NOVAS BIOTECNOLOGIAS NA PRODUÇÃO E REPRODUÇÃO ANIMAL

Coordenadora: Mônica Rodrigues Ferreira Machado

Entre as aproximadamente 24.000 espécies de peixes encontrados nos rios e oceanos, 96% deles são teleósteos. Estes indivíduos apresentam diferentes estratégias de reprodução que englobam táticas como: hermafroditismo, corte e acasalamento e migração. Porém com as construções de hidroelétricas, urbanização, agricultura e introdução de espécies exóticas têm ocorrido um declínio dos estoques naturais, sendo que a produção de matrizes têm sido cada vez mais necessária. Para tanto também é necessário que estas matrizes tenham um manejo alimentar adequado que promova tanto crescimento quanto aumento da precocidade e prolificidade. Dentre os peixes, existem diferentes tipos de crescimento folicular e oocitário. Assim, podemos citar peixes de desova total e parcelada. Os peixes de desova parcelada apresentam crescimento folicular assincrônico, tendo diferentes tipos de folículos presentes em seu ovário. Já os peixes de desova total apresentam somente um tamanho de folículo em seu ovário, sendo que todos são ovulados em um mesmo momento. Esta variação na dinâmica folicular também influencia no metabolismo durante o processo reprodutivo, sendo que peixes de desova parcelada reproduzem durante o ano todo, enquanto peixes de desova total reproduzem apenas uma vez durante o ano. A maioria dos peixes de desova total fazem migração, não sendo capazes de desovar em ambientes lênticos, dessa forma, a manipulação artificial do seu ciclo para a indução da desova permite a reprodução destes indivíduos no momento desejado e em condições controladas. O ciclo reprodutivo em peixes é separado em duas fases: primeiro ocorre a proliferação, crescimento e diferenciação dos gametas (espermatogênese e vitelogênese). E posteriormente, a maturação e extrusão dos ovócitos e espermatozóides e inseminação. A coordenação destes eventos ocorre pelo eixo hipotalâmico hipofisário gonadal, que após processamento dos estímulos externos e internos inicia a liberação de hormônio liberador de gonadotrofina (GnRH). Estes eventos são inibidos pela dopamina e os conhecimentos acerca da endocrinologia reprodutiva dos peixes são de grande importância prática na reprodução induzida em peixes. O sistema hipotalâmico-hipofisário é responsável pelo início da foliculogênese. Inicialmente ocorre a liberação do hormônio liberador de gonadotrofina (GnRH) que determina a liberação de hormônio folículo estimulante (FSH) e hormônio luteinizante (LH) , enquanto a dopamina as inibe. Utilizando cultura primária de hipófise de tilápias percebeu-se que quando estimuladas com sGnRH ocorre um aumento na fosforilação de ERK1/2, promovendo fosforilação de PKC que por sua vez determina aumento da expressão de hormônio de crescimento (GH) e hormônio luteinizante (LH), mas não de hormônio folículo estimulante (FSH). O aumento do FSH também é determinado pelo GnRH, porém via aumento de AMPc-PKA. Ja a dopamina age diretamente na hipófise inibindo a expressão de receptores de GnRH. Ela também inibe a síntese e liberação de GnRH no hipotálamo e a indução da liberação das gonadotrofinas hipofisárias induzidas por este hormônio . Desta maneira a dopamina funciona como um antagonista fisiológico do GnRH, tanto a nível hipofisário como hipotalâmico. O FSH sintetizado pela hipófise é responsável pela conversão de testosterona produzida pelas células tecais foliculares em estradiol nas células da granulosa, que posteriormente é secretado no sangue. Este aumento nos níveis estrogênicos promove tanto a incorporação da vitelogenina pelos folículos pré vitelogenicos, quanto a síntese do fator promotor da fase M (MPF) pelos folículos, responsável pela maturação do ovócito, determinando o reinício da meiose e quebra da vesícula germinativa (GVBD), condensação do cromossomo, formação do fuso meiótico e progressão para a fase II da meiose . Outro hormônio que induz o MPF é o hormônio anti-mulleriano (MIH), sintetizado durante a fase