Roles diferentes de las neuronas GnRH  en el control del eje reproductivo

En esencia, el eje neuroendocrino de la reproducción está compuesto por tres componentes principales, los cuales actúan de manera coordinada para controlar el inicio de la pubertad y posteriormente para mantener la fertilidad.  La secreción pulsátil de hormona liberadora de gonadotropina (GnRH) por el hipotálamo estimula en la hipófisis anterior la liberación de  hormona luteinizante (LH) y hormona estimulante del folículo (FSH). A su vez, las dos gonadotropinas actúan sobre las gónadas para estimular la maduración de los gametos y la síntesis de los esteroides sexuales.  El eje incluye también importantes asas de retroalimentación. Por ejemplo, el esteroide ovárico estradiol usualmente ejerce una acción de retroalimentación negativa sobre la liberación de GnRH, pero alrededor del tiempo de la ovulación, el estradiol ejerce una acción de retroalimentación positiva que causa la producción de un pico de LH, el cual actúa como disparador de la ovulación. Tradicionalmente, la explicación de estos efectos radicalmente diferentes del estradiol  es que las neuronas GnRH responden de manera diferente a los bajos y a los altos niveles  del esteroide –negativamente cuando los niveles de estradiol  son bajos y positivamente cuando los niveles son altos. Se parte de  la presunción que las neuronas GnRH son relativamente homogéneas, a pesar de su patrón de distribución difusa, y que, individualmente, las neuronas GnRH tienen la capacidad para responder negativamente y positivamente a los niveles de estradiol.  Hallazgos recientes, especialmente en primates, sugieren que esa presunción es incorrecta. No sólo se han observado poblaciones de neuronas GnRH morfológicamente distintas sino también  que esas poblaciones de neuronas  expresan diferentes formas moleculares de  la GnRH. Más aún, las poblaciones de neuronas GnRH  respondieron de manera diferente al estradiol, lo que sugiere que las acciones de retroalimentación negativa y positiva son mediadas por diferentes poblaciones de neuronas GnRH.

En los humanos, las neuronas GnRH exhiben tres tipos morfológicamente distintos: (1) neuronas pequeñas, ovales o fusiformes, localizadas primariamente en el hipotálamo mediobasal, el área preóptica ventral y la zona periventricular; (2) neuronas pequeñas, ovales, localizadas en el septum, región preóptica dorsal  y esparcidas desde el núcleo del lecho de la estría terminal a la amígdala; (3) neuronas grandes, redondas, esparcidas en el cerebro anterior, la amígdala, el pallidum ventral y el putamen.  Las neuronas tipo 1 y 3  tienen propiedades bioquímicas diferentes: difieren en su capacidad para  expresar receptores de glutamato y estrógenos. Por otra parte, no está claro si las neuronas tipo 2 y 3 tienen algún papel fisiológico en el control de la síntesis de gonadotropinas.

Actualmente está claro que los humanos  expresan una segunda forma de GnRH. La GnRH II es también efectiva para estimular la liberación de gonadotropinas (actúa sobre el mismo receptor de la GnRH I), pero las neuronas que  la producen  son completamente distintas de las que producen la GnRH I. Aunque las dos moléculas son codificadas en cromosomas diferentes, la GnRH II muestra 70% de similitud con la GnRH I a nivel de aminoácidos. Por otro lado, las dos GnRH tienen patrones de distribución  diferentes: la expresión de GnRH I sigue un patrón difuso en el hipotálamo mientras que la GnRH II está concentrada en núcleos específicos del hipotálamo: paraventricular, supraóptico, supraquiasmático e  hipotálamo mediobasal.  

