IgM FITC, não foram observadas diferenças entre os grupos controle e pré-OSH (p=0,09), porém, após a OSH houve aumento na marcação de hemácias, quando comparado ao grupo controle (p<0,001). Apenas alguns animais apresentaram mais de 5% de hemácias marcadas, e isto ocorreu, principalmente, no momento pós-OSH. Entretanto, não resultou no agravamento da anemia, indicando que a piometra em cadelas está associada à deposição de imunoglobulinas G ou M na superfície das hemácias, sem, no entanto, promover hemólise ou agravamento da anemia