final de maturação . O MIH estimula a produção de 17 alfa, 20 beta-dihydroxy-4-pregnen-3-one (17α, 20β-DP), que está associada a 17α, 20β-DP para a formação dos esteróides estimuladores da maturação (MIS), pelas células da granulosa e da teca. As gonadotrofinas estimulam a produção de 17 alfa hidroxyprogesterona, convertida posteriormente em 17α, 20β-DP, pelas células foliculares. As altas concentrações de MIS durante a fase final da maturação oocitária, se devem a diminuição da enzima aromatase. Se levarmos em consideração a esteroidogênese, o precursor dos esteróides é a pregnenolona, formada a partir de ácido araquidônico que será convertida em progesterona (P4) e posteriormente pode ser metabolizada em 17-hidroxi progesterona (17P4), pela 17α hidroxilase (CYP17). A 17P4 é posteriormente convertida em androstenediona (AD) pela C17, 20 liase (CYP17) ou em 17α, 20β-dihidroxiprogesterona (17α, 20β-DP) pela 20β hidroxiesteroide dehidrogenase (20β-HSD). A 17α, 20β-DP têm sido identificada como esteroide indutor de maturação (MIS) em diferentes espécies de teleósteos. O aumento da concentração de MIS promove uma retroalimentação positiva no aumento da concentração sérica de LH e, estes hormônios em conjunto determinam o fim do processo de maturação. A ovulação caracteriza-se pelo rompimento dos folículos, liberando os oócitos na cavidade do ovário, sob o controle do hormônio prostaglandina e/ou pelo MIS a partir da ação do LH. O processo de desova ocorre quando a fêmea, na presença do macho ou por compressão abdominal, libera os oócitos com a finalidade de serem fertilizados pelos espermatozóides. Mediante o explanado se fazem necessárias o desenvolvimento de novas tecnologias para produção e reprodução de peixes tropicais, que estão relacionadas tanto com novas famílias de hormônios para indução da reprodução, como sistemas de delivery de hormônios e desenvolvimento de biotécnicas tais como criopreservação de gametas, gônadas e embriões. Além disso metodologias experimentais que promovam a diminuição de exemplares vivos, levando em consideração as novas tendências de experimentação in vitro determinam a necessidade do desenvolvimento de técnicas voltadas para cultivo in vitro de gônadas (ovário artificial). Porém devido ao custo de reprodutores e a piracema esses estudos são limitados. Nesse contexto o zebrafish entra como modelo experimental. O peixe-zebra (Danio rerio) é um peixe tropical teleósteo, cipriniforme, da família dos ciprinídeos. É uma espécie ovípara ornamental, muito apreciada por aquariófilos, com tempo de vida médio entre três e cinco anos. É um importante organismo modelo, frequentemente utilizado em pesquisas genéticas e análises voltadas para a biologia do desenvolvimento. Como muitos cyprinídeos, sua desova é feita por dispersão dos ovos, seguida pela dispersão do esperma do macho, não apresentando cuidado parental. O peixe zebra, em condições de biotério, costuma atingir a maturidade sexual entre 3 e 6 meses após a fertilização, podendo variar de acordo com as condições ambientais, incluindo densidade populacional, temperatura e disponibilidade de alimentos. Devido a essas possíveis variações, é mais apropriado relacionar a maturidade reprodutiva ao tamanho do que à idade. Um tamanho de aproximadamente 23mm corresponde à maturidade reprodutiva da espécie. D. rerio é um organismo modelo muito utilizado em estudos genéticos e de desenvolvimento de vertebrados. O peixe tem um banco de dados on-line próprio, onde são depositadas informações genéticas, embriológicas, genômica e do desenvolvimento, o ZFIN. A espécie foi o primeiro vertebrado a ser clonado e uma das poucas espécies de peixe que foram enviadas ao espaço. Como um organismo biológico modelo, o peixe-zebra possui inúmeras características que favorecem o seu estudo em diversas áreas do conhecimento. O seu genoma foi completamente sequenciado e seu desenvolvimento embrionário é muito rápido, e seu embrião é relativamente grande, transparente e com desenvolvimento externo.