Analysis of estrogen receptor transcriptional enhancement by a nuclear hormone receptor coactivator.

The estrogen receptor (ER), a member of a large superfamily of nuclear hormone receptors, is a ligand-inducible transcription factor that regulates the expression of estrogen-responsive genes. The ER, in common with other members of this superfamily, contains two transcription activation functions (AFs)--one located in the amino-terminal region (AF-1) and the second located in the carboxyl-terminal region (AF-2). In most cell contexts, the synergistic activity of AF-1 and AF-2 is required for full estradiol (E2)-stimulated activity. We have previously shown that a ligand-dependent interaction between the two AF-containing regions of ER was promoted by E2 and the antiestrogen trans-hydroxytamoxifen (TOT). This interaction, however, was transcriptionally productive only in the presence of E2. To explore a possible role of steroid receptor coactivators in transcriptional synergism between AF-1 and AF-2, we expressed the amino terminal (AF-1-containing) and carboxyl-terminal (AF-2-containing) regions of ER as separate polypeptides in mammalian cells, along with the steroid receptor coactivator-1 protein (SRC-1). We demonstrate that SRC-1, which has been shown to significantly increase ER transcriptional activity, enhanced the interaction, mediated by either E2 or TOT, between the AF-1-containing and AF-2-containing regions of the ER. However, this enhanced interaction resulted in increased transcriptional effectiveness only with E2 and not with TOT, consistent with the effects of SRC-1 on the full-length receptor. Our results suggest that after ligand binding, SRC-1 may act, in part, as an adapter protein that promotes the integration of amino- and carboxyl-terminal receptor functions, allowing for full receptor activation. Potentially, SRC-1 may be capable of enhancing the transcriptional activity of related nuclear receptor superfamily members by facilitating the productive association of the two AF-containing regions in these receptors.

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.

Ethinylestradiol does not enhance the expression of nitric oxide synthase in bovine endothelial cells but increases the release of bioactive nitric oxide by inhibiting superoxide anion production.

Estradiol is known to exert a protective effect against the development of atherosclerosis, but the mechanism by which this protection is mediated is unclear. Since animal studies strongly suggest that production of endothelium-derived relaxing factor is enhanced by estradiol, we have examined the effect of estrogens on nitric oxide (NO) synthase (NOS) activity, protein, and mRNA in cultured bovine aortic endothelial cells. In reporter cells rich in guanylate cyclase, it has been observed that long-term treatment (> or = 24 hr) with ethinylestradiol (EE2) dose-dependently increased guanylate cyclase-activating factor activity in the conditioned medium of endothelial cells. However, conversion of L-[14C]arginine to L-[14C]citrulline by endothelial cell homogenate or quantification of nitrite and nitrate released by intact cells in the conditioned medium did not reveal any change in NOS activity induced by EE2 treatment. Similarly, Western and Northern blot analyses did not reveal any change in the endothelial NOS protein and mRNA content in response to EE2. However, EE2 dose- and time-dependently decreased superoxide anion production in the conditioned medium of endothelial cells with an EC50 value (0.1 nM) close to that which increased guanylate cyclase-activating factor activity (0.5 nM). Both of these effects were completely prevented by the antiestrogens tamoxifen and RU54876. Thus, endothelium exposure to estrogens appears to induce a receptor-mediated antioxidant effect that enhances the biological activity of endothelium-derived NO. These effects could account at least in part for the vascular protective properties of these hormones.

4-Hydroxylation of estrogens as marker of human mammary tumors.

Estrogen is a known risk factor in human breast cancer. In rodent models, estradiol has been shown to induce tumors in those tissues in which this hormone is predominantly converted to the catechol metabolite 4-hydroxyestradiol by a specific 4-hydroxylase enzyme, whereas tumors fail to develop in organs in which 2-hydroxylation predominates. We have now found that microsomes prepared from human mammary adenocarcinoma and fibroadenoma predominantly catalyze the metabolic 4-hydroxylation of estradiol (ratios of 4-hydroxyestradiol/2-hydroxyestradiol formation in adenocarcinoma and fibroadenoma, 3.8 and 3.7, respectively). In contrast, microsomes from normal tissue obtained either from breast cancer patients or from reduction mammoplasty operations expressed comparable estradiol 2- and 4-hydroxylase activities (corresponding ratios, 1.3 and 0.7, respectively). An elevated ratio of 4-/2-hydroxyestradiol formation in neoplastic mammary tissue may therefore provide a useful marker of benign or malignant breast tumors and may indicate a mechanistic role of 4-hydroxyestradiol in tumor development.

Chronic estrogen-induced cervical and vaginal squamous carcinogenesis in human papillomavirus type 16 transgenic mice.

