Il comportamento sessuale controllato dal ruolo organizzazionale dell'estradiolo sul sistema neuroendocrino

Gonadal steroid hormones, such as estrogens and androgens, has been involved in the organization of neural circuits, mainly, in the differentiation of sexually dimorphic neuroendocrine, behavioral, and cognitive functions. In particular, estrogens affect the growth, differentiation, and function of the reproductive system, including the mammary gland, uterus, vagina, and ovary. In rodents, Estradiol (E2) allows the development of sexual behaviors (i.e. lordosis in the female and copulation in the male). E2 acts through three receptors: ERα, ERβ and GPR30. To understand the receptorial mechanism by which it performs its functions during the early critical period, when the systems is more susceptible, we treated male and female CD1 mice from post-natal day (PND) 5 to PND12, with subcutaneous injections of vehicle (corn oil) in the control group, E2 (0,05 mg/kg) and E2 associated with selective antagonist of estrogen receptors: MPP (ERα antagonist - 2 mg/kg); PHTPP (ERβ antagonist - 4,7 mg/kg); G15 (GPR30 antagonist - 0,05 mg/kg) alone or together (MIX). We analyzed, during the development, different physiological parameters related to reproductive system (gonads, puberty onset, estrus cycle). Moreover, in adult, to evaluate possible organizational alterations of the reproductive system, we tested these animals with different behavioral tests: the sexual behavior and the Y maze. In the sexual behavior test were recorded for each male the latency to mount (including head mounts), number of mounts, latency between mounts, the activity of self-grooming and to allogrooming; while, for females, the number of lordosis, refuse, self and allogrooming. In the Y maze the animals had the possibility to choose whether to explore the litter of other females or/and males. The time they spent exploring the bedding of the other sex was recorded to give an indication of their preference. The treatment with E2 or with antagonists of estrogen receptors, during the critical period, lead to a variety of differential effects on all considered parameters in male and female mice. The analysis of puberty onset showed a strong anticipation of vaginal opening only in females treated with E2 in combination with antagonist ER-alpha (MPP) and MIX. While, in males, the anticipation of balano-preputial separation (morphophysiological indicator of puberty) is present, mainly, in the E2 group in combination with the ER-beta antagonist (PHTPP) and MIX. Regarding the estrus cycle, all groups, except females treated with E2 plus MPP, demonstrated an alteration on time spent in each phase of cycle. In reproductive behavior, the data showed that E2 induced effects mostly in treated females that present a significant sexual preference for other females in Y maze and this is also evident in the sexual behavior test (observing number of refusal and the number of receptive positions of lordosis). While, in E2 males, sexual performance was comparable to control group, different was the behavior in males treated with E2 and antagonists that cancelled the sexual preference. In conclusion, our data show that E2 has a strong organizational role on different neuroendocrine systems controlling reproductive behavior, this seems to be mainly due to GPR30 and, in sexually different manner, to ERα and ERβ. The most interesting aspect of this work is the role played by prepubertal estradiol in determining the sexual behavior and sexual orientation of adult mice.

Gli ormoni steroidei gonadici, come gli estrogeni e gli androgeni, sono coinvolti nell'organizzazione dei circuiti neurali, principalmente nella differenziazione delle funzioni sessualmente dimorfiche neuroendocrine, comportamentali e cognitive. In particolare, gli estrogeni influenzano la crescita, la differenziazione e la funzione del sistema riproduttivo. Nei roditori, l'estradiolo (E2) permette lo sviluppo di comportamenti sessuali specie-specifici (es. lordosi nella femmina e copulazione nel maschio). E2 agisce attraverso tre recettori (ERs): ERα, ERβ e GPR30. Lo scopo della tesi è stato comprendere attraverso quale recettore E2 svolge le sue funzioni organizzazionali durante il periodo critico, quando il sistema è più suscettibile, nel comportamento riproduttivo. Abbiamo, quindi, trattato i topi maschi e femmine CD1 dal giorno post-natale (PND) 5 al PND12 con iniezioni sottocutanee di olio di mais, E2 (0,05 mg/kg) ed E2 associato agli antagonisti dei recettori per estrogeni: MPP (antagonista del ERα-2 mg/kg); PHTPP (antagonista del ERβ-4,7 mg/kg); G15 (antagonista del GPR30-0,05 mg/kg) somministrati singolarmente oppure insieme (MIX). Durante lo sviluppo, abbiamo analizzato diversi parametri fisiologici relativi al sistema riproduttivo (morfologia delle gonadi, esordio della pubertà, ciclo estrale). Inoltre, in età adulta, per valutare le possibili alterazioni organizzative del sistema riproduttivo, abbiamo testato gli animali con due diversi test comportamentali: l'Y maze e il comportamento sessuale. In quest'ultimo sono stati registrati per ogni maschio la latenza di monta, il numero di monte, la latenza tra i tentativi di monta e l'attività di grooming, sia svolto dall'animale su sé stesso (autogrooming) sia svolto sull'individuo di sesso opposto (allogrooming) mentre, per le femmine, il numero di lordosi, il numero di volte in cui la femmina respinge il maschio e i comportamenti di auto ed allogrooming. Nel Y maze test gli animali avevano la possibilità di scegliere se esplorare la lettiera di altre femmine e/o altri maschi; il tempo trascorso nell'esplorare la lettiera dell'altro sesso indicava la loro preferenza sessuale. Il trattamento durante il periodo critico con E2 o con gli antagonisti dei ERs, porta a diverse variazioni su tutti i parametri considerati nei topi di entrambi i sessi. L'analisi dell'esordio della pubertà ha mostrato una forte anticipazione dell'apertura vaginale nelle femmine trattate con E2 in combinazione con l'antagonista ERα e MIX. Mentre, nei maschi, l'anticipazione della separazione balano-prepuziale era presente, principalmente, nel gruppo trattato con E2 in combinazione con l'antagonista ER-𝛽 e MIX. Per quanto riguarda il ciclo estrale, tutti i gruppi, ad eccezione delle femmine trattate con E2 e MPP, hanno dimostrato un'alterazione del tempo trascorso in ogni fase del ciclo. I dati del comportamento riproduttivo hanno mostrato che nell'Y maze test E2 ha indotto effetti soprattutto nelle femmine, le quali presentano una significativa preferenza sessuale per altre femmine, tali risultati sono confermati anche nel test del comportamento sessuale (osservando il numero di lordosi e il numero di rifiuti). Nei maschi trattati con solo E2 la performance sessuale è paragonabile invece al gruppo di controllo, a differenza dei maschi trattati con E2 e gli antagonisti, il cui trattamento invece ha annullato la preferenza sessuale per la femmina. In conclusione, i dati mostrano che E2 ha un forte ruolo o