Aunque tanto la GnRH I como la GnRH II pueden estimular la liberación de gonadotropinas in vitro e in vivo, las neuronas que las producen muestran marcadas diferencias en sus respuestas al estradiol.  En primer lugar, el gen GnRH II, a diferencia del gen GnRH I,  contiene elementos de respuesta de estrógenos y las neuronas GnRH II expresan receptores de estrógenos (ERβ). En segundo lugar, la expresión del gen GnRH II aumenta en el hipotálamo mediobasal después de la exposición a estradiol, mientras que la expresión del gen GnRH I disminuye. Esta observación es consistente con la hipótesis que establece que las distintas poblaciones de neuronas GnRH responden diferencialmente al estradiol, esto es,  las neuronas GnRH II son las mediadoras primarias  de la acción de retroalimentación positiva del estradiol, mientras que las neuronas GnRH I  son las mediadoras primarias de la acción de retroalimentación negativa. Es consistente también con los hallazgos  de los estudios que demuestran que la expresión del gen GnRH I es elevada cuando los niveles de estradiol son muy bajos.

Por otra parte, los estudios sobre   el ciclo menstrual de macacus Rhesus reportan que  la expresión del gen GnRH I no muestra cambios significativos a lo largo del ciclo, mientras que el gen GnRH II muestra un marcado incremento durante la fase folicular tardía, precisamente cuando los niveles de estradiol son elevados y se produce el pico preovulatorio de LH. Sobre la base de la relación positiva entre  el estradiol y la expresión del gen GnRH II y la íntima relación temporal entre la elevada expresión del gen GnRH II y el pico de LH de la fase folicular tardía, se ha propuesto que las neuronas GnRH II juegan un papel causal dominante en el pico preovulatorio de LH, mientras que las neuronas GnRH I median la retroalimentación negativa del estradiol  sobre la liberación tónica de gonadotropinas. De acuerdo con esta hipótesis, el ciclo menstrual es manejado por la acción coordinada de dos poblaciones separadas de neuronas GnRH – una población (GnRH I) responde al estradiol de una manera negativa y está involucrada en la estimulación del ovario durante la fase folicular del ciclo, mientras que la otra población (GnRH II) responde al estradiol  de una manera positiva y estimula a la hipófisis anterior a  producir el pico preovulatorio de LH. En conclusión, el rol primario de la acción  de las neuronas GnRH I sobre la hipófisis está dirigido al mantenimiento y modulación  de la liberación tónica pulsátil de gnadotropinas, mientras que el rol primario de las neuronas GnRH II está dirigido hacia la generación del pico preovulatorio de LH.

Fuente: Urbanski HF (2012). Differential roles of GnRH I and GnRH II neurons in the control of the primate reproductive axis.  Frontiers in Endocrinology 3: Article 20.

Receptores de los esteroides ováricos en la glándula mamaria

Los esteroides ováricos, estrógenos y progesterona, tienen un papel importante   en el desarrollo postnatal de la glándula mamaria. Los estrógenos y la progesterona pueden interactuar con receptores de membrana, pero sus funciones biológicas más conocidas  son mediadas por su unión al receptor de estrógenos (RE) y al receptor de progesterona (RP), respectivamente, para activar factores de transcripción dependientes de ligando. RE y RP son miembros de la superfamilia de receptores hormonales nucleares, los cuales contienen dominios funcionalmente distintos pero estructuralmente conservados que incluyen un dominio de unión al ADN, un dominio de unión al ligando próximo al COOH terminal, un dominio NH₂ terminal variable relacionado con la activación/represión transcripcional y los dominios de activación transcripcional AF-1 y AF-2. Específicamente, el AF-1 es un activador transcripcional independiente de ligando en el dominio NH₂ y el  AF-2 es un activador dependiente de ligando localizado en el dominio de unión al ligando y regula la transcripción por asociación con coreguladorestranscripcionales. Hay dos REs (REα y REβ) codificados por distintos genes en cromosomas diferentes y dos isoformas  de RP (RPA y RPB) transcriptos a partir  de promotores diferentes en el mismo gen.