High-risk human papillomaviruses (HPVs), including type 16, have been identified as factors in cervical carcinogenesis. However, the presence and expression of the virus per se appear to be insufficient for carcinogenesis. Rather, cofactors most likely are necessary in addition to viral gene expression to initiate neoplasia. One candidate cofactor is prolonged exposure to sex hormones. To examine the possible effects of estrogen on HPV-associated neoplasia, we treated transgenic mice expressing the oncogenes of HPV16 under control of the human keratin-14 promoter (K14-HPV16 transgenic mice) and nontransgenic control mice with slow release pellets of 17beta-estradiol. Squamous carcinomas developed in a multistage pathway exclusively in the vagina and cervix of K14-HPV16 transgenic mice. Estrogen-induced carcinogenesis was accompanied by an incremental increase in the incidence and distribution of proliferating cells solely within the cervical and vaginal squamous epithelium of K14-HPV16 mice. Expression of the HPV transgenes in untreated transgenic mice was detectable only during estrus; estrogen treatment resulted in transgene expression that was persistent but not further upregulated, remaining at low levels at all stages of carcinogenesis. The data demonstrate a novel mechanism of synergistic cooperation between chronic estrogen exposure and the oncogenes of HPV16 that coordinates squamous carcinogenesis in the female reproductive tract of K14-HPV16 transgenic mice.

Midcycle administration of a progesterone synthesis inhibitor prevents ovulation in primates.

Progesterone receptors appear in granuloma cells of preovulatory follicles after the midcycle gonadotropin surge, suggesting important local actions of progesterone during ovulation in primates. Steroid reduction and replacement during the gonadotropin surge in macaques was used to evaluate the role of progesterone in the ovulatory process. Animals received gonadotropins to induce development of multiple preovulatory follicles, followed by human chorionic gonadotropin (hCG) administration (day 0) to promote oocyte (nuclear) maturation, ovulation, and follicular luteinization. On days 0-2, animals received no further treatment; a steroid synthesis inhibitor, trilostane (TRL); TRL + R5020; or TRL + dihydrotestosterone propionate (DHT). On day 3, ovulation was confirmed by counting ovulation sites and collecting oviductal oocytes. The meiotic status of oviductal and remaining follicular oocytes was evaluated. Peak serum estradiol levels, the total number of large follicles, and baseline serum progesterone levels at the time of hCG administration were similar in all animals. Ovulation sites and oviductal oocytes were routinely observed in controls. Ovulation was abolished in TRL. Progestin, but not androgen, replacement restored ovulation. Relative to controls, progesterone production was impaired for the first 6 days post-hCG in TRL, TRL + R5020, and TRL + DHT. Thereafter, progesterone remained low in TRL but recovered to control levels with progestin and androgen replacement. Similar percentages of mature (metaphase II) oocytes were collected among groups. Thus, steroid reduction during the gonadotropin surge inhibited ovulation and luteinization, but not reinitiation of oocyte meiotic maturation, in the primate follicle. The data are consistent with a local receptor-mediated role for progesterone in the ovulatory process.

Localization of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase and characterization of testosterone in the brain of the male frog.

Several enzymes involved in the formation of steroids of the pregnene and pregnane series have been identified in the brain, but the biosynthesis of testosterone has never been reported in the central nervous system. In the present study, we have investigated the distribution and bioactivity of 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase (17beta-HSD) (EC 1.1.1.62; a key enzyme that is required for the formation of testosterone and estradiol) in the brain of the male frog Rana ridibunda. By using an antiserum against human type I placental 17beta-HSD, immunoreactivity was localized in a discrete group of ependymal glial cells bordering the telencephalic ventricles. HPLC analysis of telencephalon and hypothalamus extracts combined with testosterone radioimmunoassay revealed the existence of two peaks coeluting with testosterone and 5alpha-dihydrotestosterone. After HPLC purification, testosterone was identified by gas chromatography/mass spectrometry. Incubation of telencephalon slices with [3H]pregnenolone resulted in the formation of metabolites which coeluted with progesterone, 17alpha-hydroxyprogesterone, dehydroepiandrosterone, androstenedione, testosterone, and 5alpha-dihydrotestosterone. The newly synthesized steroid comigrating with testosterone was selectively immunodetected by using testosterone antibodies. These data indicate that 17beta-HSD is expressed in a subpopulation of gliocytes in the frog telencephalon and that telencephalic cells are capable of synthesizing various androgens, including dehydroepiandrosterone, androstenedione, testosterone, and 5alpha-dihydrotestosterone.

Estrogens increase the expression of fibulin-1, an extracellular matrix protein secreted by human ovarian cancer cells.

