Chronic bovine besnoitiosis: intra-organ parasite distribution, parasite loads and parasite-associated lesions in subclinical cases.

Bovine besnoitiosis caused by Besnoitia besnoiti is a chronic and debilitating disease. The most characteristic clinical signs of chronic besnoitiosis are visible tissue cysts in the scleral conjunctiva and the vagina, thickened skin and a generally poor body condition. However, many seropositive animals remain subclinically infected, and the role that these animals may play in spreading the disease is not known. The aim of the present study was to assess the intra-organ parasite distribution, the parasite load and the parasite-associated lesions in seropositive but subclinically infected animals. These animals were seropositive at the time of several consecutive samplings, had visible tissue cysts in the past and, at time of slaughter, had detectable specific anti-Besnoitia spp. antibody levels, but they did not show evident clinical signs at culling. Thus, histopathological, immunohistochemical and molecular analyses of several samples from the respiratory tract, reproductive tract, other internal organs and skin from six cows were performed. The tissue cysts were located primarily in the upper respiratory tract, i.e., in the rhinarium and larynx/pharynx (four cows), followed by the distal genital tract (vulva/vagina) and the skin of the neck (three and two cows, respectively, out of the four cows with cysts in the respiratory tract). We were unable to detect any parasites in the two remaining cows. Cysts were associated with a significant non-purulent inflammatory infiltrate consisting predominantly of T lymphocytes and activated monocytes/macrophages in two cows. The parasite burden, estimated by quantitative real-time PCR, was very low. It is noteworthy that the only animal that showed a recent increase in the antibody titre had the highest parasite burden and the most conspicuous inflammatory reaction against the cysts. In conclusion, although these cows no longer displayed any visible signs of besnoitiosis, they remained infected. Therefore, cows without visible signs of disease may still be able to transmit the parasite.

Regulation of survivin gene expression in the human endometrium and endometrial cancer

In the United States, endometrial cancer is the leading cancer of the female reproductive tract. There are 40,100 new cases and 7,470 deaths from endometrial cancer estimated for 2008 (47). The average five year survival rate for endometrial cancer is 84% however, this figure is substantially lower in patients diagnosed with late stage, advanced disease and much higher for patients diagnosed in early stage disease (47). Endometrial cancer (EC) has been associated with several risk factors including obesity, diabetes, hypertension, previously documented occurrence of hereditary non-polyposis colorectal cancer (HNPCC), and heightened exposure to estrogen (25). As of yet, there has not been a dependable molecular predictor of endometrial cancer occurrence in women with these predisposing factors. The goal of our lab is to identify genes that are aberrantly expressed in EC and may serve as molecular biomarkers of EC progression. One candidate protein that we are exploring as a biomarker of EC progression is the cell survival protein survivin.