El epitelio mamario contiene células basales, especialmente mioepiteliales, y células luminales.  Los REs y los RPs son expresados en aproximadamente 30% de las células luminales, pero no son expresados en las células basales.  En ausencia de ligando, los receptores hormonales forman complejos con proteínas de shock térmico.  Cuando se unen a la hormona, los receptores se disocian  de las proteínas de shock térmico, se dimerizan y se asocian con el ADN. Los receptores pueden unirse a secuencia específicas del  ADN directamente o indirectamente, interactuando físicamente con otros factores de transcripción como AP-1, SP-1, STAT3 o NF-κB. Los REs y RPs reclutan co-activadores y/o corepresores para producir los cambios transcripcionales.  La regulación de la expresión de genes por estrógenos y progesterona es mediada por la interacción directa de sus receptores nucleares con proteínas co-reguladoras  y componentes del complejo de iniciación de la transcripción ARN polimerasa II. Funcionalmente, las moléculas coreguladoras pueden ser divididas en coactivadoras y coreguladoras. Las moléculas coactivadoras incluyen  miembros de la familia SRC/p160, proteínas ligasas deubiquitina, p300/CBP y proteínas relacionadas, las cuales  poseen actividad enzimática para modificar las histonas y relajar la cromatina promoviendo la transcripción.  Específicamente, las proteínas SRC y p300/CBP tienen actividad acetiltransferasa de histona, mientras que la proteína asociada con E6 tiene actividad ligasa de ubiquitina.  Las moléculas corepreesoras, como N-CoR y SMRT, forman complejos con las desacetilasas de histonas y estabilizan la cromatina. Los corepresores presentan alta afinidad por las desacetilasas de histonas, lo cual aumenta la represión de los genes blanco de los esteroides ováricos.

Además de los mecanismos genómicos, los esteroides ováricos activan eventos de señalización no genómicos  que involucran la interacción con receptores de factores de crecimiento  y receptores acoplados a proteína G en el citoplasma y la generación de segundos mensajeros que disparandiversas rutas de transducción. Los receptores de los esteroides ováricosson capaces de activar varias rutas de señalización intracelulares. El REα puede activar Src-kinasas y disparar  las rutas de señalización del receptor del factor de crecimiento epidérmico (EGFR), la proteína kinasa activada por mitogeno (MAPK) y la fosfatidilinositol-3 quinasa (PI3K).El PR puede disparar las rutas de señalización MAPK y Akt. Al mismo tiempo, otras rutas de señalización intracelular interfieren con  la señalización de RE y RPfosforilándolos  en múltiples sitios y modulando su función. En particular, la fosforilación es importante para la actividad transcripcional del REα. El REα esfosforiladoen el residuo Ser-188 por la MAPK después de la activación del EGFR por el EGF o  por los estrógenos. Otros sitios de fosforilación, como Ser-305 y Thr-331, afectan las interacciones RE-coactivador. La fosforilación de Thr-331 es requerida también para la localización nuclear del REα y su activación transcripcional.  Sin embargo, no sólo los residuos serina y treoninason fosforilados en el REα, también el residuo tirosina 537, que es un sustrato para la familia de kinasassrc, es requerido para la conformación óptima del REα.  Por otro lado, la evidencia acumulada señala que una misma ruta de señalización  puede activar los receptores  hormonales por varios mecanismos. Por ejemplo, la proteína kimasa A  puede fosforilar directamente y por tanto activar al REα, o puede a través del AMPc activar la transcripción mediada por REα. Adicionalmente, la PKA fosforila a la argininametiltransferasa-1 permitiéndole interactuar con el REα. Esta interación, a su vez, es necesaria  para la activación del REα mediada por AMPc. En el caso del RP, los sitios de fosforilación mejor caracterizados son Ser 294, Ser 345 y Ser 400. La foforilación de Ser 294 es importante para la translocación nuclear, la transactivación  dependiente de ligando y la vida media del receptor.  Las progestinas pueden activar al receptor del EGF, lo cual resulta en la activación de cSrc y la regulación negativa de la MAPK. Esta activación a su vez permite la fosforilación del residuo Ser 345 del RP  y la activación de la transcripción. La fosforilación del residuo Ser 294 del RP ha sido implicada en la activación independiente de ligando de Src. La fosforilación  del residuo Ser 400 modula la actividad transcripcional independiente de ligando del  RP.

