DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO CEARÁ PROGRAMA DE DOUTORADO INTEGRADO EM ZOOTECNIA TÓPICOS ESPECIAIS EM REPRODUÇÃO E LACTAÇÃO DETERMINAÇÃO E DIFERENCIAÇÃO SEXUAL Doutorando: Rodrigo Vasconcelos de Oliveira Orientador: Arlindo de Alencar Araripe Moura

2. DESENVOLVIMENTO SEXUAL XY Fatores trancriptacionais Receptores hormonais Hormônios Genes XX

3. DETERMINAÇÃO SEXUAL • Em mamíferos é definida pela constituição cromossômica sexual do zigoto. cromossômica gonadal fenotípica

4. DIFERENCIAÇÃO SEXUAL • É o processo de desenvolvimento das diferenças entre machos e fêmeas a partir de zigoto indiferenciado. cromossomos sexuais genes gônadas genitália externa hormônios comportamento

5. DIFERENCIAÇÃO SEXUAL • Primária • Gonadas • Secundária • Genitália externa, Comportamento

6. Embriologia mesonéfron Crista gonadal mesentério D. Muller D. Wolff Crista gonadal Mesentério Reto Intestino Alantóide Cordão nefrogênico

7. Fig 1. Esquema da diferenciação sexual Genitália interna feminina ovário DAX-1 WNT4a Folículo (E2) C. foliculares C. tecais SF-1 D. Paramesonéfrico (Muller) Crista Gonadal Gônada bipotencial WT1 SRY Seio Urogenital C. Sertoli x AMH SF-1 SRY SOX-9 C. Leydig T4 DHT Pênis próstata testículo D. Mesonéfrico (Wolff) Genitália interna masculina) Wilhelm et al., 2007

8. GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene SRY (Sex-determining Region of Y Chromossome) • Cromossomo Y (braço curto) • 1 éxon => ptn SRY (204 aa) • Ptn SRY • Domínio central de ligação ao DNA (HMG box) Agente indutor da determinação sexual masculina Koopman et al. 1991 Werner et al., 1995

9. GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Locus DSS (Dosage Sensitive Sex Reversal) • Gene DAX1 (gene 1 da região crítica DSS) • Cromossomo X • 2 exons: Ptn DAX-1 (470 aa) • Superfamília dos receptores nucleares • Interage com receptor de E2 • Desenvolvimento do ovário

10. GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene SF-1 (Gene do fator esteroidogênico 1) • Cromossomo 9 • 7 exons: Ptn SF-1 (461 aa) • Superfamília dos receptores nucleares • Regulador da função endócrina no H-H-G. • Expresso em momentos cruciais: • Gônada bipotencial antes da determinação testicular • Células de Sertoli regulando a expressão do gene do hormônio anti-mülleriano (HAM) • Células de Leydig regulando a produção dos hormônios esteróides. Luo et al., 1994

11. GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene WT1 (Gene supressor do tumor de Wilm’s) • Cromossomo 11 • 10 exons (2 alt. 5 e 7): + isoformas => ≠ gens • Ptn WT1: fator de transcrição (+ ou -) • Desenvolvimento renal e gonadal precoce Luo et al., 1994; Wilhelm & Englert, 2001

12. GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene SOX-9 (Gene HMG box relacionado ao SRY 9) • Cromossomo 17 • 3 exons => Ptn SOX-9 509 aa • Fator transcriptacional (Família dos genes SOX) • HMG box ≈ PTN SRY • Testículos em desenvolvimento (Cels. De Sertoli) • Regulado: SRY e DAX-1 (Locus DSS) MANSUR et al., 1994; Kent et al., 1996

13. GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene WNT4 (Wingless-type mouse mammary tumor virus integration site member 4) • Cromossomo 1 • 5 exons => Ptn 193 aa • Glicoproteína sinalizadora extracelular • Desenvolvimento do ovário e Ductos de Muller VAINIO et al., 1999