XENOESTROGEN-SPECIFIC MECHANISMS OF DEVELOPMENTAL REPROGRAMMING CORRELATE WITH GENE EXPRESSION AND TUMOR DEVELOPMENT

Environmental exposures during sensitive windows of development can reprogram normal physiological responses and alter disease susceptibility later in life in a process known as developmental reprogramming. We have shown that neonatal exposure to the xenoestrogen diethylstilbestrol (DES) can developmentally reprogram the reproductive tract in genetically susceptible Eker rats giving rise to complete penetrance of uterine leiomyoma. Based on this, we hypothesized that xenoestrogens, including genistein (GEN) and bisphenol A (BPA), reprogram estrogen-responsive gene expression in the myometrium and promote the development of uterine leiomyoma. We proposed the mechanism that is responsible for the developmental reprogramming of gene expression was through estrogen (E2)/ xenoestrogen inducedrapid ER signaling, which modifies the histone methyltransferase Enhancer of Zeste homolog 2 (EZH2) via activation of the PI3K/AKT pathway. We further hypothesized that there is a xenostrogen-specific effect on this pathway altering patterns of histone modification, DNA methylation and gene expression. In addition to our novel finding that E2/DES-induced phosphorylation of EZH2 by AKT reduces the levels of H3K27me3 in vitro and in vivo, this work demonstrates in vivo that a brief neonatal exposure to GEN, in contrast to BPA, activates the PI3K/AKT pathway to regulate EZH2 and decreases H3K27me3 levels in the neonatal uterus. Given that H3K27me3 is a repressive mark that has been shown to result in DNA methylation and gene silencing we investigated the methylation of developmentally reprogrammed genes. In support of this evidence, we show that neonatal DES exposure in comparison to VEH, leads to hypomethylation of the promoter of a developmentally reprogrammed gene, Gria2, that become hyper-responsive to estrogen in the adult myometrium indicating vi that DES exposure alter gene expression via chromatin remodeling and loss of DNA methylation. In the adult uterus, GEN and BPA exposure developmentally reprogrammed expression of estrogen-responsive genes in a manner opposite of one another, correlating with our previous data. Furthermore, the ability of GEN and BPA to developmental reprogram gene expression correlated with tumor incidence and multiplicity. These data show that xenoestrogens have unique effects on the activation of non-genomic signaling in the developing uterus that promotes epigenetic and genetic alterations, which are predictive of developmental reprogramming and correlate with their ability to modulate hormone-dependent tumor development.

Polydnavirus of the parasitic wasp Chelonus inanitus (Braconidae): characterization, genome organization and time point of replication

Ultrastructural analysis of the polydnavirus of the braconid wasp Chelonus inanitus revealed that virions consist of one cylindrical nucleocapsid enveloped by a single unit membrane. Nucleocapsids have a constant diameter of 33.7 +/- 1.4 nm and a variable length of between 8 and 46 nm. Spreading of viral DNA showed that the genome consists of circular dsDNA molecules of variable sizes and measurement of the contour lengths indicated sizes of between 7 and 31 kbp. When virions were exposed to osmotic shock conditions to release the DNA, only one circular molecule was released per particle suggesting that the various DNA molecules are singly encapsidated in this bracovirus. The viral genome was seen to consist of at least 10 different segments and the aggregate genome size is in the order of 200 kbp. By partial digestion of viral DNA with HindIII or EcoRI in the presence of ethidium bromide and subsequent ligation with HindIII-cut pSP65 or EcoRI-cut pSP64 and transfection into Escherichia coli, libraries of 103 HindIII and 23 EcoRI clones were obtained. Southern blots revealed that complete and unrearranged segments were cloned with this approach, and restriction maps for five segments were obtained. Part of a 16.8 kbp segment was sequenced, found to be AT-rich (73%) and to contain six copies of a 17 bp repeated sequence. The development of the female reproductive tract in the course of pupal-adult development of the wasp was investigated and seen to be strictly correlated with the pigmentation pattern. By the use of a semiquantitative PCR, replication of viral DNA was observed to initiate at a specific stage of pupal-adult development.

Investigation of the molecular mechanisms of endometrial hyperplasia

While there is considerable information on the molecular aberrations associated with the development of endometrial cancer, very little is known of changes in gene expression associated with its antecedent premalignant condition, endometrial hyperplasia. In order to address this, we have compared the level of expression of components of the IGF-I signaling pathway in human endometrial hyperplasia to their level of expression in both the normal pre-menopausal endometrium and endometrial carcinoma. We have also characterized the molecular characteristics of endometrial hyperplasia as it occurs in a murine model of hormone-dependent tumorigenesis of the female reproductive tract. ^ There was a significant and selective increase in the expression of the IGF-I Receptor (IGF-IR) in both human hyperplasia and carcinoma as compared to the normal endometrium. The receptor was also activated, as judged by increased tyrosine phosphorylation. In addition, in hyperplasia and carcinoma there is activation of the downstream component Akt. The expression of the PTEN tumor suppressor is decreased in a subset of subjects with hyperplasia and in all of the carcinomas. The simultaneous loss of PTEN expression and increased IGF-IR activation in the hyperplastic endometrium was associated with an increased incidence of endometrial carcinoma elsewhere within the uterus. In the rodent hyperplasia, there was a significant increase in the expression and activation of Akt that appears to be attributable to a marked increase in the expression of IGF-II. ^ Our studies have demonstrated the pathologic proliferation of both the human and rodent endometrium is linked to a marked activation of the Akt pathway. However the cause of this dysregulation is different in the human disease and the animal model. In rodents, hyperplasia is linked to increased expression of one of the ligands of the IGF-IR, IGF-II. In humans the IGF-I receptor itself is upregulated and activated. Additional activation of the Akt pathway via the suppression of PTEN activity, results in conditions that are associated with the marked increase in the probability of developing endometrial cancer. Our data suggests that increased activity of the IGF-I pathway plays the key role in the hyperproliferative state characteristic of endometrial hyperplasia and cancer.^