Los estrógenos y la progesterona juegan roles prominentes durante el desarrollo postnatal de la glándula mamaria, los estrógenos disparan la expansión del sistema ductal rudimentario durante la pubertad vía REα epitelial, mientras que el RP epitelial es requerido durante los ciclos menstruales y el embarazo  para la ramificación lateral. La señal REα es activada cuando los estrógenos son secretados  por los ovarios en la pubertad.  La anfirregulina (AREG), ligando del EGFR,  es el único ligando del EGFR inducido por los estrógenos  en la glándula mamaria puberal y es un mediador paracrino  de la proliferación celular inducida por los estrógenos  que maneja la elongación ductal.  La AREG es una proteína anclada en la membrana de la célula epitelial  que necesita ser clivada por la metaloproteinasa ADAM17 (enzima convertidora de TNFα) para  ejercer su acción en la glándula mamaria.La evidencia acumulada señala que el EGFR no es importante en el epitelio mamario pero si es requerido en el estroma mamario. La AREG actúa vía EGFR sobre las células del estroma, las cuales responden liberando factores de crecimiento fibroblástico (FGFs) y factor de crecimiento similar a insulina-1 (IGF-1) que actúan de manera retrógrada e inducen la proliferación de las células epitelialesluminales. Los estrógenos inducen también otras proteínas como la LCN2, la Hbp17 y la SLP1, pero sus funciones biológicas no son conocidas. En presencia de estrógenos la progesterona induce la ramificación lateral dela glándula mamaria adulta. La célula epitelialluminal responde a la progesterona liberando varios factores: Wnt4, RANKL (receptor activator of NF-κBligand) y calcitonina, los cuales actúan sobre las células vecinas (mioepiteliales) e inducen su proliferación.  En resumen, la activación de RE y RP en la glándula mamaria involucra asas de señalización paracrinas, con un fuerte compromiso del estroma en el caso de la señal RE y de las células mioepiteliales  en el caso de la proliferación celular manejada por RP.

Fuente: Tanos T (2012). ER and PR signaling nodes during mammary gland development. Breast Cancer Research 14: 210-221.

La gonadotropina coriónica humana y sus variantes

La gonadotropina coriónica humana (hGC) es una molécula extrema por varias razones. En primer lugar, es la proteína más ácida de los humanos, algunas variantes de la hGC tienen hasta 15 residuos de ácido siálico por molécula. Por otra parte, algunas variantes de la hGC  son las más glucosiladaas  de las glucoproteínas. Por ejemplo, la hGC contiene 30% de azúcar, la hGC hiperglucosilada  contiene 39%  de azúcar y la  subunidad β libre de la hGC hiperglucosilada contiene 42% de azúcar por peso molecular. Adicionalmente, la hGC es una de las moléculas circulantes  con  mayor vida media, 36 horas en la circulación sanguínea. En segundo lugar, hay 5 variantes únicas  de la hGC, cada una con secuencias idénticas de aminoácidos (una subunidad α y una subunidad β), producidas por diferentes células y con funciones diferentes. La subunidad α de la hGC comprende 92 aminoácidos y 2 oligosacáridos y la subunidad β comprende 145 aminoácidos y 6 oligosacáridos.  Las 5 variantes hGC son: hGC, hGC sulfatada, hGC hiperglucosilada, la subunidad β libre de la hGC y la subunidad β libre de la hGC hiperglucosilada.  En tercer lugar, la hGC y sus variantes son proteínas con un amplio rango de funciones biológicas. Este rango va desde las acciones de la  hGC hiperglucosilada en  la invasión y la implantación del trofoblasto  de la placenta en el miometrio del útero  hasta las acciones de la  hGC y la hGC hiperglucosilada  en  la placentación hemocorial.  Además, la hGC interviene en el crecimiento uterino así como  en otras funciones claves durante el embarazo. La hGC es producida por las células del sincitiotrofoblasto  y la hGC hiperglucosilada por las células de la raíz del citotrofoblasto de la placenta. La hGC sulfatada es producida por la hipófisis de la mujer y controla la esteroidogénesis  durante el ciclo menstrual y la ovulación del oocito. La ruta hGC hiperglucosilada/subunidad β libre de la hGC es actualmente el punto central de la biología del cáncer en lo que respecta  a crecimiento,  invasión y  malignidad.  La subunidad β de la hGC también se encuentra en la molécula del factor de crecimiento transformante β (TGFβ). La evidencia acumulada indica que  hormona hGC producida durante el embarazo y la variante hGC sulfatada producida por la hipófisis actúan  sobre un receptor hGC/hormona luteinizante (LH) para producir una respuesta. En cambio,  la hGC hiperglucosilada y la  subunidad β libre de la hGC tienen acciones autocrinas  y funcionan antagonizando al receptor del TGFβ en las células que las producen. Los niveles de hGC varían ampliamente entre las embarazadas.  En general,  la concentración  sanguínea de hGC aumenta a partir de la implantación (3ª semana de gestación), alcanzando un pico en la décima semana. Los niveles sanguíneos de hGC aumentan exponencialmente durante las primeras 7 semanas de gestación. La concentración de hGC total disminuye lentamente a partir de la décima semana hasta la semana 40 de gestación. La concentración de hGC es 30% del pico en la semana 15 y 18% del pico en la semana 20 y se mantiene en ese valor hasta el término del embarazo.