14. Fig 1. Esquema da diferenciação sexual em mamíferos Genitália interna feminina ovário DAX-1 WNT4a Folículo (E2) C. foliculares C. tecais SF-1 D. Paramesonéfrico (Muller) Crista Gonadal Gônada bipotencial WT1 SRY Seio Urogenital C. Sertoli x AMH SF-1 SRY SOX-9 C. Leydig T4 DHT Pênis próstata testículo D. Mesonéfrico (Wolff) Genitália interna masculina) Wilhelm et al., 2007

15. Fig 2. Expressão gênica durante a diferenciação sexual de ratos machos e fêmeas. Swain, A. & Lovell-Badge, R. (2009)

16. Fig 3. Consequências do fenômeno de “crossing over” entre cromossomos sexuais X e Y. HAQQ, C.M. & DONAHOE, P.K. (1998)

17. Fig 4. Secção transversal em embrião evidenciando o sistema genito-urinário. Crista genital Intestino Crista genital Cordão nefrogênico

18. Fig 5. Desenvolvimento das gônadas bipotenciais representado em secção transversal Aorta D. Wolff C.G.P. D. Wolff C.G.P. Túbulo mesonéfrico Túbulo mesonéfrico Mesênquima. D. Muller Mesentério Mesentério Epitélio celômico da Crista Genital Proliferação do epitélio celômico

19. Fig 6. Diferenciação das gônadas bipotenciais no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal. MACHO FÊMEA D. Wolff D. Wolff C.G.P. C.G.P. D. Muller D. Muller Túbulo mesonéfrico Túbulo mesonéfrico Epitélio celômico Epitélio celômico Cordões gonadais Degeneração : cordões gonadais

20. Fig 7. Diferenciação das gônadas no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal. MACHO FÊMEA C.G.P. Oôgonia Desenvolvimento D. Wolff D. Wolff D. Muller D. Muller Tûnica albugínea Mesotélio ovariano Túbulo mesonéfrico Túbulo mesonéfrico Cordões gonadais degenerados Cordões testiculares

21. Fig 8. Diferenciação das gônadas no macho (esquerda) e na fêmea (direita) representada em secção transversal. MACHO FÊMEA Atrofia D. Wolff Folículo primordial C.G.P. D. Wolff Atrofia D.Muller Tûnica albugínea Cordões gonadais degenerados D. Muller Mesótélio ovariano Tubulos mesonéfricos Cordões testiculares

22. Origem embrionária das células testiculares e ovarianas Céls. Germinativas Primordiais MACHO Espermatogônia Oôgonia FÊMEA Epitélio celômico Cels. Sertoli Céls. Granulosa Céls. Mesênquimais Céls. Leydig Céls. Teca Levy et al., 2006

23. Fig 9. Diferenciação gonadal no macho representada em corte transversal MACHO MACHO C.G.P. rodeada C. Sertoli Canais eferentes Rete testis Epidídimo D. Wolff Ducto deferente Tûnica albugínea Tubulos seminíferos Tubulos mesonéfricos Tubulos seminíferos

24. Fig. 10. Organização das Células de Sertoli (verde) e Células Germinativas Primordiais (vermelho) durante a da diferenciação testicular. Frojdman et al., 1992

25. Fig.11. Organização das Células da granulosa e Células Germinativas Primordiais durante a da diferenciação ovariana

26. Tab 1. Cronologia da diferenciação das gônadas em ratos, bovinos e seres humanos.

27. Tab 2. Cronologia da oogênese e da foliculogênese em ovários de fetos bovinos e ovinos. Russe, I. 1983

28. DIFERENCIAÇÃO SEXUAL DO TRATO GENITAL NO MACHO • Depende de 3 hormônios: • Hormônio antimulleriano (HAM) • Andrógenos: • Testosterona: • Desenvolvimento do D. Wolff => Genitália Interna • Dihidrotestosterona: • Genitália externa: pênis, bolsa escrotal • Insl3 ( Fator 3 Tipo Insulina) • Cromossomo 19 • Cels. Leydig • Descida testicular