The association between uterus shape and development of chronic conditions in a retrospective corhort of diethylstilbestrol-exposed women in Minnesota and Texas

Diethylstilbestrol (DES) exposed women are well known to be at increased risk of gynecologic cancers and infertility. Infertility may result from DES associated abnormalities in the shape of women's uteri, yet little research has addressed the effect of uterine abnormalities on risk of infertility and reproductive tract infection. Changes in uterine shape may also influence the risk of autoimmune disease and women's subsequent mental health. A sample of consenting women exposed in utero to hormone who were recruited into the DESAD project, underwent hysterosalpingogram (HSG) from 1978 to 1984. These women also completed a comprehensive health questionnaire in 1994 which included women's self-reports of chronic conditions. HSG data were used to categorize uterine shape abnormalities as arcuate shape, hypoplastic, wide lower segment, and constricted. Women were recruited from two of the four DESAD study sites in Houston (Baylor) and Minnesota (Mayo). All women were DES-exposed. Adjusted relative risk estimates were calculated comparing the range of abnormal uterine shaped to women with normal shaped uteri for each of the four outcomes: infertility, reproductive tract infection, autoimmune disease and depressive symptoms. Only the arcuate shape (n=80) was associated with a higher risk of infertility (relative risk [RR]= 1.53, 95% CI = 1.09, 2.15) as well as reproductive tract infection (RR= 1.74, 95% CI = 1.11, 2.73). In conclusion, DES-associated arcuate shaped uteri appeared to be associated with the higher risk of a reproductive tract infection and infertility while no other abnormal uterine shapes were associated with these two outcomes.^

Estrogen-induced gene expression and patient survival in high-grade serous carcinoma of the ovary

Background. Assessment of estrogen receptor (ER) expression has inconsistent utility as a prognostic marker in epithelial ovarian carcinoma. In breast and endometrial cancers, the use of estrogen-induced gene panels, rather than ER expression alone, has shown improved prognostic capability. Specifically, over-expression of estrogen-induced genes in these tumors is associated with a better prognosis and signifies estrogen sensitivity that can be exploited with hormone antagonizing agents. It was therefore hypothesized that estrogen-induced gene expression in ovarian carcinoma would successfully predict outcomes and differentiate between tumors of varying estrogen sensitivities. Methods. Two hundred nineteen (219) patients with ovarian cancer who underwent surgery at M. D. Anderson between 2004 and 2007 were identified. Of these, eighty-three (83) patients were selected for inclusion because they had advanced stage, high-grade serous carcinoma of the ovary or peritoneum, had not received neoadjuvant chemotherapy, and had readily available frozen tissue for study. All patients had also received adjuvant treatment with platinum and taxane agents. The expression of seven genes known to be induced by estrogen in the female reproductive tract (EIG121, sFRP1, sFRP4, RALDH2, PR, IGF-1, and ER) was measured using qRT-PCR. Unsupervised cluster analyses of multiple gene permutations were used to categorize patients as high or low estrogen-induced gene expressors. QPCR gene expression results were then compared to ER and PR immunohistochemical (IHC) expression. Cox proportional hazards models were used to evaluate the effects of both individual genes and selected gene clusters on patient survival. Results. Median follow-up time was 38.7 months (range 1-68 months). In a multivariate model, overall survival was predicted by sFRP1 expression (HR 1.10 [1.02-1.19], p=0.01) and EIG121 expression (HR 1.28 [1.10-1.49], p<0.01). A cluster defined by EIG121 and ER was further examined because that combination appeared to reasonably segregate tumors into distinct groups of high and low estrogen-induced gene expressors. Shorter overall survival was associated with high estrogen-induced gene expressors (HR 2.84 [1.11-7.30], p=0.03), even after adjustment for race, age, body mass index, and residual disease at debulking. No difference in IHC ER or PR expression was noted between gene clusters. Conclusion. In sharp contrast to breast and endometrial cancers, high estrogen-induced gene expression predicts shorter overall survival in patients with high-grade serous ovarian carcinoma. An estrogen-induced gene biomarker panel may have utility as prognostic indicator and may be useful to guide management with estrogen antagonists in this population.^