La hGC, durante el embarazo, además de mantener la producción de progesterona por el cuerpo lúteo por 3-4 semanas,   maneja la placentación hemocorial, un  método eficiente por el cual la madre transfiere nutrientes al feto.  Está bien establecido que la hGC hiperglucosilada maneja el crecimiento del citotrofoblasto y la invasión del trofoblasto en el miometrio y la hGC promueve la fusión de las células  del citotrofoblasto periférico a las células del sincitiotrofoblasto. La hGC hiperglucosilada es la principal forma de hGC producida en las primeras semanas de embarazo con 87% de hGC total en la tercera semana y 51% durante la cuarta semana, la proporción disminuye rápidamente a partir de este punto. La alta concentración de hGC hiperglucosilada al inicio del embarazo podría ser la señal que maneja la implantación profunda de la placenta. La deficiencia de hGC hiperglucosilada (menos de 50%) es causa de fallas en el embarazo.  La hGC y la hGC hiperglucosilada facilitan la implantación de la placenta en el útero y la formación  del trofoblasto velloso.  El blastocisto implantado  forma columnas de  células de citotrofoblasto que se extienden  bajo la influencia de la hGC hiperglucosilada. Mientras tanto, la hGC promueve  la diferenciación de células periféricas para activar células del sincitiotrofoblasto  cercanas a la circulación sanguínea.  La hGC también promueve el desarrollo y crecimiento de las arterias espirales uterinas. La angiogénesis fuerza la protusión  de las arterias hasta alcanzar el trofoblasto velloso invasor.  Adicionalmente, la hGC  promueve la formación de la circulación umbilical en el tejido velloso y la formación del cordón umbilical. El trofoblasto velloso, la sangre de las arterias espirales maternas y la circulación umbilical fetal constituyen la placentación hemocorial, la cual es activa a partir de la décima semana de gestación.  La sangre materna llena las cámaras deciduales, los nutrientes (oxígeno, glucosa, aminoácidos, etc.) pasan a través  de las células del sincitiotrofoblasto de las vellosidades placentarias  y son absorbidos rápidamente por la circulación umbilical.

La hGC es importante en la prevención del rechazo  materno del tejido feto-placentario durante el embarazo. Varios grupos de investigadores han demostrado  la expresión del receptor hGC/LH en el miometrio del útero. La hGC promueve un factor inhibidor anti-macrófago o un factor  inhibidor de la migración de macrófagos, se trata de una citoquina  que modula la respuesta inmune durante el embarazo. Esto reduce la actividad fagocítica de los macrófagos en la interface placenta-útero y previene la destrucción  del tejido feto-placentario, extraño para los macrófagos maternos.  Por otra parte, el crecimiento uterino, en línea con  el crecimiento fetal, es controlado por la hGC. La hGC relaja las contracciones del miometrio durante el embarazo. La hGC actúa  sobre un canal iónico activado por Ca²⁺ para relajar el miometrio y prevenir las contracciones. Los niveles de hGC caen durante las semanas finales del embarazo y se ha sugerido que esta caída puede ser la causa del incremento de las contracciones uterinas en las semanas previas al parto. Por otra parte, estudios recientes señalan que el receptor hGC/LH ha sido identificado en el cerebro de la mujer adulta. Este receptor está ´presente en varias áreas  del cerebro como hipocampo, hipotálamo y tallo cerebral. El hallazgo de un receptor de hGC  en estas partes del cerebro puede explicar porque ocurren la hiperemesis gravídica, las  nauseas o los vómitos durante el embarazo normal.

