Caracterización de genes asociados a la regulación estacional anual en Gymnotus omarorum como modelo de estudio

Abstract

Los organismos que habitan en ambientes estacionales han desarrollado mecanismos para ajustar su fisiología y comportamiento a los cambios circanuales del entorno. En vertebrados, la reproducción estacional está regulada por diversas señales ambientales, siendo el fotoperiodo el principal modulador. Los animales integran señales lumínicas y regulan la actividad del eje hipotalámico-pituitario-gonadal (HPG), sincronizándolo con la época óptima para la reproducción. Para lograr este ajuste estacional, es fundamental que se codifique la duración del día, proceso que, en mamíferos y aves depende del metabolismo tiroideo. La hormona estimulante de la tiroides, producida en la pars tuberalis (PT) de la hipófisis, activa localmente las enzimas reguladoras de las hormonas tiroideas (Dio2 y Dio3) en el hipotálamo medio basal, desencadenando una cascada molecular altamente conservada. Si bien este sistema ha sido ampliamente estudiado en mamíferos y aves, su presencia en peces ha sido poco explorada. En este estudio, se investiga la existencia de un mecanismo de regulación estacional en Gymnotus omarorum, un pez eléctrico autóctono de Uruguay, mediante la caracterización de la expresión diferencial de los genes asociados a la estacionalidad en dos momentos del año: invierno y verano. Mediante un enfoque integral que combina una revisión bibliográfica, análisis anatómicos, técnicas histológicas y análisis moleculares, se logró identificar y delimitar una región cerebral comparable a la PT de aves y mamíferos, en la que se presume la localización del órgano responsable de la regulación de la reproducción estacional en peces, conocido como saccus vasculosus. Paralelamente, se optimizó e implementó la técnica de qPCR para evaluar la expresión de genes asociados a la estacionalidad, específicamente dio2 y dio3. Los resultados obtenidos sugieren un patrón diferencial de expresión entre invierno y verano, aportando evidencia iniciales de la existencia de un mecanismo de regulación local de las hormonas tiroideas, en concordancia con lo descrito para otros grupos. Comprender estos mecanismos en un modelo evolutivamente antiguo permitirá esclarecer la conservación de las vías de sincronización estacional en vertebrados y su impacto en la fisiología y el comportamiento. Dado que en humanos la estacionalidad influye en procesos como la reproducción, la salud mental y los trastornos afectivos estacionales como el SAD, el estudio de modelos animales como G. omarorum puede aportar información clave sobre la evolución y funcionalidad de estos sistemas, con potenciales aplicaciones en la comprensión y tratamientos de patologías humanas asociadas a la ritmicidad anual.