ROLE OF SOX9 IN UTERINE GLAND DEVELOPMENT AND DISEASE INITIATION

The female reproductive tract (FRT) develops midway through embryogenesis, and consists of oviducts, uterine horns, cervix and upper part of the vagina. The uterine horns are composed of an epithelial layer, luminal (LE) and glandular epithelium (GE), surrounded by a mesenchymal layer, the stroma and myometrium. Interestingly, in most mammals the GE forms after birth and it only becomes fully differentiated as the female reaches sexual maturity. Uterine glands (UG) are made up of GE and are present in all mammals. They secrete nutrients, cytokines and several other proteins, termed histotroph, that are necessary for embryo implantation and development. Experiments in ewes and mice have revealed that females who lack UGs are infertile mainly due to impaired implantation and early pregnancy loss, suggesting that UGs are essential for fertility. Fortunately for us, UGs develop after birth allowing us to peer into the genetic mechanism of tubulogenesis and branching morphogenesis; two processes that are disrupted in various adenocarcinomas (cancer derived from glands). We created 3D replicas of the epithelium lining the FRT using optical projection tomography and characterized UG development in mice using lineagetracing experiments. Our findings indicate that mouse UGs develop as simple tubular structures and later grow multiple secretory units that stem from the main duct. The main aim of this project was to study the role of SOX9 in the UGs. Preliminary studies revealed that Sox9 is mostly found in the nucleus of the GE. vii This observation led to the hypothesis that Sox9 plays a role in the formation and/or differentiation of the GE. To study the role of Sox9 in UGs differentiation, we conditionally knocked out and overexpressed Sox9 in both the LE and GE using the progesterone receptor (Pgr) promoter. Overexpressing Sox9 in the uterine epithelium, parts of the stroma, and myometrium led to formation of multiple cystic structures inside the endometrium. Histological analysis revealed that these structures appeared morphologically similar to structures present in histological tissue sections obtained from patients with endometrial polyps. We have accounted for the presence of simple and complex hyperplasia with atypia, metaplasia, thick-walled blood vessels, and stromal fibrosis; all “hallmarks” that indicate overexpressing Sox9 leads to development of a polyp-like morphology. Therefore, we can propose the use of Sox9-cOE mice to study development of endometrial cystic lesions and disease progression into hyperplastic lesions.