El blastocisto preimplantación secreta hGC en el espacio uterino, la cual es tomada por receptores hGC/LH en la superficie de la decidua. La  respuesta, es la preparación de la decidua para la implantación. Estas comunicaciones no vasculares por la hGC son críticas para un embarazo satisfactorio. Estudios recientes han demostrado la importancia de la señal preimplantación de la hGC. Esta señal hGC  causa directamente inmunotolerancia y angiogénesis en la interface  materno-fetal. La hGC también incrementa el número de células killer naturales que juegan un papel clave en el embarazo.

El receptor hGC/LC ha sido identificado en órganos fetales como hígado, riñón, pulmón, bazo e intestino. El receptor, sin embargo, está  completamente ausente en esos mismos órganos en el adulto, al parecer desaparece en el nacimiento.  Se ha sugerido que la hGC puede promover el crecimiento y la diferenciación en el feto. El feto humano produce su propia hGC en hígado y riñón y las concentraciones en la circulación fetal son menores que las concentraciones maternas, lo que sugiere que la secreción placentaria solamente es dirigida hacia la circulación materna.

La hGC sulfatada es producida por la hipófisis en paralelo con la LH pero en menor cantidad (aproximadamente 1/50 de la LH circulante). Sin embargo, la hGC sulfatada es 50 veces más potente que la LH y puede tener un efecto comparable  al de la LH en la producción de androstenediona durante la fase folicular del ciclo menstrual, la promoción de la ovulación,  la formación del cuerpo lúteo y la producción de progesterona en la fase luteal del ciclo menstrual.  En la menopausia, los niveles de hGC sulfatada aumentan (pasan de 1-3 mIU/ml a 2-39 mIU/ml) conjuntamente con los niveles de LH y HSH.

Múltiples estudios han demostrado que la subunidad β libre de la hGC y su producto de degradación urinario son marcadores tumorales de una alta proporción de canceres. La subunidad β libre de la hGC bloquea la apoptosis de las células cancerosas  y aumenta el crecimiento y malignidad, algo que previamente había sido demostrado con la variante hGC hiperglucosilada. Las células cancerosas secretan la hGC hiperglucosilada o la subunidad β libre, las cuales de una manera autocrina se unen al receptor de TGFβ y lo antagonizan promoviendo el crecimiento celular y bloqueando la apoptosis. Como resultado del antagonismo las células producen y secretan colagenasas y metaloproteinasas.  Hay dos clases de canceres relacionados con las variantes de hGC. El tipo1 es un cáncer de células productoras de hCG hiperglucosiladas desde el inicio de la malignidad. La hGC hiperglucosilada modula completamente  el crecimiento, las metástasis y el grado del cáncer. En este tipo de cáncer  se incluyen el coriocarcinoma y los canceres de células germinales de ovario y testículo. El segundo tipo de canceres incluye  cáncer de pulmón, cáncer de mama, leucemia y linfomas, los cuales en su estadio avanzado son capaces de producir la subunidad β libre de la hGC que toma el control del avance del cáncer.  Algunos investigadores proponen que la hGC hiperglucosilada maneja la implantación de la placenta de una manera similar a su acción sobre la célula cancerosa. La implantación de la placenta pasa a través de la decidua uterina, el estroma uterino y el tejido conectivo en el miometrio. La placenta normalmente se implanta en 1/3 de profundidad del miometrio  (aproximadamente 40%  de la profundidad del útero) y en este proceso utiliza las colagenasas y metaloproteinasas inducidas por la hGC hiperglucosilada en las células del citotrofoblasto.  La hGC hiperglucosilada también estimula el crecimiento de la placenta promoviendo autocrinamente el crecimiento de las células del citotrofoblasto.

Fuente: Cole LA (2012). hCG, the wonder of today^,science. Reproductive Biology and Endocrinology 10:1-24.