29. HORMÔNIO ANTI-MULLERIANO • Glicoproteína da Superfamília do TGFβ • (fator transformador de crescimento-β) • Cromossomo 19 • Gene 5 exons (região promotora : SF-1(WT-1), SRY e SOX-9): 560 aa • Células de Sertoli • Regressão dos D. de Muller, descida testicular e regula produção andrógenos (- expressão de genes de enzimas da síntese da T4) Nacthigal et al., 1998

30. HORMÔNIO ANTI-MULLERIANO • Receptor para HAM • receptores de membrana treonina/serinaquinase tipo I e II • Receptor HAM tipo II (D. de Muller) • Cromossomo 12 • 11 exons Nacthigal et al., 1998

31. Fig.12. Desenvolvimento embrionário do trato genital no macho e na fêmea. Ducto Wolff FÊMEA MACHO Ducto Muller Testosterona HAM

32. AÇÃO DA TESTOSTERONA NA DIFERENCIAÇÃO SEXUAL DO MACHO 5α redutase Genitália externa T4 DHT Genitália interna e características sexuais secundárias (pós-natais) Testosterona (T4) T4 Aromatase Hipotálamo T4 E2 Femea ? α-fetoproteína

33. Fig. 13 Diferenciação dos genitais internos no macho e na fêmea representada em secção longitudinal. Alantóide Tubérculo genital Seio Urogenital Cloaca MACHO FÊMEA Testosterona Bexiga Canal utero-vaginal Bexiga Seio Urovaginal Porção pélvica Porção fálica Reto Reto Períneo

34. Fig. 14. Diferenciação dos genitais internos no macho e na fêmea representada em secção longitudinal. MACHO FÊMEA Testosterona Útero Ureter Cérvice Úraco Vagina Bexiga D.deferente Uretra prostática Reto V. seminal Uretra Períneo Reto Bulbo-uretral

35. Fig. 15. Desenvolvimento embrionário dos genitais externos Ânus Períneo Intumescência genital Prega cloacal Membrana cloacal Prega uretrall Orifício urogenital Tubérculo genital Tubérculo genital

36. Fig. 16. Desenvolvimento embrionário dos genitais externos MACHO FÊMEA Dihidrotestosterona Grandes lábios vulvares Ânus Períneo Períneo Bolsa Escrotal Hímen Pequenos lábios vulvares Óstio uretral Glânde Clitóris Meato urinário Orifício urogenital

37. Fig. 17. Regiões dependentes de testosterona e diidrotestosterona no sistema genital do macho. Testosterona Dihidrotestosterona

38. Descida testicular Migração transabdominal Gen Insl3 HAM T4 Testículo Cavidade peritonial Migração inguino-escrotal Pênis Ducto deferente Gubernáculo testis Canal inguinal Zimmerman et al., 1999

39. Tab 3. Cronologia da diferenciação do trato genital em ratos, bovinos e humanos.

40. CONSIDERAÇÕES FINAIS A elucidação da rede de gens e proteínas potencialmente envolvidos na determinação e diferenciação sexual, irá promover avanços na compreensão dos mecanismos moleculares de regulação gênica bem como no diagnóstico e tratamento de desordens intersexuais.

41. Rodrigo V. de Oliveira oliveirarv@rocketmail.com

43. GENES DOS AUTOSSOMOS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Genes DMRT1 e DMRT2 (Doublesex and Mab-3 Related Transcription Factor 1 and 2) • Cromossomo 9 • proteínas com o núcleo de ligação ao DNA (DM-relativo aos genes dsx e mab-3 Muroya et al., 2000

44. GENES DOS CROMOSSOMOS SEXUAIS ENVOLVIDOS NA DIFERENCIAÇÃO GONADAL • Gene ATR-X • Cromossomo X • 35 éxons => Ptn ATRX (NTP) • Ligação homóloga da superfamilia helicase 2