Principales efectos de la aplicación de una metodología destinada a inducir la muda en ponedoras comerciales sobre su producción cuantitativa y cualitativa durante el segundo ciclo de puesta

En la presente Tesis Doctoral se ha estudiado el efecto de una metodología para inducir la muda en dos estirpes de gallinas ponedoras comerciales, una ligera y otra semipesada, mediante el suministro de tres alimentos: salvado de trigo, cebada en grano y un pienso comercial de ponedoras aportado en cantidad restringida. Se realizaron dos pruebas en dos lotes diferentes de gallinas. En la primera de ellas se utilizaron 472 animales (236 de cada estirpe) alojados en jaulas con cuatro o seis gallinas por jaula, con una estructura factorial 2 x 3 x 2 (2 estirpes, 3 alimentos, 2 densidades) y una duración total de 32 semanas (4 de muda y 28 de producción posmuda). En la segunda prueba fueron 432 animales los utilizados (216 de cada estirpe), alojados en grupos de cuatro aves por jaula, con una estructura factorial 2 x 3 (2 estirpes, 3 alimentos) y una duración de 27 semanas (4 de muda y 23 de producción postmuda). En los dos experimentos realizados se estudió el efecto del uso de los alimentos citados para inducir de la muda sobre los resultados cuantitativos: pérdida de peso vivo durante la muda e intensidad de puesta, peso medio del huevo y masa de huevo diaria, durante y después de la muda, así como la distribución de la puesta en clases comerciales durante el segundo ciclo de puesta. Así como sobre los resultados cualitativos después de la muda: color de la cáscara de los huevos morenos, espesor de la cáscara, peso específico del huevo, altura del albumen, unidades Haugh y color de la yema. En la primera prueba se estudió, además, el efecto que la inducción de la muda mediante los tres alimentos considerados tuvo sobre la regresión del aparato reproductor de las gallinas durante este período de muda. En el primer experimento se observaron diferencias entre estirpes. Las gallinas ligeras tuvieron una más rápida regresión del aparato reproductor (ovario+oviducto) (P=0,003) que las semipesadas, aunque la regresión total no presentó diferencias significativas. Las gallinas semipesadas tuvieron mejores resultados después de la muda en intensidad de puesta (P<0,0001), en peso medio del huevo (P<0,0001) y en masa de huevo diaria (P=0,0002). También hubo diferencias significativas para las variables cualitativas espesor de la cáscara (mayor en huevos de gallinas semipesadas) mientras que los huevos procedentes de gallinas ligeras presentaron mejores valores de altura del albumen, de unidades Haugh y de color de yema; todas estas variables tuvieron un nivel de significación P<0,0001. El suministro restringido de pienso dio lugar a un mayor porcentaje de pérdida de peso vivo (P<0,0001) aunque la regresión de los órganos del aparato reproductor fue la más baja (P<0,003), no habiéndose encontrado diferencias entre los otros dos alimentos utilizados. Con este alimento también fue más lenta (P<0,0001) la disminución de la puesta durante la muda, aunque fue mayor la producción durante el segundo ciclo (P<0,0001). La única variable cualitativa afectada fue el espesor de cáscara (P<0,0001), con valores más altos en los huevos producidos por las gallinas mudadas con cebada. Los grupos de seis gallinas por jaula produjeron más huevos durante la muda (P<0,0001) aunque después de ésta la densidad de animales no tuvo efecto significativo, como tampoco lo hubo sobre los parámetros de calidad del huevo. En la segunda prueba las gallinas semipesadas experimentaron un menor porcentaje de pérdida de peso corporal (P<0,01) pero tuvieron mayores índices de puesta (P<0,001) y de huevos clasificables (P<0,001) durante la muda. En cambio, durante el segundo ciclo de producción las gallinas ligeras produjeron más huevos (P=0,0041), de menor peso (P<0,02) y con menor consumo de pienso (P<0,001). Los huevos puestos por las gallinas semipesadas tuvieron mayor espesor de cáscara y mayor color de yema, pero peor calidad de albumen (P<0,0001). La mayor pérdida de peso la experimentaron las gallinas mudadas con salvado (P<0,02). La producción durante la muda fue mayor (P<0,001) en las gallinas que consumieron pienso en cantidad restringida y también fueron las que tuvieron menor intensidad de puesta (P<0,006) y masa de huevo diaria (P<0,042) durante el segundo ciclo. El tratamiento de muda no tuvo efecto significativo sobre la calidad