Crecimiento y atresia folicular en el ovario

El desarrollo del folículo ovárico es un proceso regulado por factores endocrinos, paracrinos y autocrinos que actúan coordinadamente. Sin embargo, la gran mayoría de folículos (más de 99%)  fallan en alcanzar el estadio preovulatorio porque sufren un proceso degenerativo llamado atresia. Los mecanismos que regulan el crecimiento y la atresia  folicular incluyen la regulación sistémica por las gonadotropinas  y la regulación intra-ovárica por esteroides gonadales, factores de crecimiento, citoquinas y proteínas intracelulares.  Las células granulosas del folículo en particular producen moléculas que son cruciales para  la regulación precisa del  crecimiento y la atresia folicular.

En el ovario, la foliculogénesis comienza con la formación de los folículos primordiales (oocitos rodeados por una capa de células granulosas aplanadas) que ocurre antes  o inmediatamente después  del nacimiento.  Después de la pubertad, en cada ciclo menstrual y a lo largo de la vida reproductiva de la mujer, una cohorte de folículos primordiales comienzan a crecer en procura de alcanzar la ovulación. Los folículos primordiales son activados para que se conviertan en folículos primarios (aquellos con una capa de células granulosas cuboidales) y posteriormente en folículos secundarios (aquellos con células granulosas estratificadas pero sin un antro). Después de la formación del folículo secundario,  comienzan a emerger las células tecales que forman una capa alrededor de las capas granulosas.  Con la maduración de las células tecales y la formación una red vascular en la capa de células tecales  se forman los folículos antrales  que  eventualmente podrían alcanzar la ovulación. De  manera que un folículo antral está  compuesto por tres compartimientos: un oocito y dos clases de células somáticas,  las células granulosas y las células tecales.  Las células granulosas comprenden la granulosa del cúmulus y la granulosa mural y las células tecales se dividen en la teca interna y la teca externa. Aunque la atresia puede ocurrir en cualquier estadio de la foliculogénesis, la mayoría de los folículos se vuelven atrésicos durante el estadio antral.  

El desarrollo del folículo preantral, a diferencia del folículo antral,  no requiere estrictamente  de la estimulación por las gonadotropinas hipofisiarias. Las gonadotropinas hipofisiarias, hormona estimulante del folículo  (FSH) y hormona luteinizante (LH), cuya secreción  es estimulada por la hormona liberadora de gonadotropinas (GnRH) derivada del hipotálamo, proporcionan los mecanismos primarios que controlan la selección y dominancia folicular a través  de asas de retroalimentación  en el eje hipotálamo-hipófisis-ovario.  La FSH es la principal hormona que controla el crecimiento folicular provocando la secreción de estradiol e inhibina  en el folículo dominante. Las células granulosas producen inhibina, mientras las células tecales producen andrógenos  que son usados por las células granulosas para sintetizar estradiol. El estradiol y la inhibina actúan sobre el sistema hipotálamo-hipófisis y disminuyen la secreción de FSH para suprimir   el crecimiento de los folículos subordinados. El folículo dominante adquiere receptores de LH en las células granulosas y transfiere a esta hormona la dependencia  del desarrollo posterior del folículo, lo cual finalmente conduce a la ovulación inducida por un pico de la secreción hipofisiaria  de LH.

Los factores secretados por las células granulosas, estradiol y factor de crecimiento similar a insulina-I (IGF-I) son esenciales para el crecimiento y desarrollo folicular. Si estos factores que promueven la supervivencia son depletados, las células granulosas no sólo pierden  sus funciones sino que también mueren. Las células granulosas son la principal fuente de estradiol y también son uno de los blancos del estradiol, ellas expresan receptores de estrógenos (ERα y ERβ). El estradiol tiene varias acciones sobre las células granulosas: promueven la foliculogénesis, incrementan la expresión de receptores de gonadotropinas e inhiben la apoptosis celular.  Las células granulosas también expresan IGF-I y su receptor (IGF-IR). EL IGF-I promueve un incremento de la respuesta  del folículo dominante a la FSH en el tiempo de la selección de folículos, lo cual constituye el principal mecanismo del IGF-I para asegurar la supervivencia folicular. Otra función del IGF-I en las células granulosas consiste en incrementar la secreción de estradiol. Adicionalmente, el IGF-I promueve la proliferación  y suprime la apoptosis  de las células granulosas. El estradiol y la FSH promueven la síntesis de IGF-I, lo que indica que cada uno de estos tres factores esenciales para el crecimiento folicular, estimulan la expresión de los otros dos y amplifican su efecto pro-supervivencia folicular.

