Testicular development of the Mongolian gerbil : postnatal differentiation of germ and Leydig cells

O gerbilo da Mongólia (Meriones unguiculatus) tem sido utilizado de maneira crescente em estudos sobre o sistema genital masculino. Alguns aspectos da espermatogênese e o ciclo do epitélio seminífero dessa espécie são conhecidos, mas investigações sobre o desenvolvimento pós-natal do testículo e diferenciação das suas principais populações celulares são incipientes. Assim, o objetivo desse estudo foi avaliar os eventos envolvidos com a diferenciação das células germinativas e de Leydig durante o desenvolvimento pós-natal, estabelecer o período de maturação testicular, e descrever a dinâmica das populações de células de Leydig do nascimento à senilidade. Foram utilizados gerbilos machos com 1-6 dias, 1-8 semanas, 3 e 18 meses de idade. Os diferentes tipos celulares foram identificados com base em microscopia de luz de alta resolução, microscopia eletrônica de transmissão e imunocitoquímica para marcadores específicos da linhagem germinativa (VASA) e das células de Leydig adultas (enzimas 3β-hidroxiesteróide desidrogenase - 3β-HSD e 11β-hidroxiesteróide esteróide desidrogenase 1- 11β-HSD1). Reações imunocitoquímicas para o receptor de andrógeno (AR), para o marcador de células em proliferação (PCNA) e técnica para marcação de células apoptóticas (TUNEL), bem como análises estereológicas dos componentes testiculares e determinação dos níveis séricos de testosterona e estrógeno também foram efetuadas. O processo de migração dos gonócitos para a membrana basal no gerbilo se estende até a segunda semana pós-natal, sendo seguido da sua rápida diferenciação em proespermatogonias. Diferentemente de outros roedores, os eventos relativos à maturação dos gonócitos e sua diferenciação em células da linhagem espermatogonial é mais longo, ocorrem assincronicamente entre os cordões seminíferos e estão associados à perda de sensibilidade ao andrógeno. O desenvolvimento da população de células de Leydig adultas (CLA) envolve quatro estágios progressivos de maturação: as células de Leydig adultas progenitoras, as recém-formadas, as imaturas e as maduras, as quais surgiram, respectivamente com duas, quatro, cinco e seis semanas de idade. As células de Leydig adultas maduras exibem núcleo excêntrico e irregular e um canalículo citoplasmático perinuclear. Também apresentam heterogeneidade funcional em relação à expressão do AR e da enzima 11β-HSD1. As mudanças que ocorrem no insterstício testicular do gerbilo durante o desenvolvimento pós-natal são muito similares às encontradas em outros roedores, no entanto, o número de células de Leydig fetais permanece constante até a senilidade. Adicionalmente, o surgimento e aumento da população de células de Leydig adultas ocorrem mais tardiamente em relação a outros roedores. A análise histológica indicou que a maturidade testicular no gerbilo ocorre por volta da décima segunda semana de idade. Os níveis séricos de testosterona aumentaram expressivamente a partir da sexta semana de idade, enquanto os de estrógeno permaneceram constantes até a décima segunda semana de idade. Nos animais senis houve uma queda acentuada de ambos os hormônios. O comprometimento da síntese de esteróides nesse último período decorre do prejuízo funcional das CLA. O presente estudo fornece um panorama abrangente do desenvolvimento testicular do gerbilo da Mongólia, ampliando o conhecimento sobre a biologia reprodutiva dessa espécie e proporcionado os fundamentos para o desenvolvimento de estudos experimentais.The Mongolian gerbil (Meriones unguiculatus) has been increasingly used with studies on the male genital system. Some aspects of spermatogenesis and the seminiferous epithelium cycle of this species are known, but investigations about the postnatal development of testis and differentiation of the main cell populations are incipient. The objective of this study was to evaluate the events involved in differentiation of germ cells and Leydig cells during postnatal development, establish the period of testicular maturation, and describe the dynamics of Leydig cells population from birth to senility. Male gerbils were used with 1-6 days, 1-8 weeks, 3 and 18 months of age. The different cell types were identified based on light microscopy, high-resolution transmission electron microscopy and immunocytochemistry for specific markers of germ line (VASA) and adult Leydig cells (enzyme 3 β-hydroxysteroid dehydrogenase - 3 β-HSD and 11 β- hydroxysteroid steroid dehydrogenase 1 - 11 β-HSD1). Reactions observed for the androgen receptor (AR), for cell proliferation marker (PCNA), technique for marking apoptotic cells (TUNEL), stereological analysis of testicular components and determination of serum levels of testosterone and estrogen were also made. The process of gonocytes migration to the basement membrane in the gerbil extends to the second postnatal week, being followed by their rapid differentiation to proespermatogonia. Unlike other rodents, the events on the gonocytes maturation and differentiation into espermatogonial cell lineage are longer, occur asynchronously between the seminiferous cords and are associated with loss of sensitivity to androgen. The development of the adult Leydig cells (ALC) population involves four progressive stages of maturation: the adult Leydig cell progenitor, newly formed, immature and mature, which appeared respectively with two, four, five and six weeks of age. Mature ALC exhibit irregular and eccentric nuclei and a perinuclear cytoplasmic canaliculus. Also present functional heterogeneity in expression of AR and the enzyme 11 β-HSD1. The changes occurring in gerbil testicular insterstitium during postnatal development are very similar to those found in other rodents, however, the number of fetal Leydig cells remains constant until senility. Additionally, the emergence and increase of ALC population occur later in relation to other rodents. Histological analysis indicated that the testicular maturity in the gerbil occurs around the twelfth week of age. Serum levels of testosterone significantly increased from the sixth week of age, while the estrogen remained constant until the twelfth week of age. In senile animals there were a sharp fall of both hormones. The impairment of the steroid synthesis in this last period comes from the functional injury of the CLA. This study provides a comprehensive overview of the testicular development of the Mongolian gerbil, expanding knowledge about the reproductive biology of this species and providing the foundation for the development of experimental studies