del huevo en esta segunda prueba. La principal conclusión que merece destacarse es que es posible inducir la muda a las gallinas ponedoras utilizando alimentos bajos en energía o en proteína, o altos en fibra, con un porcentaje de pérdida de peso vivo no tan alta como las recomendaciones tradicionales, y alcanzar buenos resultados productivos, tanto cuantitativos como cualitativos, durante el segundo ciclo de puesta. ABSTRACT Present Doctoral Thesis has studied the effect of a methodology to induce molting in two strains of commercial laying hens, one light and another semi-heavy one, through the provision of three feed: wheat bran, barley grain and a commercial laying hens feed provided in limited quantity. Two tests were performed in two different lots of layers. In the first 472 animals were used (236 of each strain) housed in cages with four or six hens per cage, with a structure 2 x 3 x 2 factorial (2 strains, 3 meals, 2 densities) and a total duration of 32 weeks (4 of molt and 28 of postmolting). In the second test 432 animals were used (216 each strain), housed in groups of four birds per cage, with a structure factorial 2 x 3 (2 strain, 3 meals) along 27 weeks (4 of molt and 23 of postmolting). In both experiments, we studied the effect of the use of above mentioned foods to induce molting on the quantitative results: body weight lost during the molt and laying index, average egg weight and egg mass daily during and after the molt, as well as on grading in commercial classes during the second laying cycle. As well as on qualitative outcomes after the molt: colour of Brown eggsshell, shell thickness, specific density, albumen height, Haugh units and yolk colour. In the first test was studied, in addition, the effect of induction of molting through the three feed considered on the regression of the reproductive tract of hens during molting period. In the first experiment, differences between strains were observed. Light hens had a faster regression of the reproductive tract (ovary+oviduct) (P=0,003) than semi-heavy hens, although the total regression did not present significant differences. Semi-heavy hens had better outcomes after the molt in laying index (P<0.0001), in average egg weight (P<0.0001) and daily egg mass (P=0, 0002). There were also significant differences for the qualitative variables (higher in semi-heavy hen eggs) as shell thickness while light chicken eggs showed better values of albumen height, Haugh units and yolk color; all these variables had the same level of significance (P<0.0001). Restricted supply of layer feed resulted in a greater percentage of live weight loss (P<0.0001) although the regression of the reproductive organs was the lowest (P<0.003), having not found differences between the other two feed used. With this food decreasing of laying during molting period was also slower (P<0.0001), although production was higher during the second cycle (P < 0.0001). The only qualitative variable affected was shell thickness (P<0.0001), with higher values in the eggs produced by hens molted with barley. Groups of six hens per cage produced more eggs during the moult (P<0.0001) but after this animal density had no significant effect, as neither had it on egg quality parameters. In the second trial hens semi-heavy experienced a lower percentage of body weight loss (P<0.01) but had higher rates of egg production (P<0.001) and of grading eggs (P<0.001) during the moult. On the other hand, during the second production cycle light hens produced more eggs (P=0,0041), of lower weight (P < 0.02) and with less feed intake (P<0.001). Eggs from semi-heavy hens had thicker shell and greater color yolk, but poorer quality of albumen (P<0.0001). The greater weight loss was experimented by the hens molted with wheat bran (P=0.02). Production during molting period was greater (P<0.001) in hens which consumed feed in restricted quantities and were also less the laying index (P=0.006) and daily egg mass (P=0.042) during the second cycle. The molting treatment had no significative effect on the quality of the egg in this second test. The main conclusion that deserves to stand out is that it is possible to induce molting hens using foods low in energy or in protein or high in fiber, with a percentage of live weight loss not as high as the traditional recommendations, and achieve good productive, both quantitative and qualitative results during the second implementation cycle.