 En los folículos sanos, la capa de células granulosas está alineada  a lo largo de la lámina basal y no se observan células apoptóticas. Las células apoptóticas comienzan aparecer y a incrementar gradualmente su número en los folículos atrésicos tempranos. Finalmente, la mayoría  de células granulosas se vuelven apoptóticas con una severa disrupción de la capa de células granulosa, y estos folículos serán eliminados. Morfológicamente, la apoptosis, en los estadios iniciales de la atresia, es inducida en las células granulosas localizadas en la superficie interna de la capa granulosa, pero no en las células del cúmulus, el oocito o las capas tecales, interna y externa,  lo que sugiere un rol de la apoptosis de la célula granulosa en  el inicio de la atresia folicular. La deprivación de factores que promueven la supervivencia o la estimulación por ligandos mortales es la principal causa de la apoptosis de células granulosas. Estas dos estimulaciones apoptóticas inducen diferentes rutas de señalización intracelular que culminan con  las características comunes de la apoptosis, esto es, la activación de la caspasa-3 (CASP3) y la posterior fragmentación del ADN.

En un folículo sano, la FSH secretada por la hipófisis es esencial para la supervivencia de la célula granulosa. El IGF-I, el estradiol, la interleucina-1β, (IL-1β), la interleucina-6 (IL-6), el factor de crecimiento epidérmico (EGF) y el factor de crecimiento fibroblástico básico (bFGF)  son expresados por la célula granulosa  y actúan como factores pro-supervivencia celular de una manera paracrina/autocrina. El IGF-I, la FSH y los factores de crecimiento activan la ruta intracelular PI3K/Akt y ejercen su eficacia anti-apoptosis, en gran parte, fosforilando las  proteínas FOXO (forkhead box O), lo cual las retiene en el citoplasma. El estradiol inhibe la transcripción  de los genes pro-apoptosis p53 y Bax. Los complejos mortales ligando-receptor (FASLG-FAS (CD95) y TRAIL-DcR1) son expresados en la membrana celular. Una molécula intracelular, cFLIP (celular FLICE-inhibitory protein) inhibe  la señal mortal  FASLG-FAS. La  señal TRAIL (TNF-α related apoptosis-inducing ligand) es inhibida  por su receptor DcR1.  Adicionalmente, las proteínas BCL2 (B cell lymphoma/leukemia 2) y BCLX (B cell lymphoma/leukemia X) inhiben la apoptosis mediada por mitocondrias a través de la inhibición de la liberación de citocromo C.

En un folículo atrésico,  las señales de supervivencia celular (FSH, IGF-I, estradiol, IL-6)  disminuyen. Por tanto, el factor de transcripción FOXO es desfosforilado  y transferido al núcleo, donde transactiva los factores pro-apoptosis, FASLG y BCL2LII. Los complejos mortales ligando-receptor (FASLG-FAS y TRAIL-DR4) expresados en la membrana celular, aumentan. La posterior activación de la señal intracelular FADD (FAS associated death domain), CASP8 y CASP3 induce la fragmentación del ADN. La CASP8 también estimula la apoptosis mitocondrial a través de la inducción de las proteínas pro-apoptosis BID (BCL2 interacting domain), BAX, BCL2LII, BAK (BCL2 homologous antagonist/killer), en la membrana mitocondrial. Estas proteínas inician la liberación de citocromo C. Después de la liberación de citocromo C de la mitocondria, el factor activador de apoptosis 1 (APAF1) y la CASP9 median la señal  apoptótica  que conduce a  la activación  de la CASP3.

Fuente: Matsuda F et al. (2012) Follicular growth and atresia in mammalian ovaries: Regulation by survival and death of granulosa cells.  Journal of Reproduction and Development 58: 44-50.