Ovarian cancers have a high ability to invade the peritoneal cavity and some are stimulated by estrogens. In an attempt to understand the mode of action of estrogens on these cancer cells and to develop new markers, we have characterized estrogen-regulated proteins. This study was aimed at identifying a protein secreted by ovarian cancer cells whose level was increased by estradiol [Galtier-Dereure, F., Capony, F., Maudelonde, T. & Rochefort, H. (1992) J. Clin. Endocrinol. Metab. 75, 1497-1502]. By using microprotein sequencing, the 110-kDa protein was identified as fibulin-1, a protein of the extracellular matrix that binds to fibronectin, laminin, and nidogen. The amount of immunoprecipitated fibulin-1 secreted into the medium and present in the cell extract was increased up to 10-fold by estradiol in three estrogen-responsive ovarian cancer cell lines. By immunohistochemistry fibulin-1 was located in the stroma of several ovarian cancers and cysts. The findings highlight a potential role for fibulin-1 in the spread of ovarian cancer in the peritoneal cavity and/or in distal metastases.

Ligand-dependent, transcriptionally productive association of the amino- and carboxyl-terminal regions of a steroid hormone nuclear receptor.

The estrogen receptor (ER), a 66-kDa protein that mediates the actions of estrogens in estrogen-responsive tissues, is a member of a large superfamily of nuclear hormone receptors that function as ligand-activated transcription factors. ER shares a conserved structural and functional organization with other members of this superfamily, including two transcriptional activation functions (AFs), one located in its amino-terminal region (AF-1) and the second located in its carboxyl-terminal, ligand-binding region (AF-2). In most promoter contexts, synergism between AF-1 and AF-2 is required for full ER activity. In these studies, we demonstrate a functional interaction of the two AF-containing regions of ER, when expressed as separate polypeptides in mammalian cells, in response to 17 beta-estradiol (E2) and antiestrogen binding. The interaction was transcriptionally productive only in response to E2, and was eliminated by point or deletion mutations that destroy AF-1 or AF-2 activity or E2 binding. Our results suggest a definitive mechanistic role for E2 in the activity of ER--namely, to alter receptor conformation to promote an association of the amino- and carboxyl-terminal regions, leading to transcriptional synergism between AF-1 and AF-2. The productive re assembly of two portions of ER expressed in cells as separate polypeptides demonstrates the evolutionarily conserved modular structural and functional organization of the nuclear hormone receptors. The ligand-dependent interaction of the two AF-containing regions of ER allows for the assembly of a complete activation function from two distinct regions within the same protein, providing a mechanism for hormonally regulated transcription.

Conditional site-specific recombination in mammalian cells using a ligand-dependent chimeric Cre recombinase.

We have developed a strategy to generate mutant genes in mammalian cells in a conditional manner by employing a fusion protein, Cre-ER, consisting of the loxP site-specific Cre recombinase linked to the ligand-binding domain of the human estrogen receptor. We have established homozygous retinoid X receptor alpha-negative (RXR alpha-/-) F9 embryonal carcinoma cells constitutively expressing Cre-ER and have shown that estradiol or the estrogen agonist/antagonist 4-hydroxytamoxifen efficiently induced the recombinase activity, whereas no activity was detected in the absence of ligand or in the presence of the antiestrogen ICI 164,384. Furthermore, using a targeting vector containing a selection marker flanked by loxP sites, we have inactivated one retinoic acid receptor alpha allele in such a line, demonstrating that the presence of the recombinase does not inhibit homologous recombination. Combining this conditional site-specific recombination system with tissue-specific expression of Cre-ER may allow modification of the mammalian genome in vivo in a spatiotemporally regulated manner.

Cannabinoid ligand-receptor signaling in the mouse uterus.

Using RNA (Northern) blot hybridization and reverse transcription-PCR, we demonstrate that the brain-type cannabinoid receptor (CB1-R) mRNA, but not the spleen-type cannabinoid receptor (CB2-R) mRNA, is expressed in the mouse uterus and that this organ has the capacity to synthesize the putative endogenous cannabinoid ligand, anandamide (arachidonylethanolamide). The psychoactive cannabinoid component of marijuana--delta 9-tetrahydrocannabinol (THC)--or anandamide, but not the inactive and nonpsychoactive cannabidiol (CBD), inhibited forskolin-stimulated cyclic AMP formation in the mouse uterus, which was prevented by pertussis toxin pretreatment. These results suggest that uterine CB1-R is coupled to inhibitory guanine nucleotide-binding protein and is biologically active. Autoradiographic studies identified ligand binding sites ([3H]anandamide) in the uterine epithelium and stromal cells, suggesting that these cells are perhaps the targets for cannabinoid action. Scatchard analysis of the binding of [3H]WIN 55212-2, another cannabinoid receptor ligand, showed a single class of high-affinity binding sites in the endometrium with an apparent Kd of 2.4 nM and Bmax of 5.4 x 10(9) molecules per mg of protein. The gene encoding lactoferrin is an estrogen-responsive gene in the mouse uterus that was rapidly and transiently up-regulated by THC, but not by CBD, in ovariectomized mice in the absence of ovarian steroids. This effect, unlike that of 17 beta-estradiol (E2), was not influenced by a pure antiestrogen, ICI 182780, suggesting that the THC-induced uterine lactoferrin gene expression does not involve estrogen receptors. We propose that the uterus is a new target for cannabinoid ligand-receptor signaling.