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.

Estradiol stimulates tyrosine phosphorylation of the insulin-like growth factor-1 receptor and insulin receptor substrate-1 in the uterus.

The signaling pathways associated with estrogen-induced proliferation of epithelial cells in the reproductive tract have not been defined. To identify receptor tyrosine kinases that are activated in vivo by 17 beta-estradiol (E2), uteri from ovariectomized mice were examined for enhanced tyrosine phosphorylation of various receptors and a receptor substrate following treatment with this hormone. Within 4 hr after hormone exposure, extracts showed increased phosphotyrosine (P-Tyr) immunoreactivity at several bands, including 170- and 180-kDa; these bands were still apparent at 24 hr after E2. Analysis of immunoprecipitates from uterine extracts revealed that E2 enhanced tyrosine phosphorylation of the insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) and insulin receptor substrate-1 (IRS-1) by 6 hr. Comparison of supernatants from IRS-1 and control rabbit IgG immunoprecipitates indicated that the 170-kDa P-Tyr band in extracts was equivalent to IRS-1. The receptors for epidermal growth factor, platelet-derived growth factor, and basic fibroblast growth factor did not exhibit an E2-induced increase in P-Tyr content. The nonestrogenic steroid hormones examined did not stimulate the P-Tyr content of IGF-1R or IRS-1. Immunolocalization of P-Tyr and IRS-1 revealed strong reactivity in the epithelial layer of the uterus from E2-treated mice, suggesting that the majority of P-Tyr bands observed in immunoblots originate in the epithelium. Since hormonal activation of IRS-1 is epithelial, estrogen-specific, and initiated before maximal DNA synthesis occurs following treatment with hormone, this protein, as part of the IGF-1R pathway, may be important in mediating estrogen-stimulated proliferation in the uterus.

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.

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

Endocrine-disrupting compounds: A review of their challenge to sustainable and safe water supply and water reuse

The relevance of endocrine-disrupting compounds as potential contaminants of drinking water is reviewed, particularly in the reuse of wastewater. Growing populations and increasing intensification of land and water use for industry and agriculture have increased the need to reclaim wastewater for reuse, including to supplement the drinking water supply. The variety of anthropogenic chemicals that have been identified as potential endocrine disruptors in the environment and the problems arising from their use as human and livestock pharmaceuticals, as agricultural chemicals and in industry are discussed. The potentially adverse impact of these chemicals on human health and the ecology of the natural environment are reviewed. Data for the removal of estrogenic compounds from wastewater treatment are presented, together with the comparative potencies of estrogenic compounds. The relative exposure to estrogens of women on oral contraceptives, hormone replacement therapy, and through food consumption is estimated. A brief overview of some methods available or under development for the assessment of estrogenic activity in environmental samples is provided. The review concludes with a discussion of the directions for further investigation, which include human epidemiology, methodology development, and wastewater monitoring. (C) 2006 Wiley Periodicals, Inc.

KRAS variation and risk of endometriosis

Endometriosis is a common gynaecological disease with symptoms of pelvic pain and infertility which affects 7-10% of women in their reproductive years. Activation of an oncogenic allele of Kirsten rat sarcoma viral oncogene homologue (KRAS) in the reproductive tract of mice resulted in the development of endometriosis. We hypothesized that variation in KRAS may influence risk of endometriosis in humans. Thirty tagSNPs spanning a region of 60.7 kb across the KRAS locus were genotyped using iPLEX chemistry on a MALDI-TOF MassARRAY platform in 959 endometriosis cases and 959 unrelated controls, and data were analysed for association with endometriosis. Genotypes were obtained for most individuals with a mean completion rate of 99.1%. We identified six haplotype blocks across the KRAS locus in our sample. There were no significant differences between cases and controls in the frequencies of individual single-nucleotide polymorphisms (SNPs) or haplotypes. We also developed a rapid method to screen for 11 common KRAS and BRAF mutations on the Sequenom MassARRAY system. The assay detected all mutations previously identified by direct sequencing in a panel of positive controls. No germline variants for KRAS or BRAF were detected. Our results demonstrate that any risk of endometriosis in women because of common variation in KRAS must be very small.