Environmental influences on the gonadal microRNome, transcriptome and metabolome in fish

Resum

En aquesta tesi doctoral, s'estudia els efectes de la temperatura en el desenvolupament sexual, la influència d'una resposta immune en el sistema reproductiu adult i l'impacte del dimorfisme sexual en els perfils dels microARNs (miARNs), transcripció i metabolitsen peixos. Els factors ambientals, com l'augment de la temperatura de l'aigua a causa de l'escalfament global i les infeccions en piscifactories, causen pèrdues econòmiques substancials i representen desafiaments significatius per a la indústria de l'aqüicultura. L'exposició a altes temperatures durant el desenvolupament primerenc de peixos amb un sistema de determinació sexual poligènic desencadena la masculinització, generant poblacions de peixos gairebé exclusivament mascles, generant un problema ja que les femelles són el sexe preferit en l'aqüicultura en algunes espècies rellevants com la llobarro europeu (Dicentrarcus labrax). Les infeccions en piscifactories poden propagar-se ràpidament i afectar el rendiment de la producció a causa de les taxes elevades de mortalitat i la disminució de la productivitat. A més, les infeccions afecten en gran mesura a la reproducció, causant pèrdues de generacions futures. La interacció entre el sistema reproductiu i els processos immunitaris en peixos, però, continua sent poc estudiada. Per poder millorar les pràctiques d'aqüicultura, és clau entendre els mecanismes moleculars del desenvolupament sexual i el paper del sistema immune en el sistema reproductiu dels peixos. En primer lloc, vam sotmetre el llobarro europeu i el model peix zebra (Danio rerio) a altes temperatures durant el desenvolupament primerenc i vam mesurar els canvis a llarg termini en l'expressió de miARNs (Capítols 1 i 2). En els ovaris del peix zebra, 23 miARNs van ser diferencialment expressats (DE) (dotze subregulats i onze sobreregulats), mentre que només un miARN es va veure afectat en els testicles del peix zebra. En el llobarro europeu, no es van observar canvis a llarg termini en els ovaris, mentre que dotze miARNs van ser DE, quatre sobreregulats i vuit subregulats. A més, es va avaluar la conservació de miARNs amb dimorfisme sexual en deu espècies de peixos, cosa que va permetre identificar nou miARNs com a marcadors de sexe davant l'exposició a elevades temperatures de l'aigua. Un miARN específic, miR-210-5p, va ser estudiat en detall mitjançant la sobreexpressió en cèl·lules ovàriques de peix zebra per transfecció de miARN sintètic, desenvolupant, per primera vegada, un protocol in vitro en cél·lules ovàriques de peix (Capítol 3). L'anàlisi de seqüenciació de nova generació va revelar que miR-210-5p en les cèl·lules ovàriques activava l'expressió del sistema immune mentre que els gens relacionats amb la reproducció es suprimien. La interacció entre la resposta immune i el sistema reproductiu es va estudiar en mascles de peix zebra (Capítol 4) i mascles i femelles de llobarro europeu (Capítol 5) mitjançant la injecció d'un lipopolisacàrid bacterià (LPS) i Vibrio anguillarum, respectivament, 48 hores desprès de les injeccions. En testicles de peix zebra van indicar canvis en el transcriptoma i metaboloma, resultant en un total de 80 gens i cinc metabòlits com a possibles marcadors de la resposta immune testicular. Les diferències en la resposta immune entre mascles i femelles de llobarro europeu en el sistema reproductiu es van identificar combinant anàlisis dels miARNs i transcriptòmics, mostrant una resposta immune més gran en mascles en comparació amb femelles (Capítol 5). En resum, en aquesta tesi doctoral, hem mostrat patrons d'expressió de dimorfisme sexual del miARNoma, el transcriptoma i el metaboloma en el sistema reproductiu dels peixos, sota condicions normals i d'estrès ambiental (és a dir, alta temperatura i activació immune), desxifrant la interacció molecular entre el sistema mediambient-reproductiu-immune.

Data del Ajut	28 de juny 2024
Idioma original	Anglès
Supervisor	Laia Ribas Cabezas (Director/a)