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.

Overexpression of the c-Myc oncoprotein blocks the growth-inhibitory response but is required for the mitogenic effects of transforming growth factor beta 1.

One of the more intriguing aspects of transforming growth factor beta 1 (TGF beta 1) is its ability to function as both a mitogenic factor for certain mesenchymal cells and a potent growth inhibitor of lymphoid, endothelial, and epithelial cells. Data are presented indicating that c-myc may play a pivotal role in both the mitogenic and antiproliferative actions of TGF beta 1. In agreement with previous studies using C3H/10T1/2 fibroblasts constitutively expressing an exogenous c-myc cDNA, we show that AKR-2B fibroblasts expressing a chimeric estrogen-inducible form of c-myc (mycER) are able to form colonies in soft agar in the presence of TGF beta 1 only when c-myc is activated by hormone. Whereas these findings support a synergistic role for c-myc in mitogenic responses to TGF beta 1, we also find that c-myc can antagonize the growth-inhibitory response to TGF beta 1. Mouse keratinocytes (BALB/MK), which are normally growth-arrested by TGF beta 1, are rendered insensitive to the growth-inhibitory effects of TGF beta 1 upon mycER activation. This ability of mycER activation to block TGF beta 1-induced growth arrest was found to occur only when the fusion protein was induced with hormone in the early part of G1. Addition of estradiol late in G1 had no suppressive effect on TGF beta 1-induced growth inhibition.

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

Sazonalidade reprodutiva em machos de tartaruga (Kinosternon scorpioides) de vida livre no Nordeste brasileiro evidenciado por imunolocalização de enzimas esteroidogênicas no testículo e epidídimo

No Estado do Maranhão, na região da Baixada Maranhense, presenta na fauna silvestre o réptil Kinosternon scorpioides, um quelônio de água doce popularmente conhecido como jurará e que possui valor social, econômico e ambiental para os ribeirinhos da cidade de São Bento. Este estudo contempla suas características biológicas reprodutivas baseadas em seu ambiente natural, com o intuito de permitir a preservação e o estabelecimento de planos de manejo reprodutivo e de uso sustentável da espécie. Recentemente poucos estudos em todo o mundo tratam sobre os aspectos do ciclo reprodutivo de tartarugas em face das características endócrinas, na América do Sul estudos desse tipo são recentes e escassos, sendo assim este é o primeiro estudo, que se tem conhecimento, que elucida um padrão sazonal reprodutivo da espécie K. scorpioides, associando hormônios gonadais com aspectos comportamentais. Trinta e oito animais adultos tiveram seus órgãos reprodutivos caracterizados para as enzimas esteroidogênicas P450 aromatase, P450c17 e PNADPH redutase através de imunomarcação e blotting, além de índice gonadossomático, morfometria e concentração de testosterona, corticosterona e estradiol pela técnica de radioimunoensaio. As mudanças biométricas, morfometria celular e a esteroidogênese testicular entre os períodos chuvoso e seco sugerem que o estrógeno produzido pelas células de leydig podem afetar a produção e a apoptose de células germinais durante o processo de espermatogênese, e a presença das enzimas P450aromatase e P450c17 em células de leydig acompanhados com a recrudescência testicular também reforça a ideia, de que elas podem desempenhar um papel na quiescência testicular. Esse trabalho evidenciou que as enzimas citocromo P450, citocromo P450c17 e NADPH-citocromo P450-redutase estão presentes no testículo e epidídimo nos diferentes períodos climáticos e podem estar relacionados à síntese de testosterona em tartarugas concordando com os diferentes achados para biometria e espermiogênese nos períodos chuvoso e seco, o que, nos leva a sugerir um estado de quiescência durante o período seco e atividade espermatogênica no período chuvoso, semelhante ao que ocorre com as espécies que apresentam comportamento reprodutivo sazonal